紫外線水処理装置およびその監視制御システム
【課題】不測の事態が発生した場合でも紫外線水処理装置の後段にガラス片，水銀、および水銀と接触した処理水が流出することを防止できる紫外線水処理装置およびその監視制御装置を提供する。
【解決手段】水槽の底部に設けられた沈殿物集積部２０と、沈殿物集積部２０の沈殿物情報を検知する検知器２１と、検知器２１で得られた沈殿物情報に基づき、紫外線ランプ５および保護管６の破損を判断する判定器１４と、判定器１４が出力する破損信号に基づき、水槽３０の流入路制御器２，流出路制御器１０のうち少なくとも１つを閉の状態とする系列切り離し機構と、を備えた。
【解決手段】水槽の底部に設けられた沈殿物集積部２０と、沈殿物集積部２０の沈殿物情報を検知する検知器２１と、検知器２１で得られた沈殿物情報に基づき、紫外線ランプ５および保護管６の破損を判断する判定器１４と、判定器１４が出力する破損信号に基づき、水槽３０の流入路制御器２，流出路制御器１０のうち少なくとも１つを閉の状態とする系列切り離し機構と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水，中水，下水に用いられる紫外線水処理装置およびその監視制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
大腸菌などの細菌類や病原性原虫のクリプトスポリジウムを消毒し、不活化させるため、紫外線水処理が導入されつつある。濁度が高いと紫外線が到達せず充分な消毒，不活化効果が期待できないため、例えば浄水を対象とする場合には、除濁処理の後段に紫外線水処理装置が設けられる。
【０００３】
紫外線水処理の主要な装置は紫外線ランプであり、一般に水銀をガラス管内に封入した放電管が用いられる。この放電管から照射される紫外線が大腸菌などのＤＮＡを損傷させることにより、消毒，不活化が可能である。紫外線ランプは、ある期間ごとに交換する必要があるため、紫外線水処理装置では紫外線ランプと被処理水の間に石英ガラス製の保護管が設けられる。
【０００４】
紫外線ランプは通常４０００から１２０００時間で交換となり、平均して年１回程度の交換が必要となる。紫外線ランプおよび保護管はいずれもガラス製であるため、装置周辺の状況や装置の構造，交換する作業者の不注意などにより、誤って破損してしまう可能性がある。また、地震などが発生した際にも、紫外線ランプおよび保護管が破損する可能性がある。また、紫外線ランプ周辺の水の流速が早いため、紫外線水処理装置前後のポンプや弁の運転状況によっては水撃（ウォーターハンマー）が発生することも想定され、その水撃作用によって保護管や紫外線ランプが破損する可能性がある。
【０００５】
一方、紫外線ランプには水銀が含まれているため、紫外線ランプと保護管が破損した場合には処理水に水銀が混入することとなる。浄水の場合、紫外線水処理装置の後段には水銀などの金属を分離除去する処理は無く、場合によっては住民や水生生物の健康被害に直結する可能性がある。
【０００６】
〔非特許文献１〕には、万が一紫外線ランプが破損した場合、ガラス片や水銀片が処理水へ混入することを防ぐために、サイクロン型紫外線リアクタとして装置下方にトラップする機構を設けることが開示されている。
【０００７】
〔特許文献１〕には、紫外線照射装置の上流側に通水弁を、下流側に排水弁及び遮断弁を設け、破損検出器が紫外線ランプの破損を検出した時には、通水弁，遮断弁を閉じ、排水弁を開き、紫外線ランプの破損によって放出された水銀を含む汚染水を排水受け槽を介して重金属吸着塔に導入するようにした水処理設備が開示されている。
【０００８】
また、〔特許文献２〕には、水槽中の水を槽外に取出しては戻す循環式の水流管を形成し、水流管の途中に、オゾン供給装置，濾過装置，紫外線照射装置を設けた水処理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１８８２７４号公報
【特許文献２】特開平１−１９４９９０号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】東芝レビュー Ｖol.６１ Ｎo.５（２００６年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
〔非特許文献１〕に記載の技術では、水銀やガラス片の流出を完全に防ぐことはできないという問題がある。すなわち、破損した際に、水流に同伴されない程度の大きな固形物と水銀は処理水から分離できるが、微小な固形物や微小な水銀は処理水とともに継続して流出してしまう問題点がある。通常、紫外線水処理装置内での被処理水の滞留時間は数秒である。従って、トラップの蓄積物を目視確認した後で装置を系列から切り離す操作をしても、一定量のガラス片，水銀は浄水の場合には浄水池や配水管へ、下水の場合には放流先へ流出してしまい、手遅れとなってしまう問題点がある。また、トラップに蓄積された水銀を完全に分離除去するまで処理水は水銀と直接接触した状態を維持して流れ続けるため、時間とともに微量ずつ水銀が処理水に混入してしまう問題点がある。いずれの場合にも、一度後段へ流出した水銀を回収し、汚染された槽や配管，河川を完全な状態に回復するためには、多大な労力と時間および費用が必要となる。
【００１２】
〔特許文献１〕に記載の技術は、保護管の歪みを検出、あるいは保護管への水の浸入を検知して弁の開閉制御をするものであり、歪みの検知は困難な点があり、また水の浸入の検知は応答が遅いため、紫外線ランプの破損が検出できないか、検出が遅れて処理水に水銀が混入する恐れがある。また、保護管等が並列に複数配列された場合に、弁を急激に閉じることによる水撃によって他の保護管等が破損することについては配慮されていないものであった。
【００１３】
〔特許文献２〕に記載の技術は、音響センサにより透明パイプが万一破損した時に、破損音を感知して弁閉とし、水をバイパス路に導くものであり、破損音の検知は困難な点があり、透明パイプの破損が検出できない恐れがある。また、紫外線ランプの破損については配慮がされていなく、保護管等が並列に複数配列された場合に、弁を急激に閉じることによる水撃によって他の保護管等が破損することについては配慮されていないものであった。
【００１４】
本発明の目的は、不測の事態が発生した場合でも紫外線水処理装置の後段にガラス片，水銀、および水銀と接触した処理水が流出することを防止できる紫外線水処理装置およびその監視制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明の紫外線水処理装置は、水槽の底部に設けられた沈殿物集積部と、該沈殿物集積部の沈殿物情報を検知する検知器と、該検知器で得られた沈殿物情報に基づき、前記紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号に基づき、前記水槽の流入路制御器，流出路制御器のうち少なくとも１つを閉の状態とする系列切り離し機構と、を備えたものである。
【００１６】
また、前記水槽の沈殿物集積部は、少なくとも一部が透明な材料で形成されるか、沈殿物集積部を画像計測する沈殿物画像計測部を備えているものである。
【００１７】
また、前記検知器は、前記沈殿物集積部に設けた電極間の電気抵抗，沈殿物集積部の沈殿物重量変化，沈殿物集積部の画像計測情報，沈殿物集積部に設けた光感知センサの出力情報，沈殿物集積部の交流電気抵抗のうち少なくとも１つの情報を検知するものである。
【００１８】
また、紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号に基づき、紫外線水処理装置の紫外線ランプを全て自動的に電源をオフにする緊急消灯部と、を備えたものである。
