特許 6422900 液体処理装置及び液体処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6422900

(24)【登録日】2018年10月26日

(45)【発行日】2018年11月14日

(54)【発明の名称】液体処理装置及び液体処理システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/32 20060101AFI20181105BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/32

【請求項の数】8

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2016-22366(P2016-22366)

(22)【出願日】2016年2月9日

(65)【公開番号】特開2017-140560(P2017-140560A)

(43)【公開日】2017年8月17日

【審査請求日】2018年3月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】阿部 法光

(72)【発明者】

【氏名】出 健志

(72)【発明者】

【氏名】小林 伸次

(72)【発明者】

【氏名】城田 昭彦

(72)【発明者】

【氏名】竹内 賢治

【審査官】 菊地 寛

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−５７９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２１０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９２３８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

紫外線ランプと、
前記紫外線ランプに対し処理水の紫外線透過率が所定の透過率範囲で測定された紫外線強度値及び流量値をパラメータとする一つの関数で近似できる複数の位置に前記紫外線ランプの紫外線強度を測定する測定窓が位置するように配置された複数の紫外線モニタ用センサを具備する、
液体処理装置。

【請求項2】

前記紫外線強度値に対応する前記複数の紫外線モニタ用センサの出力信号及び前記流量値に対応する流量信号が入力され、前記複数の紫外線モニタ用センサの出力信号のいずれかに基づいて、前記監視対象の紫外線ランプの紫外線照射量の制御を行う紫外線照射量監視制御装置を備えた、
請求項１記載の液体処理装置。

【請求項3】

前記紫外線ランプと他の紫外線ランプとを備え、
前記紫外線照射量監視制御装置は、前記複数の紫外線モニタ用センサの出力信号に基づいて、前記紫外線ランプ及び前記他の紫外線ランプの紫外線強度を制御する、
請求項２記載の液体処理装置。

【請求項4】

前記紫外線照射量監視制御装置は、前記紫外線ランプ及び前記他の紫外線ランプに対して同一の制御を行う、
請求項３記載の液体処理装置。

【請求項5】

前記他の紫外線ランプの紫外線強度を監視するための紫外線モニタ用センサをそれぞれの前記他の紫外線ランプに対応づけて設け、
前記紫外線照射量監視制御装置は、前記紫外線ランプに対応する前記複数の紫外線モニタ用センサの出力及び前記他の紫外線ランプに対応する紫外線モニタ用センサの出力に基づいて、前記紫外線ランプ及び前記他の紫外線ランプの紫外線強度が等しくなるように制御を行う、
請求項３記載の液体処理装置。

【請求項6】

前記紫外線ランプに対応する紫外線モニタ用センサ毎に前記透過率範囲を異ならせている、
請求項１乃至請求項５のいずれか一項記載の液体処理装置。

【請求項7】

前記紫外線ランプに対応する紫外線モニタ用センサは一対設けられており、
一方の前記紫外線モニタ用センサは、前記紫外線透過率が第１の透過率範囲で測定された前記紫外線強度値及び前記流量値をパラメータとする一つの関数で近似できる位置に配置され、
他方の前記紫外線モニタ用センサは、前記紫外線透過率が前記第１の透過率範囲よりも透過率が低い第２の透過率範囲で測定された前記紫外線強度値及び前記流量値をパラメータとする一つの関数で近似できる位置に配置されている、
請求項１乃至請求項６のいずれか一項記載の液体処理装置。

【請求項8】

複数系統の液体処理系統の処理を行うに際し、前記液体処理系統を複数段構成とし、前段の液体処理系統をまとめて液体処理を行う液体処理システムであって、
紫外線ランプをそれぞれ有し、各段を構成する液体処理系統毎に設けられた複数の液体処理装置と、
各液体処理装置の前段に設けられ流量信号を出力する流量計と、
前記紫外線ランプの紫外線照射量の制御を行う紫外線照射量監視制御装置と、
を備え、
前記液体処理装置は、前記紫外線ランプと、前記紫外線ランプに対し処理水の紫外線透過率が所定の透過率範囲で測定された紫外線強度値及び流量値をパラメータとする一つの関数で近似できる複数の位置に前記紫外線ランプの紫外線強度を測定する測定窓が位置するように複数の紫外線モニタ用センサがそれぞれ配置されており、
前記紫外線照射量監視制御装置は、前記紫外線強度値に対応する前記複数の紫外線モニタ用センサの出力信号及び前記流量値に対応する前記流量信号が入力され、前記複数の紫外線モニタ用センサの出力信号のいずれかに基づいて、前記紫外線ランプの紫外線照射量の制御を行う、
液体処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、液体処理装置及び液体処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、上下水道（水道水または地下水等）の処理水の殺菌・消毒、工業用水の脱臭・脱色、あるいはパルプの漂白、さらには医療機器の殺菌等を行うためにオゾンや塩素等の薬品が用いられている。オゾンや薬品による効果を得るには、これらを処理水に均一に溶かし込む必要がある。そのため、滞留槽やスプレーポンプ等の攪拌装置が付帯設備として用いられることが多いが、水質や水量の急激な変化が生じた場合には迅速に対応することはできなかった。

【0003】

一方、紫外線は、殺菌・消毒・脱色、工業用水の脱臭・脱色、あるいはパルプの漂白等の作用があるだけでなく、水質や水量の急激な変化に対しても、紫外線ランプの出力を調整することで迅速に対応することができる。

【0004】

このような紫外線ランプを用いた技術として、円筒形の通水胴と、通水胴よりも小径の円管で構成されたランプハウジングが十字接合されており、ランプハウジング内部にランプハウジング軸と平行に、内部に紫外線ランプを収納した石英ガラスから成る紫外線照射管が複数本取り付けられた構造を有する紫外線照射装置が知られている（特許文献１参照）。上記構成の紫外線照射装置は、通水配管径が大きく、さらに必要紫外線量が異なる場合でも、設置するランプハウジング数を適宜増減できるので、比較的大規模の処理システムに適している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４１６８３４８号公報

【特許文献2】特開２００５−３３４７５６号公報

【特許文献3】特開２００５−２７９４３４号公報

【特許文献4】特開２００５−５２７６０号公報

【特許文献5】特許第３８８１１８３号公報

【特許文献6】特許第４１３８７９７号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】（財）水道技術センター，紫外線照射装置ＪＷＲＣ技術審査基準（中圧ランプ編），２００８年８月１日発行

【非特許文献2】阿部 他：「中圧紫外線照射装置の照射性能解析と検証試験の比較」，環境システム計測制御学会誌，vol.15 No.2/3，pp52-54，2010年10月

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、上下水道の殺菌、消毒及び不活化を紫外線を用いて行う場合、紫外線を照射している数秒に殺菌・消毒・不活化される。このため、その能力の維持を監視するためには、正確な紫外線の照射量を把握する必要がある。
一般に、紫外線ランプは、同じ電気入力でも点灯累積時間に応じて紫外線放射量が減衰することが知られている。そのため、紫外線照射装置に内蔵される紫外線ランプ個々の能力変化を監視し、また、そのために装着される紫外線モニタの劣化を軽減する必要があった。
さらに、紫外線ランプの紫外線照射量の低下が、被処理流体の紫外線透過率の低下によるものであるか、紫外線ランプの経年変化によるものであるか、紫外線モニタの劣化によるものであるか、の判定が困難であった。このことから、紫外線ランプを１台の紫外線モニタで監視するだけでは不十分であった。

【0008】

一方、紫外線ランプとして中圧紫外線ランプを用いる場合には、ランプ１本当たりの投入電力を大きくできるので、動作温度が高く（６００℃〜９００℃）なり水銀原子同士の衝突頻度が増加し広範囲の波長（多波長）の紫外線が高強度で発生する。そのため、一般的な低圧紫外線ランプを用いる場合と比べてランプの使用本数を少なくでき、装置を小型化できるとともに、メンテナンス作業工数を軽減できる等の利点がある。

【0009】

その反面、処理水流量や水質の変動が大きい施設に適用する場合、常に定格で運転していると、流量が低下した場合や処理水の浄化度が上がり紫外線透過率が計画条件よりも改善した場合には、必要以上の紫外線が照射されることになり、紫外線を発光させるための電力の無駄が発生することがあった。

【0010】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、信頼性の向上を図り安全な処理水を提供することができる液体処理装置及び液体処理システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

実施形態の液体処理装置は、液体処理装置は、紫外線ランプと、紫外線ランプに対し処理水の紫外線透過率が所定の透過率範囲で測定された紫外線強度値及び流量値をパラメータとする一つの関数で近似できる複数の位置に紫外線ランプの紫外線強度を測定する測定窓が位置するように配置された複数の紫外線モニタ用センサを具備する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、第１実施形態の水処理システムの構成を示す系統図である。

【図2】図２は、紫外線照射ユニットの構成図である。

【図3】図３は、図２の紫外線照射ユニットのＡ−Ａ断面図である。

【図4】図４は、通水試験装置の説明図である。

【図5】図５は、試験状態の説明図である。

【図6】図６は、紫外線ランプを覆う保護管の外周面と紫外線モニタ用センサを収納する測定窓の窓面との間の距離が近い場合（Ｌ＝Ｌ１）の測定結果の一例の説明図である。

【図7】図７は、紫外線ランプを覆う保護管の外周面と紫外線モニタ用センサを収納する測定窓の窓面との間の距離が中間である場合（Ｌ＝Ｌ２）の測定結果の一例の説明図である。

【図8】図８は、紫外線ランプを覆う保護管の外周面と紫外線モニタ用センサを収納する測定窓の窓面との間の距離が遠い場合（Ｌ＝Ｌ３）の測定結果の一例の説明図である。

【図9】図９は、紫外線照射量解析用の紫外線照射装置の説明図である。

【図10】図１０は、紫外線透過率９８％における紫外線強度分布の解析方法による解析結果の一例の説明図である。

【図11】図１１は、紫外線透過率９５％における紫外線強度分布の解析方法による解析結果の一例の説明図である。

【図12】図１２は、紫外線透過率９０％における紫外線強度分布の解析方法による解析結果の一例の説明図である。

【図13】図１３は、紫外線透過率８５％における紫外線強度分布の解析方法による解析結果の一例の説明図である。

【図14】図１４は、紫外線透過率９０％、９５％、９８％におけるＳ^＊／ＱとＭＳ２−ＲＥＤの関係説明図である。

【図15】図１５は、紫外線透過率７５％、８０％、８５％におけるＳ^＊／ＱとＭＳ２−ＲＥＤの関係説明図である。

【図16】図１６は、測定窓の窓面と紫外線ランプを収納した保護管の表面との距離Ｌと、Ｓ^＊／ＱとＭＳ２−ＲＥＤとの相関の強さＲ^２の評価結果である。

【図17】図１７は、紫外線照射装置の監視制御システムを含む紫外線処理設備の概要構成説明図である。

【図18】図１８は、（２）式より逆算して求めた処理水の紫外線透過率ＵＶＴcalの説明図である。

【図19】図１９は、紫外線ランプおよび保護管の寿命末期性能から計算した処理水の紫外線透過率の変化の説明図である。

【図20】図２０は、実施形態の紫外線処理設備の監視および紫外線ランプ出力制御手順の一例を示すフローチャートである。

【図21】図２１は、第２実施形態の紫外線照射装置の概要構成図である。

【図22】図２２は、第２実施形態の紫外線処理設備の監視および紫外線ランプ出力制御手順の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

次に、実施形態について図面を参照して説明する。
［１］第１実施形態
図１は、第１実施形態の水処理システムの構成を示す系統図である。
実施形態の水処理システム１０は、地下水を水源とする浄水処理場の紫外線消毒システムとして構築されている。