【００１９】
本発明の紫外線水処理装置の監視制御システムは、紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号を、中央監視制御装置に送信する破損信号通信装置と、を備えたものである。
【００２０】
また、紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号を、操作員の携帯電話あるいは携帯情報端末に送信する破損信号携帯端末通信装置と、を備えたものである。
【００２１】
また、複数系列の紫外線水処理装置が設置され、紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号に基づき、他系列の水処理量および紫外線ランプの光量を制御する他系列運転量変更部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、不測の事態が発生した場合でも紫外線水処理装置の後段にガラス片，水銀および水銀と接触した処理水が流出することを防止することができ、高い安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１の紫外線水処理装置の構成図。
【図２】実施例２の紫外線水処理装置の構成図。
【図３】実施例３の紫外線水処理装置の構成図。
【図４】実施例６の紫外線水処理装置の監視制御システムの構成図。
【図５】実施例６の紫外線水処理装置の他の監視制御システムの構成図。
【図６】実施例７の紫外線水処理装置の監視制御システムの構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の各実施例を図面により説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は本発明の実施例１である紫外線水処理装置の構成図である。図１に示すように、紫外線水処理装置４は、水槽３０内に設置された紫外線ランプ５とその保護管６，紫外線ランプ５に電線７により接続された電源装置８，水槽３０の下部に接続され、流入側ポンプ又は弁を備えた流入路制御器２及び流出側ポンプ又は弁を備えた流出路制御器１０，水槽３０内に設けられた紫外線ランプ５，紫外線ランプ５の周囲を覆う透明の保護管６，紫外線ランプ５，保護管６の状態を検出する検知器１２，検知器１２に接続され紫外線ランプ５，保護管６の破損，故障を検出する判定器１４，流入路制御器２及び流出路制御器１０と信号線１７を介して接続され、判定器１４が紫外線ランプ５，保護管６の破損，故障を検出した場合に信号を受信し、流入路制御器２，流出路制御器１０の切り離し制御を行う制御部１６で構成されている。水槽３０は、複数列設置してもよく、単列であってもよい。複数列設置する場合は、各水槽３０は配管で並列に接続される。
【００２６】
ここで、検出器１２は、水槽３０内の表面に設けてもよく、電線７，電源装置８に設けてもよい。検出器１２には、紫外線ランプの光量を計測する機器，電線７の電圧，電流を計測する機器と変化を計算する演算部が用いられる。
【００２７】
水槽３０には流入路制御器２を通って被処理水１が流入し、処理された後、処理水９として流出路制御器１０を通って流出する。水槽３０に流入する被処理水１には、浄水のように除濁処理後の清澄な水や、地下水や伏流水のように低濁度の原水がある。
【００２８】
水槽３０に流入路制御器２を通って流入した被処理水１は、電源装置８から電線７を通じて電力が供給される紫外線ランプ５から紫外線が照射される。検知器１２で得られた紫外線ランプ５および保護管６の状態情報１３は、判定器１４に入力され、判定器１４では、紫外線ランプ５および保護管６の破損を判定し、破損が生じたと判断された場合は、破損信号１５を出力する。
【００２９】
紫外線ランプ５が破損した場合、紫外線が照射されなくなるため、電流，電圧，光量の物理量が急激に変化する。又、保護管６が破損すると、被処理水１が保護管６内に流入するため、ランプ内の気圧やランプ表面の温度は急激に変化する。これらの変化は瞬間的に生じるため、検知器１２で紫外線ランプ５および保護管６の状態情報１３を得て、その情報を例えば過去の履歴データに基づき統計的に、あるいは予め設定した閾値との比較により、あるいは他系列の計算値との比較により、判定器１４が破損か否かを判定し、破損と判定した場合は破損信号１５を出力し、破損信号１５は制御部１６に入力され、流入路制御器２，流出路制御器１０のうち少なくともいずれか一つを閉の状態とする。制御部１６が系列を切り離すことで、ガラス片，水銀および水銀に直接接触して汚染された水が装置外へ流出することを防ぐことができる。
【００３０】
ここで、検出器１２は、急激に変化する電流，電圧，光量を検知し、判定器１４と制御部１６に電子回路あるいはコンピュータを用いて処理しているので、水槽３０内に被処理水１が滞留する時間はたかだか数秒であるが、時間遅れなく系列を切り離すことができる。
【００３１】
紫外線ランプ５が破損すると、瞬間的に放電管内へ空気あるいは被処理水１が流入し、放電が停止する。空気が入った場合には紫外線ランプ５のフィラメントが酸化して焼き切れたり、被処理水１が流入した際には短絡や漏電が発生し、紫外線ランプ５の電流の値が通常の値から大きく変化する。この電流値を例えば電流計、あるいは電子回路を用いて検出し、閾値との比較あるいは過去の統計データとの比較あるいは他系列の計算値との比較により紫外線ランプ５の破損を瞬時に知ることが可能である。同様に、紫外線ランプ５の電圧も急変することとなり、これは電圧計や電子回路として検出することができる。電流および電圧の計測は、紫外線ランプ５のそれぞれに対して実施することが望ましいが、紫外線ランプ５の破損時の電流および電圧の変動量が外的ノイズより大きい範囲であれば、複数本の紫外線ランプ５に対して１つの検知器１２を設けても良い。
【００３２】
一方、保護管６が破損した場合には、紫外線ランプ５の管表面に被処理水１が接触して表面温度が低下する。その結果、ランプ内の気圧も下がる。紫外線ランプ５の表面温度は紫外線発生効率に影響するため、被処理水１が紫外線ランプ５の表面に直接接触すると表面温度が低下して紫外線発生効率に影響し、結果として紫外線ランプ５の電流値や電圧値が変動する。この変動量は、紫外線ランプ５が破損した場合に比べると小さいが、電流や電圧値を高精度に得られる検知器１２を設けることにより保護管６の破損も検知することが可能となる。
【００３３】
紫外線水処理装置４では、一般的に装置内の光量を計測している。これは、紫外線ランプ５の経時的な光量低下を把握するためのものである。これを検知器１２と併用することで、新たなセンサを設けることなく、紫外線ランプ５および保護管６の破損を検出できる。
【００３４】
紫外線ランプ５が破損すると、発光は停止する。紫外線ランプ５が１本の場合には、光量が０になると紫外線ランプ５の破損と判断することが可能である。紫外線ランプ５が複数本存在する場合には、光量が一定量低減したときに紫外線ランプ５の破損と判断することになる。
【００３５】
紫外線水処理装置４では、保護管６に対して紫外線ランプ５は気相側に設置される。従って、保護管６が破損した場合には保護管６の内側、すなわち紫外線ランプ５側に漏水が発生することになる。検知器１２として漏水を検知するセンサを用いることにより、保護管６の破損を短時間で検知することが可能となる。
【００３６】
このように、本実施例１によれば、紫外線ランプ５あるいは保護管６が破損した場合に、その水槽３０を系列から短時間で切り離すことができ、ガラス片や水銀および水銀に接触した処理水９が浄水池や配水管、あるいは放流先へ流出することを防ぐことが可能となる。その結果、住民や水棲生物が健康被害にあう可能性を大幅に低減できる利点を得ることができる。
【実施例２】
【００３７】
本発明の実施例２を図２により説明する。実施例２は、実施例１と同様に構成されているが、本実施例では、水槽３０の上部に通路を設け、通路に紫外線ランプ５および保護管６よりも水撃に弱い部材で遮蔽された安全弁機構１８を、水槽３０の外側に通路と接続された汚染水水槽１９を設けている。安全弁機構１８は、片側が水槽３０の中の被処理水１と接触しており、反対側の汚染水水槽１９は大気開放されている。
【００３８】
水槽３０が複数列設置されている場合、弁を急に閉じる、あるいはポンプを急に停止させると、水槽３０内の圧力が急激に増大する、いわゆる水撃（ウォーターハンマー）現象が生じる。この水撃が強い場合には、並列された他の水槽内の破損していない正常な保護管６および紫外線ランプ５のガラス面に高圧が発生し、破損してしまう可能性がある。このような破損が生じると、紫外線水処理装置４を復旧するための費用が増大するとともに、外部環境中へ水銀が漏洩，拡散する可能性が高まる。
【００３９】
本実施例では、安全弁機構１８が水撃により破壊されて開の状態になると、水槽３０の中の被処理水１が流出して汚染水水槽１９にトラップされる。汚染水水槽１９は充分大きく、外部環境中へ被処理水１が流出しないようになっている。
【００４０】
紫外線ランプ５あるいは保護管６の破損が検出された場合、その瞬間に紫外線水処理装置４の流入側と流出側を閉じ、ガラス片や水銀および水銀に接触した処理水９が全く外部へ流出しないようにすることが望ましい。瞬間的に流入側と流出側を閉とした場合、他の系列に大きな水撃が発生するが、保護管６や紫外線ランプ５よりも水撃に弱い部材、例えば薄いガラスや薄いプラスチックなどで構成される安全弁機構１８を設けているので、安全弁機構１８が先に水撃で破壊され、他の系列の正常な保護管６や紫外線ランプ５が破壊されることはなくなる。
【００４１】
安全弁機構１８は上述のように水撃で破壊される部材を用いるほかに、ゴムや蛇腹を用いることによって水圧に応じて容積を自動的に変化させ、水撃作用を吸収できる構造としても良い。
【００４２】
このように、本実施例によれば、紫外線ランプあるいは保護管が破損した紫外線水処理装置を系列から最短時間で切り離すことができ、他の系列の正常な保護管や正常な紫外線ランプが破壊されることを防止できる。その結果、紫外線水処理装置４を復旧するための費用を最小限にでき、ガラス片や水銀および水銀に接触した処理水が浄水池や配水管、あるいは放流先の外部環境中へ流出することを防ぐことが可能となる。その結果、住民や水棲生物が健康被害にあう可能性を大幅に低減できる利点を得ることができる。
【実施例３】
【００４３】
本発明の実施例３を図３により説明する。本実施例は、実施例１と同様に構成されているが、本実施例では、水槽３０の底部に傾斜を設け、凹凸を側面より小さくした表面とし、沈殿物集積部２０を形成しており、沈殿物集積部２０には、沈殿物集積部２０の状態を検知する検知器２１が設けられている。検知器２１には、例えば沈殿物の重量計測や沈殿物の画像計測，電気抵抗のセンシングにより水銀を検知するものなどがある。なお、沈殿物集積部２０は、ガラス片や水銀片など沈降性の物質を一箇所に集積する機能を持つ構造であればよい。
【００４４】
紫外線ランプ５あるいは保護管６が破損した場合、破損により生じたガラス片や水銀片は水より比重が大きいため沈殿する。水槽３０の底部にこれらの物質が拡散して沈殿した場合には検出が容易でないが、本実施例では沈殿物集積部２０が設けられているので、検知器２１部に集めることができ検知できる。
【００４５】
また、ガラス片や水銀の沈降時間や斜面を移動してくる時間を要するため、瞬時に紫外線ランプ５や保護管６の破損を検知することは難しい。しかし、本実施例では、例えばランプ交換時に誤って保護管６や紫外線ランプ５を破損してしまい、保護管６や紫外線ランプ５を新しいものに交換した後、誤って上位管理者へその情報が伝わらない状況であっても、検知器２１と判定器１４をランプ交換時にも連続して稼動させておくことにより、確実に紫外線ランプ５や保護管６の破損を検知することができる。
【００４６】
検知器２１からは、沈殿物情報２２が出力され、この沈殿物情報２２は、判定器１４に入力される。判定器１４では、紫外線ランプ５および保護管６の破損を判定し、破損信号１５を出力する。破損信号１５は制御部１６に与えられ、流入側ポンプあるいは弁２、流出側ポンプあるいは弁１０のうち少なくともいずれか一つを閉の状態とする。
【００４７】
判定器１４は沈殿物情報２２の値を用いて、例えば過去の履歴データに基づき統計的にあるいは予め設定した閾値との比較により破損か否かを判定し、破損と判断された場合は、破損信号１５を出力し、制御部１６が系列を切り離すことで、ガラス片，水銀片および水銀に直接接触して汚染された水が装置外へ流出することを防ぐことができる。
【００４８】
本実施例によれば、紫外線ランプ５あるいは保護管６が破損した紫外線水処理装置４を系列から切り離すことができ、ガラス片や水銀片および水銀に接触した処理水９が浄水池や配水管、あるいは放流先へ流出することを防ぐことが可能となる。その結果、住民や水棲生物が健康被害にあう可能性を大幅に低減できる利点を得ることができる。
【００４９】
ここで、機械品である以上、センサの信頼性は１００％ではない検知器２１の代わりに、沈殿物集積部２０に、沈殿物が装置外部から目視できるように少なくとも一部が透明な材料を用いて目視確認部を設けるか、ＣＣＤカメラにより沈殿物集積部２０を画像計測できる沈殿物画像計測器を設けてもよい。
【００５０】
このように構成することにより、操作員および管理者が目視で沈殿物の有無を確認することができ、沈殿物の有無およびその性状を目視あるいは画像として得ることができるため、破損の有無を判断する情報が増えることとなり、紫外線水処理装置４の安全性をさらに高めることができる。
【実施例４】
【００５１】
本発明の実施例４は、実施例３の沈殿物集積部２０の性状を検知する検知器２１として、沈殿物集積部２０に設けた電極間の電気抵抗，沈殿物集積部２０の沈殿物重量変化，沈殿物集積部の画像計測情報，沈殿物集積部２０に設けた光感知センサの出力情報，沈殿物集積部２０の交流電気抵抗のうち少なくとも１つの情報を用いるものである。
【００５２】
紫外線ランプ５が破損すると、ガラス片と水銀片が生じ、紫外線水処理装置４の底部に沈殿し、保護管６が破損すると、ガラス片が生じ、これも紫外線水処理装置４の底部に沈殿する。
【００５３】
沈殿物集積部２０に電極を設ける方法では、水銀片が沈殿して電極間を短絡させるとその間の電気抵抗が急激に低下する現象を利用して紫外線ランプ５の破損を検知することができる。
【００５４】
沈殿物集積部２０に重量センサを設け、沈殿物の重量変化を計測する方法では、ガラス片および水銀片のいずれが沈殿しても検知が可能であり、紫外線ランプ５あるいは保護管６の破損を検知することができる。
【００５５】
沈殿物集積部２０の画像計測情報を利用する方法では、例えばＣＣＤカメラなどを用いて画像を取得し、画像処理を実施することで沈殿物の有無あるいは変動を計測して紫外線ランプ５あるいは保護管６の破損を検知することができる。また、沈殿物集積部２０の領域での光の反射率を計測し、水銀片やガラス片があれば反射率が高くなる現象を活用する方法でも良い。
【００５６】