【0014】

水処理システム１０は、地下水をくみ上げるための複数の井戸１１と、各井戸１１の取水配管１２にそれぞれ設けられた流量計（第１段流量計）１３と、各取水配管１２の流量計１３の下流側に設けられた第１段の紫外線照射ユニット１４と、取水配管１２を集合させる集合配管（第１段集合配管）１５と、集合配管１５に接続されて所定の水処理系統数に分散させる分散配管１６と、を備えている。

【0015】

さらに水処理システム１０は、分散配管１６に接続された複数の送水配管１７と、送水配管１７にそれぞれ設けられた流量計（第２段流量計）１８と、各送水配管１７の流量計１８の下流側に設けられた第２段の紫外線照射ユニット１９と、送水配管１７を集合させる集合配管（第２段集合配管）２０と、集合配管２０に接続された送水配管２１と、送水配管２１に設けられた流量計（第３段流量計）２２と、送水配管２１の流量計２２の下流側に設けられた第３段の紫外線照射ユニット２３と、送水配管２１の下流に設置された浄水池２４と、浄水池に消毒剤を注入する消毒剤注入装置２５と、処理水送水配管２６と、各紫外線照射ユニット１４，１９，２３を制御するコントローラ２７と、を備えている。

【0016】

コントローラ２７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、不揮発性の外部記憶装置（磁気ディスク装置等）と、状態表示を行うための表示装置（インジケータ、液晶パネル等）と、操作パネルなどの入力装置を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。

【0017】

図２は、紫外線照射ユニットの構成図である。
コントローラ２７には、流量計１３、１８、２２、および紫外線照射ユニット１４，１９，２３に設けられている紫外線モニタ用センサＵＶＳ１、ＵＶＳ２の出力信号が入力され、紫外線照射ユニット１４、１９、２３を制御している。なお、図２では紫外線照射ユニット２３を代表例として描いてある。

【0018】

図３は、図２の紫外線照射ユニットのＡ−Ａ断面図である。
紫外線照射ユニット２３は、処理水の殺菌、消毒、不活化等を行うものであり、通水胴３１と、ランプハウジング３２と、フランジ継手３３と、を備えている。

【0019】

通水胴３１は、対向する一対の開口部（給水口と排水口）を有する円筒形状に形成された部材であり、処理を施す処理水が図中ＤＡ方向に向かって通過するものである。
本実施形態では、処理水が流入する側の開口部を給水口３１ａとし、処理水が流出する側の開口部を排水口３１ｂと称する。

【0020】

また、ランプハウジング３２内には、紫外線照射管３４（３４ａ〜３４ｄ）がＤＡ方向とは交差する方向（図３の場合、紙面に直交する方向）に配置されている。このため、ランプハウジング３２の一対の円盤状のランプハウジング蓋３５には、それぞれ対向する位置に４つずつ、合計８つの貫通孔が形成されている。この８つの貫通孔には、図示していない水密Ｏリングと、この水密Ｏリングを押さえるＯリング押さえ３６により、紫外線照射管３４がそれぞれランプハウジング３２、通水胴３１に対し水密状態で固定されている。

【0021】

ここで、通水胴３１とランプハウジング３２とは、図３に示すように、２つの円筒がそれぞれの中心軸の中央部分で交差するように結合している。

【0022】

紫外線照射管３４は、それぞれ紫外線ランプ３７（３７ａ〜３７ｄ）と保護管３８とを備えている。なお、本実施形態では、紫外線照射管３４を４本備えた構成としているが、必要な紫外線量に応じて、１本〜３本、もしくは５本以上備えた構成としてもよい。

【0023】

紫外線ランプ３７は、通水胴３１を通過する処理水に紫外線を照射するランプである。

【0024】

本実施形態の紫外線ランプ３７は、紫外線を発光する発光部の長さ（発光長）が、通水胴３１の内径に対して、例えば、−１０％〜＋１０％以内の長さのものが備えられている。また、紫外線ランプ３７は、波長が２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲の紫外線を発光するものである。

【0025】

保護管３８は、例えば、石英ガラスによって形成され、紫外線ランプ３７を収納して保護している。そして、複数の保護管３８、複数の紫外線ランプ３７は、その中心軸が略平行に設定されることで互いに等間隔になるように配置されている。

【0026】

フランジ継手３３は、紫外線照射ユニット２３を水処理施設等の配管や他の紫外線照射ユニットと接続するための継手として機能する一対の突縁部である。また、フランジ継手３３は、開口部が形成された円環形状に形成されている。一対のフランジ継手３３は、一方が通水胴３１の給水口３１ａ側を形成し、他方が通水胴３１の排水口３１ｂ側を形成している。また、フランジ継手３３は、内径が通水胴３１の内径と同じで、外径が通水胴３１の外径より大きい。

【0027】

また、円筒に形成されたランプハウジング３２内の中心軸に沿って、洗浄板駆動軸４０が設置されている。洗浄板駆動軸４０は駆動モータ４１により回転駆動可能である。洗浄板駆動軸４０には移動コマ４２が取り付けられている。移動コマ４２は、洗浄板駆動軸４０に螺合しており、洗浄板駆動軸４０が回転することにより洗浄板駆動軸４０上が図３中、上下方向に移動する。

【0028】

移動コマ４２には洗浄板４３が取り付けられており、この洗浄板４３は、複数の保護管３８のそれぞれを挿通するように配置された洗浄ワイパー４４を備えている。洗浄板４３は移動コマ４２の移動に伴いランプハウジング３２の軸方向に移動する。この洗浄板４３の移動により、洗浄ワイパー４４が保護管３８の外周面に接触し、保護管３８の外周面に付着した汚れが軸方向にわたって洗浄される。