沈殿物集積部２０に光感知センサを設ける方法では、例えばＣｄｓセル，フォトトランジスタや太陽電池を沈殿物集積部の底に上向きに設置しておき、その上側に水銀片やガラス片が沈降した際に生じる抵抗値の変化や発電量の変動をもとに紫外線ランプ５あるいは保護管６の破損を検知するものである。
【００５７】
沈殿物集積部２０の交流電気抵抗を利用する方法では、例えば沈殿物集積部の外側に電磁誘導コイルを配置して交流電圧を加える方法がある。水と異なり水銀は導電性を有するため、交流電圧を加えると渦電流が発生して熱を生じる。その結果、水銀が存在する場合には水の場合と異なる電流波形となるため、水銀片が沈殿物集積部２０に存在するか否かを判断することができる。
【００５８】
本実施例の構成をとることで、紫外線ランプ５あるいは保護管６の破損を検知することができる。
【実施例５】
【００５９】
本発明の実施例５は、紫外線水処理装置４において、紫外線ランプ５および保護管６の破損を判断する判定器１４と、判定器１４が出力する破損信号１５に基づき、紫外線水処理装置４の紫外線ランプ５を全て消灯させる緊急消灯部を備えている。
【００６０】
判定器１４により破損が検出された場合、まず紫外線水処理装置４を切り離して処理水が流れださないようにし、処理水９とともにガラス片や水銀片が流出することを防止することが最優先であるが、同時に操作員や管理者の安全面から紫外線水処理装置４の紫外線ランプ５を全て消灯させることが必要である。これは手動で実施してもよいが、本実施例のように自動的に消灯させる緊急消灯部を備えることで以下の問題点を解決できる。
【００６１】
（１）紫外線ランプ５あるいは保護管６が破損した場合、緊急事態であるため他の作業に意識をとられ、電源のオフを忘れるヒューマンエラーが発生する可能性がある。
（２）電源がオフされていない場合、水を介した感電事故が起きる可能性がある。
（３）電源がオフされていない場合、水を介した漏電事故が起きる可能性がある。
（４）処理水が停止している場合には水温および紫外線ランプ５表面が過熱し、火傷などの事故や正常な紫外線ランプの性能劣化および寿命低下につながる可能性がある。
【００６２】
以上のように、本実施例によれば、紫外線ランプ５あるいは保護管６の破損時にも操作員および管理者の安全を確保することができる。
【実施例６】
【００６３】
本発明の実施例５を図４，図５により説明する。図４は、紫外線水処理装置４の監視制御システムの構成である。本実施例では、紫外線水処理装置４の紫外線ランプ５および保護管６の破損を判断する判定器１４が出力する破損信号１５を中央監視制御装置２４に送信する破損信号通信装置２３を設けている。
【００６４】
判定器１４により破損が検出された場合、まず紫外線水処理装置４を切り離して処理水が流れださないようにし、処理水９とともにガラス片や水銀片が流出することを防止することが最優先であるが、同時にその事故の情報を中央監視制御装置２４に送信し、操作員に知らせることが重要である。本実施例では、直接に破損信号１５を中央監視制御装置２４へ送信することで、より短時間で事故の情報を操作員や管理者に知らせることができる。
【００６５】
図５は紫外線水処理装置４の他の監視制御システムの構成である。この例では、紫外線水処理装置４の紫外線ランプ５および保護管６の破損を判断する判定器１４が出力する破損信号１５を、操作員の携帯電話あるいは携帯情報端末２６に送信する破損信号携帯端末通信装置２５を設けている。
【００６６】
判定器１４により破損が検出された場合、まず紫外線水処理装置４を切り離して処理水が流れださないようにし、処理水９とともにガラス片や水銀片が流出することを防止することが最優先であるが、同時にその事故の情報をできるだけ短時間のうちに操作員へ知らせることが必要である。しかしながら、操作員が監視制御室に在室していない場合には、緊急情報の伝達が遅延することになる。本実施例によれば、破損信号１５を直接に操作員の携帯電話あるいは携帯情報端末２６へ送信することで、より速やかに事故の情報を操作員や管理者に知らせることが可能となる。
【実施例７】
【００６７】
本発明の実施例７を図６により説明する。図６は本実施例の紫外線水処理装置４の監視制御システムの構成図である。
【００６８】
本実施例では、複数系列の紫外線水処理装置４が備えられている場合を対象としており、判定器１４が出力する破損信号１５に基づいて、正常な系列の紫外線水処理装置２８の水処理量および紫外線ランプ５の光量を制御する他系列運転量変更部２７を備えている。
【００６９】
中規模から大規模の浄水場においては、紫外線水処理装置４は複数系列備えられる場合が多い。そのうちのある１系列で紫外線ランプ５や保護管６の破損が検知された場合、その系列を正常な状態に回復するには装置内の洗浄などが必要となり、ある程度長い期間、その系列停止が避けられない。
【００７０】
そのため、その系列の停止期間は、他の正常な系列の紫外線水処理装置２８の水処理量を増加して運転することが必要となる。その場合、正常な系列の紫外線水処理装置２８での処理速度を速める必要があるため、大腸菌などの細菌やクリプトスポリジウムなどの病原性原虫を確実に消毒，不活化処理するためには、正常な系列の紫外線水処理装置２８の光量を増加することが必要となる。
【００７１】
他系列運転量変更部２７には、処理時間と紫外線ランプ５の光量が大腸菌などの細菌やクリプトスポリジウムなどの病原性原虫の消毒，不活化に与える影響の情報が記憶されている。この代わりに、物理理論に基づく光量計算式か、予め備えられたテーブルで記憶し、該当するデータを取り出すか、内挿或いは外挿値として取り出すようにしてもよい。
【００７２】
ある系列が停止した場合には、他の系列の流量が増大するため、処理時間の変化を算出し、算出した値と予め設定した大腸菌などの細菌やクリプトスポリジウムなどの病原性原虫の消毒，不活化閾値の値に基づき、他系列運転量変更部２７は紫外線ランプ５の光量設定値を出力する。
【００７３】
本実施例によれば、正常な系列の水処理量とともに光量を自動的に制御するため、破損が検知された緊急時にも素早く対応でき、より確実な消毒処理や不活化処理を施すことが可能となる。
【符号の説明】
【００７４】
２ 流入路制御器
４ 紫外線水処理装置
５ 紫外線ランプ
６ 保護管
７ 電線
８ 電源装置
１０ 流出路制御器
１２，２１ 検知器
１４ 判定器
１６ 制御部
１８ 安全弁機構
１９ 汚染水水槽
２０ 沈殿物集積部
２３ 破損信号通信装置
２４ 中央監視制御装置
２５ 破損信号携帯端末通信装置
２６ 携帯情報端末
２７ 他系列運転量変更部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水，中水，下水に用いられる紫外線水処理装置およびその監視制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
大腸菌などの細菌類や病原性原虫のクリプトスポリジウムを消毒し、不活化させるため、紫外線水処理が導入されつつある。濁度が高いと紫外線が到達せず充分な消毒，不活化効果が期待できないため、例えば浄水を対象とする場合には、除濁処理の後段に紫外線水処理装置が設けられる。
【０００３】
紫外線水処理の主要な装置は紫外線ランプであり、一般に水銀をガラス管内に封入した放電管が用いられる。この放電管から照射される紫外線が大腸菌などのＤＮＡを損傷させることにより、消毒，不活化が可能である。紫外線ランプは、ある期間ごとに交換する必要があるため、紫外線水処理装置では紫外線ランプと被処理水の間に石英ガラス製の保護管が設けられる。
【０００４】
紫外線ランプは通常４０００から１２０００時間で交換となり、平均して年１回程度の交換が必要となる。紫外線ランプおよび保護管はいずれもガラス製であるため、装置周辺の状況や装置の構造，交換する作業者の不注意などにより、誤って破損してしまう可能性がある。また、地震などが発生した際にも、紫外線ランプおよび保護管が破損する可能性がある。また、紫外線ランプ周辺の水の流速が早いため、紫外線水処理装置前後のポンプや弁の運転状況によっては水撃（ウォーターハンマー）が発生することも想定され、その水撃作用によって保護管や紫外線ランプが破損する可能性がある。
【０００５】
一方、紫外線ランプには水銀が含まれているため、紫外線ランプと保護管が破損した場合には処理水に水銀が混入することとなる。浄水の場合、紫外線水処理装置の後段には水銀などの金属を分離除去する処理は無く、場合によっては住民や水生生物の健康被害に直結する可能性がある。
【０００６】
〔非特許文献１〕には、万が一紫外線ランプが破損した場合、ガラス片や水銀片が処理水へ混入することを防ぐために、サイクロン型紫外線リアクタとして装置下方にトラップする機構を設けることが開示されている。
【０００７】
〔特許文献１〕には、紫外線照射装置の上流側に通水弁を、下流側に排水弁及び遮断弁を設け、破損検出器が紫外線ランプの破損を検出した時には、通水弁，遮断弁を閉じ、排水弁を開き、紫外線ランプの破損によって放出された水銀を含む汚染水を排水受け槽を介して重金属吸着塔に導入するようにした水処理設備が開示されている。
【０００８】
また、〔特許文献２〕には、水槽中の水を槽外に取出しては戻す循環式の水流管を形成し、水流管の途中に、オゾン供給装置，濾過装置，紫外線照射装置を設けた水処理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１８８２７４号公報
【特許文献２】特開平１−１９４９９０号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】東芝レビュー Ｖol.６１ Ｎo.５（２００６年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
〔非特許文献１〕に記載の技術では、水銀やガラス片の流出を完全に防ぐことはできないという問題がある。すなわち、破損した際に、水流に同伴されない程度の大きな固形物と水銀は処理水から分離できるが、微小な固形物や微小な水銀は処理水とともに継続して流出してしまう問題点がある。通常、紫外線水処理装置内での被処理水の滞留時間は数秒である。従って、トラップの蓄積物を目視確認した後で装置を系列から切り離す操作をしても、一定量のガラス片，水銀は浄水の場合には浄水池や配水管へ、下水の場合には放流先へ流出してしまい、手遅れとなってしまう問題点がある。また、トラップに蓄積された水銀を完全に分離除去するまで処理水は水銀と直接接触した状態を維持して流れ続けるため、時間とともに微量ずつ水銀が処理水に混入してしまう問題点がある。いずれの場合にも、一度後段へ流出した水銀を回収し、汚染された槽や配管，河川を完全な状態に回復するためには、多大な労力と時間および費用が必要となる。
【００１２】
〔特許文献１〕に記載の技術は、保護管の歪みを検出、あるいは保護管への水の浸入を検知して弁の開閉制御をするものであり、歪みの検知は困難な点があり、また水の浸入の検知は応答が遅いため、紫外線ランプの破損が検出できないか、検出が遅れて処理水に水銀が混入する恐れがある。また、保護管等が並列に複数配列された場合に、弁を急激に閉じることによる水撃によって他の保護管等が破損することについては配慮されていないものであった。
【００１３】
〔特許文献２〕に記載の技術は、音響センサにより透明パイプが万一破損した時に、破損音を感知して弁閉とし、水をバイパス路に導くものであり、破損音の検知は困難な点があり、透明パイプの破損が検出できない恐れがある。また、紫外線ランプの破損については配慮がされていなく、保護管等が並列に複数配列された場合に、弁を急激に閉じることによる水撃によって他の保護管等が破損することについては配慮されていないものであった。
【００１４】
本発明の目的は、不測の事態が発生した場合でも紫外線水処理装置の後段にガラス片，水銀、および水銀と接触した処理水が流出することを防止できる紫外線水処理装置およびその監視制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明の紫外線水処理装置は、水槽の底部に設けられた沈殿物集積部と、該沈殿物集積部の沈殿物情報を検知する検知器と、該検知器で得られた沈殿物情報に基づき、前記紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号に基づき、前記水槽の流入路制御器，流出路制御器のうち少なくとも１つを閉の状態とする系列切り離し機構と、を備えたものである。
【００１６】
また、前記水槽の沈殿物集積部は、少なくとも一部が透明な材料で形成されるか、沈殿物集積部を画像計測する沈殿物画像計測部を備えているものである。
【００１７】
また、前記検知器は、前記沈殿物集積部に設けた電極間の電気抵抗，沈殿物集積部の沈殿物重量変化，沈殿物集積部の画像計測情報，沈殿物集積部に設けた光感知センサの出力情報，沈殿物集積部の交流電気抵抗のうち少なくとも１つの情報を検知するものである。
【００１８】
また、紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号に基づき、紫外線水処理装置の紫外線ランプを全て自動的に電源をオフにする緊急消灯部と、を備えたものである。
【００１９】
本発明の紫外線水処理装置の監視制御システムは、紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号を、中央監視制御装置に送信する破損信号通信装置と、を備えたものである。
【００２０】
また、紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号を、操作員の携帯電話あるいは携帯情報端末に送信する破損信号携帯端末通信装置と、を備えたものである。
【００２１】
また、複数系列の紫外線水処理装置が設置され、紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号に基づき、他系列の水処理量および紫外線ランプの光量を制御する他系列運転量変更部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、不測の事態が発生した場合でも紫外線水処理装置の後段にガラス片，水銀および水銀と接触した処理水が流出することを防止することができ、高い安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１の紫外線水処理装置の構成図。
【図２】実施例２の紫外線水処理装置の構成図。
【図３】実施例３の紫外線水処理装置の構成図。
【図４】実施例６の紫外線水処理装置の監視制御システムの構成図。
【図５】実施例６の紫外線水処理装置の他の監視制御システムの構成図。