【0029】

ここで、紫外線モニタ用センサＵＶＳ１、ＵＶＳ２について紫外線照射ユニット２３を例として詳細に説明する。

【0030】

紫外線照射ユニット２３の第１紫外線モニタ用センサーＵＶＳ１は、ランプハウジング３２の壁に設けられた測定孔３９内に収納されている。そして図２の例の場合、監視対象である紫外線ランプ３７ａと対向した測定孔３９の窓面（測定窓）３９Ａと紫外線ランプ３７ａを収納した保護管３８の表面との距離が第１の所定距離（本実施形態では１４０ｍｍ）となるように設定されている。

【0031】

一方、紫外線照射ユニット２３の第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２は、ランプハウジング３２の壁に設けられた測定孔３９内に収納され、監視対象である紫外線ランプ３７ａと対向した測定孔３９の窓面３９Ａと紫外線ランプ３７ａを収納した保護管３８の表面との距離が第２の所定距離（本実施形態では１１７ｍｍ）となるように設定されている。

【0032】

なお、以上の説明においては、測定孔３９の窓面３９Ａと紫外線ランプ３７ａを収納した保護管３８の表面との距離について規定しているが、紫外線ランプ３７ａと第１紫外線モニタ用センサーＵＶＳ１あるいは第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２との距離を規定してもよい。

【0033】

ここで、第１の所定距離及び第２の所定距離の設定について更に説明する。
第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１が収納された測定孔３９と紫外線ランプ３７ａが収納された保護管３８との間の第１の所定距離（＝１４０ｍｍ）は、所定の処理流量範囲内の任意の処理流量において、処理水の紫外線透過率が９０％〜１００％の範囲（第１の紫外線透過率範囲）で紫外線ランプ３７ａの出力が変化した場合でも第１紫外線用センサ１３による紫外線強度測定値及び処理流量のみをパラメータとする第１の関数により、紫外線照射ユニット２３における紫外線照射量が計算可能となる最適な位置として設定されている。

【0034】

また、第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２が収納された測定孔３９と紫外線ランプ３７ａが収納された保護管３８との間の第２の所定距離（＝１１７ｍｍ）は、所定の処理流量範囲内の任意の処理流量において、処理水の紫外線透過率が７５％〜８５％の範囲（第２紫外線透過率範囲）で紫外線ランプ３７ａの出力が変化した場合でも第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２による紫外線強度測定値及び処理流量のみをパラメータとする第２の関数により、紫外線照射ユニット２３における紫外線照射量が計算可能となる最適な位置として設定されている。

【0035】

ここで、第１の関数及び第２の関数は、例えば、以下の試験および紫外線照射量解析に基づいて決定される。

【0036】

以下に示す試験は、紫外線ランプ３７（本実施形態の場合、紫外線ランプ３７ａ）と紫外線モニタ用センサ（本実施形態の場合、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１あるいは第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２）との位置関係を変化させた場合の紫外線モニタ用センサで検知される紫外線強度の変化を調べるものである。

【0037】

すなわち、本試験は、紫外線ランプ３７を収納する保護管３８の外周面と紫外線モニタ用センサを収納する測定孔３９の窓面３９Ａとの間の距離が異なる複数の場合について、処理水中１ｃｍの間隔を波長２５３．７ｎｍの紫外線が通過する割合である紫外線透過率と紫外線ランプ出力が変化したときの紫外線モニタ用センサで検知される紫外線強度の変化とを調べる試験である。

【0038】

図４は、通水試験装置の説明図である。
通水試験装置５０は、原水ＯＬを蓄える原水槽５１と、蓄えられた原水ＯＬを搬送するポンプ５２と、原水ＯＬを均一にするためのラインミキサ５３と、紫外線モニタ用センサ（本実施形態の場合、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１あるいは第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２）が設置された試験用リアクタ５４と、流量を測定するための流量計５５と、を備え、流量計５５の流出側を循環用配管５６により原水槽５１につなぐことにより、原水ＯＬを循環させる構成となっている。
そして、試験用リアクタ５４内の紫外線モニタ用センサを用いて、循環紫外線強度を紫外線モニタ用センサにより測定した。

【0039】

図５は、試験状態の説明図である。
試験用リアクタ５４においては、図５に示すように紫外線ランプ３７を収納する保護管３８の外周面と紫外線モニタ用センサを収納する測定孔３９の窓面３９Ａとの間の距離Ｌ（＝Ｌ１，Ｌ２あるいはＬ３）が異なる状態Ａ，Ｂ，Ｃの３点で測定した。

【0040】

図６は、紫外線ランプを覆う保護管の外周面と紫外線モニタ用センサを収納する測定窓の窓面との間の距離が近い場合（Ｌ＝Ｌ１）の測定結果の一例の説明図である。
図７は、紫外線ランプを覆う保護管の外周面と紫外線モニタ用センサを収納する測定窓の窓面との間の距離が中間である場合（Ｌ＝Ｌ２）の測定結果の一例の説明図である。
図８は、紫外線ランプを覆う保護管の外周面と紫外線モニタ用センサを収納する測定窓の窓面との間の距離が遠い場合（Ｌ＝Ｌ３）の測定結果の一例の説明図である。

【0041】

ここで、図４乃至図９を参照して紫外線照射装置の紫外線照射量を解析する方法について説明する。
図９は、紫外線照射量解析用の紫外線照射装置の説明図である。
図９において、図２と同様の部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0042】

紫外線照射量解析用の紫外線照射装置６０は、ランプハウジング３２内の通水胴３１の中心軸を通る位置に、一対の紫外線ランプ３７（３７ａ〜３７ｂ）と保護管３８とを備えている。

【0043】

紫外線照射装置６０における紫外線照射量の解析は、処理水が紫外線照射装置６０を通過する間に受ける紫外線照射量を、大腸菌ファージＭＳ２を指標菌とし、菌のそれぞれが紫外線照射装置６０の流入口３１ａから排出口３１ｂまで通過する間の軌跡を流動解析で求める。そして、紫外線ランプ３７から照射される紫外線のうち波長２００ｎｍ〜３００ｎｍにおける５ｎｍ毎の紫外線強度、保護管３８の波長別紫外線透過率、処理水の波長別紫外線透過率特性を考慮し、以下に示す紫外線放射式（１）を用いて紫外線照射装置６０の内部における紫外線分布を計算し、その間に指標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）を解析した。

【0044】

【数1】

【0045】

ここで、
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
である。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。

【0046】

ここで、図９に示した紫外線照射装置において、紫外線ランプ３７ａ、３７ｂとしては、消費電力３ｋＷの中圧紫外線ランプ２本を保護管３８に収納して設置しているが、紫外線照射量の解析では２本設置している紫外線ランプ３７ａ、３７ｂのうち図９の左側に示した中圧紫外線ランプ３７ａのみを点灯（紫外線ランプ３７ｂは消灯）させた場合について検討を行った。

【0047】

図１０は、紫外線透過率９８％における紫外線強度分布の解析方法による解析結果の一例の説明図である。
図１１は、紫外線透過率９５％における紫外線強度分布の解析方法による解析結果の一例の説明図である。

【0048】

図１２は、紫外線透過率９０％における紫外線強度分布の解析方法による解析結果の一例の説明図である。
図１３は、紫外線透過率８５％における紫外線強度分布の解析方法による解析結果の一例の説明図である。

【0049】

図１０〜図１３は、各紫外線透過率の場合の流量と等価換算紫外線照射量ＲＥＤとの関係をより理解できるように、紫外線ランプ３７の出力制御値（ランプ出力制御値）を最大出力制御値（＝１００％）の場合、出力制御値が８０％の場合及び出力制御値が５０％の場合を例として示した場合のものである。なお、実際には、出力制御値が７５％の場合等の中間の出力制御値や、出力制御値が５０％未満についても検討を行っている。

【0050】

上述した一連の紫外線強度分布の解析結果に基づいて検討を行った結果、測定孔３９に関し、紫外線ランプ３７に対し処理水の紫外線透過率が所定の透過率範囲で紫外線強度測定値及び流量値をパラメータとする一つの関数で検知される紫外線強度を紫外線透過１００％、ランプ出力制御値１００％における紫外線強度で規格化した相対紫外線強度を表すことが可能な測定孔３９の位置が存在することが分かった。
図１４は、紫外線透過率９０％、９５％、９８％におけるＳ^＊／ＱとＭＳ２−ＲＥＤの関係説明図である。
図１５は、紫外線透過率７５％、８０％、８５％におけるＳ^＊／ＱとＭＳ２−ＲＥＤの関係説明図である。

【0051】

図１４及び図１５において、横軸中に示されたＳ^＊は、紫外線ランプ３７を図５中の状態Ａ〜Ｃに示すように設置した場合の紫外線モニタ用センサで検知される紫外線強度を紫外線透過１００％、ランプ出力制御値１００％における紫外線強度で規格化した相対紫外線強度であり、Ｑは被処理水の流量（単位ｍ^３／Ｈ）である。

【0052】

図１４に示すように、紫外線透過率９０％〜９８％におけるＳ^＊／ＱとＭＳ２−ＲＥＤの相関の強さを示す指標であるＲ^２は０．９９１８であった。これに対し、図１５に示すように、紫外線透過率７５％〜８５％におけるＳ＊／ＱとＭＳ２−ＲＥＤの相関の強さを示す指標であるＲ^２は０．９８１６と若干低下していた。

【0053】

これらのことから、Ｓ^＊／ＱとＭＳ２−ＲＥＤの相関が最も強くなる測定孔３９の窓面３９Ａと紫外線ランプ３７を収納した保護管３８の表面との距離が、被処理水の紫外線透過率の範囲によって異なることが分かった。

【0054】

そこで、上述した紫外線強度測定試験により得られたデータに基づき、紫外線モニタ用センサによって検知される紫外線強度Ｓを以下に示す（２）式で定義して近似式を導出し、測定孔３９の窓面３９Ａと紫外線ランプ３７を収納した保護管３８の表面との距離Ｌを変化させた場合のＳ^＊／ＱとＭＳ２−ＲＥＤの相関の強さＲ^２を指標として評価した。

【0055】

【数2】

【0056】

ここで、係数ａ〜ｅは、以下の表１に示すようになっている。

【表1】

【0057】

図１６は、測定窓の窓面と紫外線ランプを収納した保護管の表面との距離Ｌと、Ｓ^＊／ＱとＭＳ２−ＲＥＤとの相関の強さＲ^２の評価結果である。
図１６に示すように、被処理水の紫外線透過率の範囲が９０％〜９８％の場合は、測定孔３９の窓面３９Ａと紫外線ランプ３７を収納した保護管３８の表面との距離Ｌが１４０ｍｍのときにＲ^２が最大値（０．９９１８）となった。

【0058】

また、被処理水の紫外線透過率の範囲が７５％〜８５％では、測定孔３９の窓面３９Ａと紫外線ランプ３７を収納した保護管３８の表面との距離Ｌが１１７ｍｍのときにＲ^２は最大値（０．９９４３）となった。

【0059】

これらの結果によれば、被処理水の紫外線透過率が９０％以上である第１の所定範囲の場合には、紫外線ランプ３７を収納した保護管３８の外周面から測定窓３９の窓面３９Ａまでの距離Ｌが１４０ｍｍとすれば、被処理水の紫外線透過率にかかわらず、紫外線モニタ用センサで測定された相対紫外線強度Ｓ^＊を流量Ｑ（ｍ^３／Ｈ）で除した（Ｓ^＊/Ｑ）と、等価換算紫外線照射量（ＭＳ２−ＲＥＤ）の関係が一つの関数（関数式）で表せることが分かる。