【図６】実施例７の紫外線水処理装置の監視制御システムの構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の各実施例を図面により説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は本発明の実施例１である紫外線水処理装置の構成図である。図１に示すように、紫外線水処理装置４は、水槽３０内に設置された紫外線ランプ５とその保護管６，紫外線ランプ５に電線７により接続された電源装置８，水槽３０の下部に接続され、流入側ポンプ又は弁を備えた流入路制御器２及び流出側ポンプ又は弁を備えた流出路制御器１０，水槽３０内に設けられた紫外線ランプ５，紫外線ランプ５の周囲を覆う透明の保護管６，紫外線ランプ５，保護管６の状態を検出する検知器１２，検知器１２に接続され紫外線ランプ５，保護管６の破損，故障を検出する判定器１４，流入路制御器２及び流出路制御器１０と信号線１７を介して接続され、判定器１４が紫外線ランプ５，保護管６の破損，故障を検出した場合に信号を受信し、流入路制御器２，流出路制御器１０の切り離し制御を行う制御部１６で構成されている。水槽３０は、複数列設置してもよく、単列であってもよい。複数列設置する場合は、各水槽３０は配管で並列に接続される。
【００２６】
ここで、検出器１２は、水槽３０内の表面に設けてもよく、電線７，電源装置８に設けてもよい。検出器１２には、紫外線ランプの光量を計測する機器，電線７の電圧，電流を計測する機器と変化を計算する演算部が用いられる。
【００２７】
水槽３０には流入路制御器２を通って被処理水１が流入し、処理された後、処理水９として流出路制御器１０を通って流出する。水槽３０に流入する被処理水１には、浄水のように除濁処理後の清澄な水や、地下水や伏流水のように低濁度の原水がある。
【００２８】
水槽３０に流入路制御器２を通って流入した被処理水１は、電源装置８から電線７を通じて電力が供給される紫外線ランプ５から紫外線が照射される。検知器１２で得られた紫外線ランプ５および保護管６の状態情報１３は、判定器１４に入力され、判定器１４では、紫外線ランプ５および保護管６の破損を判定し、破損が生じたと判断された場合は、破損信号１５を出力する。
【００２９】
紫外線ランプ５が破損した場合、紫外線が照射されなくなるため、電流，電圧，光量の物理量が急激に変化する。又、保護管６が破損すると、被処理水１が保護管６内に流入するため、ランプ内の気圧やランプ表面の温度は急激に変化する。これらの変化は瞬間的に生じるため、検知器１２で紫外線ランプ５および保護管６の状態情報１３を得て、その情報を例えば過去の履歴データに基づき統計的に、あるいは予め設定した閾値との比較により、あるいは他系列の計算値との比較により、判定器１４が破損か否かを判定し、破損と判定した場合は破損信号１５を出力し、破損信号１５は制御部１６に入力され、流入路制御器２，流出路制御器１０のうち少なくともいずれか一つを閉の状態とする。制御部１６が系列を切り離すことで、ガラス片，水銀および水銀に直接接触して汚染された水が装置外へ流出することを防ぐことができる。
【００３０】
ここで、検出器１２は、急激に変化する電流，電圧，光量を検知し、判定器１４と制御部１６に電子回路あるいはコンピュータを用いて処理しているので、水槽３０内に被処理水１が滞留する時間はたかだか数秒であるが、時間遅れなく系列を切り離すことができる。
【００３１】
紫外線ランプ５が破損すると、瞬間的に放電管内へ空気あるいは被処理水１が流入し、放電が停止する。空気が入った場合には紫外線ランプ５のフィラメントが酸化して焼き切れたり、被処理水１が流入した際には短絡や漏電が発生し、紫外線ランプ５の電流の値が通常の値から大きく変化する。この電流値を例えば電流計、あるいは電子回路を用いて検出し、閾値との比較あるいは過去の統計データとの比較あるいは他系列の計算値との比較により紫外線ランプ５の破損を瞬時に知ることが可能である。同様に、紫外線ランプ５の電圧も急変することとなり、これは電圧計や電子回路として検出することができる。電流および電圧の計測は、紫外線ランプ５のそれぞれに対して実施することが望ましいが、紫外線ランプ５の破損時の電流および電圧の変動量が外的ノイズより大きい範囲であれば、複数本の紫外線ランプ５に対して１つの検知器１２を設けても良い。
【００３２】
一方、保護管６が破損した場合には、紫外線ランプ５の管表面に被処理水１が接触して表面温度が低下する。その結果、ランプ内の気圧も下がる。紫外線ランプ５の表面温度は紫外線発生効率に影響するため、被処理水１が紫外線ランプ５の表面に直接接触すると表面温度が低下して紫外線発生効率に影響し、結果として紫外線ランプ５の電流値や電圧値が変動する。この変動量は、紫外線ランプ５が破損した場合に比べると小さいが、電流や電圧値を高精度に得られる検知器１２を設けることにより保護管６の破損も検知することが可能となる。
【００３３】
紫外線水処理装置４では、一般的に装置内の光量を計測している。これは、紫外線ランプ５の経時的な光量低下を把握するためのものである。これを検知器１２と併用することで、新たなセンサを設けることなく、紫外線ランプ５および保護管６の破損を検出できる。
【００３４】
紫外線ランプ５が破損すると、発光は停止する。紫外線ランプ５が１本の場合には、光量が０になると紫外線ランプ５の破損と判断することが可能である。紫外線ランプ５が複数本存在する場合には、光量が一定量低減したときに紫外線ランプ５の破損と判断することになる。
【００３５】
紫外線水処理装置４では、保護管６に対して紫外線ランプ５は気相側に設置される。従って、保護管６が破損した場合には保護管６の内側、すなわち紫外線ランプ５側に漏水が発生することになる。検知器１２として漏水を検知するセンサを用いることにより、保護管６の破損を短時間で検知することが可能となる。
【００３６】
このように、本実施例１によれば、紫外線ランプ５あるいは保護管６が破損した場合に、その水槽３０を系列から短時間で切り離すことができ、ガラス片や水銀および水銀に接触した処理水９が浄水池や配水管、あるいは放流先へ流出することを防ぐことが可能となる。その結果、住民や水棲生物が健康被害にあう可能性を大幅に低減できる利点を得ることができる。
【実施例２】
【００３７】
本発明の実施例２を図２により説明する。実施例２は、実施例１と同様に構成されているが、本実施例では、水槽３０の上部に通路を設け、通路に紫外線ランプ５および保護管６よりも水撃に弱い部材で遮蔽された安全弁機構１８を、水槽３０の外側に通路と接続された汚染水水槽１９を設けている。安全弁機構１８は、片側が水槽３０の中の被処理水１と接触しており、反対側の汚染水水槽１９は大気開放されている。
【００３８】
水槽３０が複数列設置されている場合、弁を急に閉じる、あるいはポンプを急に停止させると、水槽３０内の圧力が急激に増大する、いわゆる水撃（ウォーターハンマー）現象が生じる。この水撃が強い場合には、並列された他の水槽内の破損していない正常な保護管６および紫外線ランプ５のガラス面に高圧が発生し、破損してしまう可能性がある。このような破損が生じると、紫外線水処理装置４を復旧するための費用が増大するとともに、外部環境中へ水銀が漏洩，拡散する可能性が高まる。
【００３９】
本実施例では、安全弁機構１８が水撃により破壊されて開の状態になると、水槽３０の中の被処理水１が流出して汚染水水槽１９にトラップされる。汚染水水槽１９は充分大きく、外部環境中へ被処理水１が流出しないようになっている。
【００４０】
紫外線ランプ５あるいは保護管６の破損が検出された場合、その瞬間に紫外線水処理装置４の流入側と流出側を閉じ、ガラス片や水銀および水銀に接触した処理水９が全く外部へ流出しないようにすることが望ましい。瞬間的に流入側と流出側を閉とした場合、他の系列に大きな水撃が発生するが、保護管６や紫外線ランプ５よりも水撃に弱い部材、例えば薄いガラスや薄いプラスチックなどで構成される安全弁機構１８を設けているので、安全弁機構１８が先に水撃で破壊され、他の系列の正常な保護管６や紫外線ランプ５が破壊されることはなくなる。
【００４１】