【0060】

また、被処理水の紫外線透過率が７５％〜８５％である第２の所定範囲の場合には、紫外線ランプ３７を収納した保護管３８の外周面から測定孔３９の窓面３９Ａまでの距離Ｌが１１７ｍｍとすれば、被処理水の紫外線透過率にかかわらず、紫外線モニタ用センサで測定された相対紫外線強度Ｓ^＊を流量Ｑ（ｍ^３／Ｈ）で除した（Ｓ^＊/Ｑ）と等価換算紫外線照射量（ＭＳ２−ＲＥＤ）の関係が一つの関数（関数式）で表せることがわかる。

【0061】

したがって、特定した関数により、対応する紫外線透過率範囲内において、任意の相対紫外線強度（Ｓ^＊）と流量（Ｑ）から、その時の等価換算紫外線照射量（ＭＳ２−ＲＥＤ）の推定が可能になる。

【0062】

より具体的には、被処理水の紫外線透過率が９０％以上である第１の所定範囲である場合に、紫外線ランプ３７ａから照射される紫外線強度を監視するための第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１は、監視対象である紫外線ランプ３７ａと対向した測定窓面１５と紫外線ランプ３７ａの保護管３８表面との距離が１４０ｍｍになるように設置する。

【0063】

また、被処理水の紫外線透過率が７５％〜８５％である第２の所定範囲の場合に、紫外線ランプ３７ａから照射される紫外線強度を監視するための第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２は、監視対象である紫外線ランプ３７ａと対向した測定窓面１５と紫外線ランプ３７ａの保護管３８表面との距離が１１７ｍｍになるように設置する。

【0064】

そして、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１の出力と、第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２の出力とを連携制御することにより、被処理水の紫外線透過率が７５％〜９８％の広範囲に渡り、被処理水の紫外線透過率の情報がなくても、紫外線モニタ用センサで検知される相対紫外線強度Ｓ^＊と流量Ｑから等価換算紫外線強度（ＭＳ２−ＲＥＤ）を求めることができるようになる。

【0065】

次に、上記のように構成された紫外線照射を用いた紫外線処理設備の紫外線照射量監視制御システムにおける紫外線ランプの出力制御方法について説明する。
図１７は、紫外線照射装置の監視制御システムを含む紫外線処理設備の概要構成説明図である。以下の説明においても、紫外線照射ユニット２３を例として説明するが他の紫外線照射ユニット１４，１９についても同様である。

【0066】

紫外線処理設備１０１は、紫外線照射ユニット２３と、流量計１０３と、流量調整弁１０４と、ランプ電源１０５と、紫外線照射量監視制御装置１０６と、紫外線処理設備監視制御装置１０７と、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１と、第１紫外線モニタ１０９と、第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２と、第２紫外線モニタ１１１と、を備えている。
ここで、ランプ電源１０５には、紫外線照射ユニット２３に搭載された紫外線ランプのそれぞれに対応するように、紫外線ランプと同数の電子安定器が備えられている。
第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１および第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２は、紫外線照射ユニット２３に取り付けられている。

【0067】

そして、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１は第１紫外線モニタ１０９に専用線を介して接続され、第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２は第２紫外線モニタ１１１に専用線を介して接続されている。

【0068】

第１紫外線モニタ１０９は、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１により検知された紫外線強度に応じた電流信号（あるいは電圧信号）に変換して紫外線照射量監視制御装置１０６へ出力する。

【0069】

同様に、第２紫外線モニタ１１１は、第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２により検知された紫外線強度に応じた電流信号（あるいは電圧信号）に変換して紫外線照射量監視制御装置１０６へ出力する。
このとき、流量調整弁１０４は、紫外線処理設備監視制御装置１０７の制御下で弁の開閉が行われることにより、紫外線照射ユニット２３に流入する処理流体の量を調整する。

【0070】

流量計１０３は、流量調整弁１０４を通過して紫外線照射ユニット２３に流入する処理流体の流量を計測する。そして、流量計１０３は、計測した流量を紫外線照射量監視制御装置１０６へ出力する。

【0071】

紫外線照射量監視制御装置１０６は、流量計１０３で計測された処理流体の流量と、第１紫外線モニタＵＶＳ１あるいは第２紫外線モニタＵＶＳ２から取得した紫外線強度のうち、紫外線透過率に対応したいずれかに基づいて、紫外線ランプ３７へ電力を供給するランプ電源１０５を制御する。
ランプ電源１０５は、紫外線照射ユニット２３に搭載された紫外線ランプ３７に電力を供給する。

【0072】

本実施形態では、紫外線照射量監視制御装置１０６は、流量計１０３によって測定された流量と、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１または第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２によって検知された紫外線強度のうち、紫外線透過率に対応したいずれかに基づいて、被測定対象の紫外線ランプ３７の出力を調整し、その時の紫外線ランプ３７の制御値を他の紫外線ランプ（図２の例の場合、紫外線ランプ３７ｂ〜３７ｄ）についても同様に適用して、全ての紫外線ランプ３７の出力を調整する。

【0073】

次に、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１および第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２により、紫外線強度を測定される紫外線ランプ３７を制御する指標を、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１あるいは第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２のいずれに求めるかを選択する選択方法について説明する。

【0074】

上述のように第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１は、処理水の紫外線透過率が９０％〜１００％の第１の所定範囲において、任意の処理流量のもとで紫外線ランプ３７ａの出力が変化した場合でも、第１紫外線モニタ１０９によって検知された紫外線強度と流量を変数とした関数（関数式、計算式）により、紫外線照射ユニット２３における紫外線照射量が計算可能となる最適な位置に設置されている。

【0075】

また、上述のように第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２は、処理水の紫外線透過率が７５％〜８５％の第２所定範囲において、任意の処理流量のもとで紫外線ランプ３７ａの出力が変化した場合でも、第２紫外線モニタ１１１によって検知された紫外線強度と流量を変数とした関数（関数式、計算式）により、紫外線照射ユニット２３における紫外線照射量が計算可能となる最適な位置に設置されている。

【0076】

したがって、紫外線ランプ３７ａの出力制御値を決定する代表の紫外線モニタ（図１７の例の場合、第１紫外線モニタ１０９あるいは第２紫外線モニタ１１１のいずれか）を選定するためには、処理水の紫外線透過率を知る必要がある。

【0077】

このときの紫外線透過率は前記紫外線強度測定試験により得られたデータに基づき、紫外線モニタ用センサによって検知される紫外線強度Ｓの近似式である（２）式に対して、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１を収納した測定孔３９と、監視対象である紫外線ランプ３７を収納した保護管３８の表面との距離１４０ｍｍと、そのときの紫外線ランプ出力制御値と、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１により検知された紫外線強度と、を代入し紫外線透過率ＵＶＴcalを逆算することで求めることできる。

【0078】

図１８は、紫外線ランプおよび保護管の初期性能から計算した処理水の紫外線透過率ＵＶＴcalの変化の説明図である。紫外線透過率ＵＶＴcalは（２）式により逆算して求められている。
ところで、紫外線ランプ３７および保護管３８は、紫外線照射ユニット２３の運転時間の経過と共に劣化する。これに伴い第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１あるいは第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２で検知される紫外線強度も低下する。

【0079】

通常、紫外線ランプ３７および保護管３８は、消毒性能を維持できる紫外線維持率の低下の許容値Ｆを下回ったときに寿命と定義して交換を行っている。

【0080】

図１９は、紫外線ランプおよび保護管の寿命末期性能から計算した処理水の紫外線透過率の変化の説明図である。
ここで、紫外線ランプ３７の劣化による紫外線維持率を０．８、保護管３８の劣化による保護管の紫外線透過率維持率を０．９５と仮定して設計された紫外線照射装置の場合について、寿命末期における紫外線ランプ出力制御値と、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１により検知された第１紫外線モニタ１０９で変換された紫外線強度と、を（２）式に代入し紫外線透過率ＵＶＴcalFを逆算した結果が示されている。

【0081】

図１８に示した紫外線ランプ３７および保護管３８の初期性能から計算した処理水の紫外線透過率の推定値ＵＶＴcalと、図１９に示した紫外線ランプ３７および保護管３８の寿命末期性能から計算した処理水の紫外線透過率ＵＶＴcalFを比較すると、その差は２％程度である。

【0082】

したがって、本実施形態では、この場合の紫外線ランプの出力制御値を決定する代表紫外線モニタは、図１９に示した紫外線ランプ３７および保護管３８の寿命末期性能の設計値に基づき計算した処理水の紫外線透過率が８８％以上の場合は、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１を選択するように設定している。

【0083】

また、図１９に示した紫外線ランプ３７および保護管３８の寿命末期性能の設計値に基づき計算した処理水の紫外線透過率が８８％未満の場合は第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２を選択するように設定している。

【0084】

図２０は、実施形態の紫外線処理設備の監視および紫外線ランプ出力制御手順の一例を示すフローチャートである。
以下に、第１実施形態における監視・制御手順を説明する。

【0085】

まず、監視・制御を開始すると、目標紫外線照射量ＲＥＤおよび代表紫外線モニタ切替え紫外線透過率ＵＶＴｃを設定する（ステップＳ１）。
続いて、紫外線照射量監視制御装置１０６は流量計１０３の出力（流量Ｑ）を読み込む（ステップＳ２）。

【0086】

続いて、紫外線照射量監視制御装置１０６は、第１紫外線モニタ１０９で変換された紫外線強度Ｓ１_Ｄｍを読み込む（ステップＳ３）。
続いて、紫外線照射量監視制御装置１０６は、紫外線ランプ３７ａの出力制御値Ｐ_S１を読み込む（ステップＳ４）。

【0087】

続いて、紫外線照射量監視制御装置１０６は、（２）式に第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１を収納した測定孔３９の窓面３９Ａと紫外線ランプ３７ａを収納した保護管３８の外表面の距離Ｌと、第１紫外線モニタ１０９で変換された紫外線強度Ｓ１_Ｄｍと、紫外線ランプ３７ａの出力制御値Ｐ_S１と、を代入し処理水の紫外線透過率を計算する（ステップＳ５）。

【0088】

続いて、紫外線照射量監視制御装置１０６は、紫外線透過率計算値ＵＶＴcalと代表紫外線モニタ切替え紫外線透過率ＵＶＴｃ設定値（＝８８％）を比較し、ＵＶＴcal≧ＵＶＴcであるか否かを判断する（ステップＳ６）。

【0089】

ステップＳ６の判断において紫外線透過率計算値ＵＶＴcalがＵＶＴc以上と判断された場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ７へ進み、ＵＶＴcalがＵＶＴc未満と判断された場合（Ｎｏ）は、ステップＳ７へ進む。

【0090】

ステップＳ６で、ＵＶＴcalがＵＶＴc以上と判断された場合、紫外線照射量監視制御装置は、第１紫外線モニタ１０９で変換された紫外線強度Ｓ１^＊_Ｄｍを以下の（３）式を用いて相対紫外線強度Ｓ１^＊_Ｄｍを計算する。

【0091】

【数3】

【0092】

ここで、Ｓ１_０は、紫外線透過率１００％、紫外線ランプ出力１００％のときの第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１で検知された紫外線強度である。

【0093】

続いて、紫外線照射量監視制御装置１０６は、相対紫外線強度Ｓ１^＊_Ｄｍと、流量Ｑと、によって定義した目標紫外線照射量ＲＥＤの計算式である以下の（４）式から逆算される以下の（５）式で示す相対紫外線強度計算式に目標紫外線照射量ＲＥＤと、流量Ｑと、を入力して相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳを計算する（ステップＳ８）。