安全弁機構１８は上述のように水撃で破壊される部材を用いるほかに、ゴムや蛇腹を用いることによって水圧に応じて容積を自動的に変化させ、水撃作用を吸収できる構造としても良い。
【００４２】
このように、本実施例によれば、紫外線ランプあるいは保護管が破損した紫外線水処理装置を系列から最短時間で切り離すことができ、他の系列の正常な保護管や正常な紫外線ランプが破壊されることを防止できる。その結果、紫外線水処理装置４を復旧するための費用を最小限にでき、ガラス片や水銀および水銀に接触した処理水が浄水池や配水管、あるいは放流先の外部環境中へ流出することを防ぐことが可能となる。その結果、住民や水棲生物が健康被害にあう可能性を大幅に低減できる利点を得ることができる。
【実施例３】
【００４３】
本発明の実施例３を図３により説明する。本実施例は、実施例１と同様に構成されているが、本実施例では、水槽３０の底部に傾斜を設け、凹凸を側面より小さくした表面とし、沈殿物集積部２０を形成しており、沈殿物集積部２０には、沈殿物集積部２０の状態を検知する検知器２１が設けられている。検知器２１には、例えば沈殿物の重量計測や沈殿物の画像計測，電気抵抗のセンシングにより水銀を検知するものなどがある。なお、沈殿物集積部２０は、ガラス片や水銀片など沈降性の物質を一箇所に集積する機能を持つ構造であればよい。
【００４４】
紫外線ランプ５あるいは保護管６が破損した場合、破損により生じたガラス片や水銀片は水より比重が大きいため沈殿する。水槽３０の底部にこれらの物質が拡散して沈殿した場合には検出が容易でないが、本実施例では沈殿物集積部２０が設けられているので、検知器２１部に集めることができ検知できる。
【００４５】
また、ガラス片や水銀の沈降時間や斜面を移動してくる時間を要するため、瞬時に紫外線ランプ５や保護管６の破損を検知することは難しい。しかし、本実施例では、例えばランプ交換時に誤って保護管６や紫外線ランプ５を破損してしまい、保護管６や紫外線ランプ５を新しいものに交換した後、誤って上位管理者へその情報が伝わらない状況であっても、検知器２１と判定器１４をランプ交換時にも連続して稼動させておくことにより、確実に紫外線ランプ５や保護管６の破損を検知することができる。
【００４６】
検知器２１からは、沈殿物情報２２が出力され、この沈殿物情報２２は、判定器１４に入力される。判定器１４では、紫外線ランプ５および保護管６の破損を判定し、破損信号１５を出力する。破損信号１５は制御部１６に与えられ、流入側ポンプあるいは弁２、流出側ポンプあるいは弁１０のうち少なくともいずれか一つを閉の状態とする。
【００４７】
判定器１４は沈殿物情報２２の値を用いて、例えば過去の履歴データに基づき統計的にあるいは予め設定した閾値との比較により破損か否かを判定し、破損と判断された場合は、破損信号１５を出力し、制御部１６が系列を切り離すことで、ガラス片，水銀片および水銀に直接接触して汚染された水が装置外へ流出することを防ぐことができる。
【００４８】
本実施例によれば、紫外線ランプ５あるいは保護管６が破損した紫外線水処理装置４を系列から切り離すことができ、ガラス片や水銀片および水銀に接触した処理水９が浄水池や配水管、あるいは放流先へ流出することを防ぐことが可能となる。その結果、住民や水棲生物が健康被害にあう可能性を大幅に低減できる利点を得ることができる。
【００４９】
ここで、機械品である以上、センサの信頼性は１００％ではない検知器２１の代わりに、沈殿物集積部２０に、沈殿物が装置外部から目視できるように少なくとも一部が透明な材料を用いて目視確認部を設けるか、ＣＣＤカメラにより沈殿物集積部２０を画像計測できる沈殿物画像計測器を設けてもよい。
【００５０】
このように構成することにより、操作員および管理者が目視で沈殿物の有無を確認することができ、沈殿物の有無およびその性状を目視あるいは画像として得ることができるため、破損の有無を判断する情報が増えることとなり、紫外線水処理装置４の安全性をさらに高めることができる。
【実施例４】
【００５１】
本発明の実施例４は、実施例３の沈殿物集積部２０の性状を検知する検知器２１として、沈殿物集積部２０に設けた電極間の電気抵抗，沈殿物集積部２０の沈殿物重量変化，沈殿物集積部の画像計測情報，沈殿物集積部２０に設けた光感知センサの出力情報，沈殿物集積部２０の交流電気抵抗のうち少なくとも１つの情報を用いるものである。
【００５２】
紫外線ランプ５が破損すると、ガラス片と水銀片が生じ、紫外線水処理装置４の底部に沈殿し、保護管６が破損すると、ガラス片が生じ、これも紫外線水処理装置４の底部に沈殿する。
【００５３】
沈殿物集積部２０に電極を設ける方法では、水銀片が沈殿して電極間を短絡させるとその間の電気抵抗が急激に低下する現象を利用して紫外線ランプ５の破損を検知することができる。
【００５４】
沈殿物集積部２０に重量センサを設け、沈殿物の重量変化を計測する方法では、ガラス片および水銀片のいずれが沈殿しても検知が可能であり、紫外線ランプ５あるいは保護管６の破損を検知することができる。
【００５５】
沈殿物集積部２０の画像計測情報を利用する方法では、例えばＣＣＤカメラなどを用いて画像を取得し、画像処理を実施することで沈殿物の有無あるいは変動を計測して紫外線ランプ５あるいは保護管６の破損を検知することができる。また、沈殿物集積部２０の領域での光の反射率を計測し、水銀片やガラス片があれば反射率が高くなる現象を活用する方法でも良い。
【００５６】
沈殿物集積部２０に光感知センサを設ける方法では、例えばＣｄｓセル，フォトトランジスタや太陽電池を沈殿物集積部の底に上向きに設置しておき、その上側に水銀片やガラス片が沈降した際に生じる抵抗値の変化や発電量の変動をもとに紫外線ランプ５あるいは保護管６の破損を検知するものである。
【００５７】
沈殿物集積部２０の交流電気抵抗を利用する方法では、例えば沈殿物集積部の外側に電磁誘導コイルを配置して交流電圧を加える方法がある。水と異なり水銀は導電性を有するため、交流電圧を加えると渦電流が発生して熱を生じる。その結果、水銀が存在する場合には水の場合と異なる電流波形となるため、水銀片が沈殿物集積部２０に存在するか否かを判断することができる。
【００５８】
本実施例の構成をとることで、紫外線ランプ５あるいは保護管６の破損を検知することができる。
【実施例５】
【００５９】
本発明の実施例５は、紫外線水処理装置４において、紫外線ランプ５および保護管６の破損を判断する判定器１４と、判定器１４が出力する破損信号１５に基づき、紫外線水処理装置４の紫外線ランプ５を全て消灯させる緊急消灯部を備えている。
【００６０】
判定器１４により破損が検出された場合、まず紫外線水処理装置４を切り離して処理水が流れださないようにし、処理水９とともにガラス片や水銀片が流出することを防止することが最優先であるが、同時に操作員や管理者の安全面から紫外線水処理装置４の紫外線ランプ５を全て消灯させることが必要である。これは手動で実施してもよいが、本実施例のように自動的に消灯させる緊急消灯部を備えることで以下の問題点を解決できる。
【００６１】
（１）紫外線ランプ５あるいは保護管６が破損した場合、緊急事態であるため他の作業に意識をとられ、電源のオフを忘れるヒューマンエラーが発生する可能性がある。
（２）電源がオフされていない場合、水を介した感電事故が起きる可能性がある。
（３）電源がオフされていない場合、水を介した漏電事故が起きる可能性がある。
（４）処理水が停止している場合には水温および紫外線ランプ５表面が過熱し、火傷などの事故や正常な紫外線ランプの性能劣化および寿命低下につながる可能性がある。
【００６２】
以上のように、本実施例によれば、紫外線ランプ５あるいは保護管６の破損時にも操作員および管理者の安全を確保することができる。
【実施例６】
【００６３】
本発明の実施例５を図４，図５により説明する。図４は、紫外線水処理装置４の監視制御システムの構成である。本実施例では、紫外線水処理装置４の紫外線ランプ５および保護管６の破損を判断する判定器１４が出力する破損信号１５を中央監視制御装置２４に送信する破損信号通信装置２３を設けている。
【００６４】
判定器１４により破損が検出された場合、まず紫外線水処理装置４を切り離して処理水が流れださないようにし、処理水９とともにガラス片や水銀片が流出することを防止することが最優先であるが、同時にその事故の情報を中央監視制御装置２４に送信し、操作員に知らせることが重要である。本実施例では、直接に破損信号１５を中央監視制御装置２４へ送信することで、より短時間で事故の情報を操作員や管理者に知らせることができる。
【００６５】
図５は紫外線水処理装置４の他の監視制御システムの構成である。この例では、紫外線水処理装置４の紫外線ランプ５および保護管６の破損を判断する判定器１４が出力する破損信号１５を、操作員の携帯電話あるいは携帯情報端末２６に送信する破損信号携帯端末通信装置２５を設けている。
【００６６】
判定器１４により破損が検出された場合、まず紫外線水処理装置４を切り離して処理水が流れださないようにし、処理水９とともにガラス片や水銀片が流出することを防止することが最優先であるが、同時にその事故の情報をできるだけ短時間のうちに操作員へ知らせることが必要である。しかしながら、操作員が監視制御室に在室していない場合には、緊急情報の伝達が遅延することになる。本実施例によれば、破損信号１５を直接に操作員の携帯電話あるいは携帯情報端末２６へ送信することで、より速やかに事故の情報を操作員や管理者に知らせることが可能となる。
【実施例７】
【００６７】
本発明の実施例７を図６により説明する。図６は本実施例の紫外線水処理装置４の監視制御システムの構成図である。
【００６８】
本実施例では、複数系列の紫外線水処理装置４が備えられている場合を対象としており、判定器１４が出力する破損信号１５に基づいて、正常な系列の紫外線水処理装置２８の水処理量および紫外線ランプ５の光量を制御する他系列運転量変更部２７を備えている。
【００６９】
中規模から大規模の浄水場においては、紫外線水処理装置４は複数系列備えられる場合が多い。そのうちのある１系列で紫外線ランプ５や保護管６の破損が検知された場合、その系列を正常な状態に回復するには装置内の洗浄などが必要となり、ある程度長い期間、その系列停止が避けられない。
【００７０】
そのため、その系列の停止期間は、他の正常な系列の紫外線水処理装置２８の水処理量を増加して運転することが必要となる。その場合、正常な系列の紫外線水処理装置２８での処理速度を速める必要があるため、大腸菌などの細菌やクリプトスポリジウムなどの病原性原虫を確実に消毒，不活化処理するためには、正常な系列の紫外線水処理装置２８の光量を増加することが必要となる。
【００７１】
他系列運転量変更部２７には、処理時間と紫外線ランプ５の光量が大腸菌などの細菌やクリプトスポリジウムなどの病原性原虫の消毒，不活化に与える影響の情報が記憶されている。この代わりに、物理理論に基づく光量計算式か、予め備えられたテーブルで記憶し、該当するデータを取り出すか、内挿或いは外挿値として取り出すようにしてもよい。
【００７２】
ある系列が停止した場合には、他の系列の流量が増大するため、処理時間の変化を算出し、算出した値と予め設定した大腸菌などの細菌やクリプトスポリジウムなどの病原性原虫の消毒，不活化閾値の値に基づき、他系列運転量変更部２７は紫外線ランプ５の光量設定値を出力する。
【００７３】
本実施例によれば、正常な系列の水処理量とともに光量を自動的に制御するため、破損が検知された緊急時にも素早く対応でき、より確実な消毒処理や不活化処理を施すことが可能となる。
【符号の説明】
【００７４】
２ 流入路制御器
４ 紫外線水処理装置
５ 紫外線ランプ
６ 保護管
７ 電線
８ 電源装置
１０ 流出路制御器
１２，２１ 検知器
１４ 判定器
１６ 制御部
１８ 安全弁機構
１９ 汚染水水槽
２０ 沈殿物集積部
２３ 破損信号通信装置
２４ 中央監視制御装置
２５ 破損信号携帯端末通信装置
２６ 携帯情報端末
２７ 他系列運転量変更部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号に基づき、紫外線水処理装置の紫外線ランプを全て自動的に電源をオフにする緊急消灯部と、を備えた紫外線水処理装置。
【請求項２】
紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号を、中央監視制御装置に送信する破損信号通信装置と、を備えた紫外線水処理装置の監視制御システム。
【請求項３】
紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号を、操作員の携帯電話あるいは携帯情報端末に送信する破損信号携帯端末通信装置と、を備えた紫外線水処理装置の監視制御システム。
【請求項４】
複数系列の紫外線水処理装置が設置され、紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号に基づき、他系列の水処理量および紫外線ランプの光量を制御する他系列運転量変更部と、を備えた紫外線水処理装置の監視制御システム。
【請求項１】
紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号に基づき、紫外線水処理装置の紫外線ランプを全て自動的に電源をオフにする緊急消灯部と、を備えた紫外線水処理装置。
【請求項２】
紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号を、中央監視制御装置に送信する破損信号通信装置と、を備えた紫外線水処理装置の監視制御システム。
【請求項３】
紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号を、操作員の携帯電話あるいは携帯情報端末に送信する破損信号携帯端末通信装置と、を備えた紫外線水処理装置の監視制御システム。
【請求項４】
複数系列の紫外線水処理装置が設置され、紫外線ランプおよび保護管の破損を判断する判定器と、該判定器が出力する破損信号に基づき、他系列の水処理量および紫外線ランプの光量を制御する他系列運転量変更部と、を備えた紫外線水処理装置の監視制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−７５２９６（Ｐ２０１３−７５２９６Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−１８０１９（Ｐ２０１３−１８０１９）
【出願日】平成２５年２月１日（２０１３．２．１）
【分割の表示】特願２０１１−２６５２（Ｐ２０１１−２６５２）の分割
【原出願日】平成１９年４月２０日（２００７．４．２０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年２月１日（２０１３．２．１）
【分割の表示】特願２０１１−２６５２（Ｐ２０１１−２６５２）の分割
【原出願日】平成１９年４月２０日（２００７．４．２０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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