【0094】

【数4】

【0095】

ここで、Ｓ１^＊は相対紫外線強度、Ｑは流量、ａ，ｂは実験または解析により求められる係数である。

【0096】

【数5】

【0097】

続いて、紫外線照射量監視制御装置１０６は、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１の監視対象である紫外線ランプ３７ａの出力制御値Ｐｓ１が１００％以上（Ｐｓ１≧１００％）であり、かつ、相対紫外線強度Ｓ１^＊Ｄｍが相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳ未満（Ｓ１^＊Ｄｍ＜Ｓ１^＊_ＤＳ）であるか否かを判断する（ステップＳ９）。

【0098】

紫外線ランプ３７ａの出力制御値Ｐｓ１が１００％以上（Ｐｓ１≧１００％）であり、かつ、相対紫外線強度Ｓ１^＊Ｄｍが相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳ未満（Ｓ１^＊Ｄｍ＜Ｓ１^＊_ＤＳ）である場合は、紫外線照射量監視制御装置１０６は、重警報「ＵＶ強度不足」を紫外線処理設備監視制御装置１０７へ発報し（ステップＳ１０）、紫外線処理設備１０１の運転を停止する（ステップＳ１１）。

【0099】

紫外線ランプ３７ａの出力制御値Ｐｓ１が１００％未満（Ｐｓ１＜１００％）、あるいは、相対紫外線強度Ｓ１^＊Ｄｍが相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳ以上（Ｓ１^＊Ｄｍ≧Ｓ１^＊_ＤＳ）である場合は、相対紫外線強度Ｓ１^＊Ｄｍと相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳを比較し、一致している（Ｓ１^＊Ｄｍ＝Ｓ１^＊_ＤＳ）か否かを判断する（ステップＳ１２）。

【0100】

第１紫外線モニタ１０９の相対紫外線強度Ｓ１^＊Ｄｍと相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳとが一致しない場合、紫外線照射量監視制御装置１０６は、ランプ電源１０５の出力電力を制御して、紫外線ランプ３７ａのランプ出力を以下の条件に従って調整する（ステップＳ１３）。

【0101】

すなわち、Ｓ１^＊Ｄｍ＞Ｓ１^＊_ＤＳである場合、紫外線ランプ３７ａの出力制御値Ｐ_Ｓ１を下げる。Ｓ１^＊Ｄｍ＞Ｓ１^＊_ＤＳである場合、紫外線ランプ３７ａの出力制御値Ｐ_Ｓ１を上げる。

【0102】

上述のように紫外線ランプ３７ａのランプ出力を調整した後、紫外線照射量監視制御装置１０６は、第１紫外線モニタ１０９の紫外線強度 Ｓ１_Ｄｍを読み込むステップＳ３に戻り、第１紫外線モニタ１０９の相対紫外線強度Ｓ１^＊Ｄｍと相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳが一致（Ｓ１^＊Ｄｍ＝Ｓ１^＊_ＤＳ）するまで、ステップＳ３〜ステップＳ１２を繰り返す。

【0103】

第１紫外線モニタ１０９で検知された相対紫外線強度Ｓ１^＊Ｄｍと相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳとが一致した後、紫外線照射量監視制御装置１０６は、紫外線ランプ３７ｂ〜３７ｄの出力制御値Ｐ_Ｓ２〜Ｐ_Ｓ４を読み込む（ステップＳ１４）。

【0104】

続いて、紫外線照射量監視制御装置１０６は、紫外線ランプ３７ｂ〜３７ｄの出力制御値Ｐ_Ｓ２〜Ｐ_Ｓ４が１００％以上（Ｐ_{Ｓ２…Ｓ４}≧１００％）か否か、かつ、第１紫外線モニタ１０９の相対紫外線強度Ｓ１^＊Ｄｍと相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳ未満（Ｓ１^＊Ｄｍ＜Ｓ１^＊_ＤＳ）か否か判断する（ステップＳ１５）。

【0105】

紫外線ランプ３７ｂ〜３７ｄの何れかの出力制御値Ｐ_Ｓ２〜Ｐ_Ｓ４が１００％以上であって、かつ、第１紫外線モニタ１０９の相対紫外線強度Ｓ１^＊Ｄｍと相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳ未満の場合、紫外線照射量監視制御装置１０６は重警報「ＵＶ強度不足」を紫外線処理設備監視制御装置１０７へ発報し（ステップＳ１０）、紫外線処理設備１０１の運転を停止する（ステップＳ１１）。

【0106】

紫外線ランプ３７ｂ〜３７ｄの出力制御値Ｐ_Ｓ２〜Ｐ_Ｓ４が１００％未満、あるいは、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１で検知された紫外線強度の相対紫外線強度Ｓ１^＊Ｄｍが相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳ以上である場合、紫外線ランプ３７ｂ〜３７ｄの出力制御値Ｐ_Ｓ２〜Ｐ_Ｓ４をＰ_Ｓ１に設定し、紫外線ランプ３７ｂ〜３７ｄの出力を調整する（ステップＳ１６）。

【0107】

また、紫外線照射量監視制御装置１０６は、ステップＳ６の判断において、紫外線透過率計算値ＵＶＴcalが代表紫外線モニタ切替え紫外線透過率ＵＶＴc未満と判断された場合（ステップＳ６；Ｎｏ）は、代表紫外線モニタを第２紫外線モニタ１１１に変更し、上述したステップＳ７〜ステップＳ１５に代えて、ステップＳ７Ａ〜ステップＳ９Ａ、ステップＳ１０、ステップＳ１１、ステップＳ１２Ａ〜ステップＳ１５Ａを実行し、ステップＳ１６へと処理を行うことなる。

【0108】

以上の説明のように、本第１実施形態によれば、処理水の紫外線透過率が７５％〜９８％（第２の所定範囲〜第１の所定範囲）で変動した場合でも、紫外線照射装置１４，１９，２３内の紫外線照射量の常時監視と制御が可能となる。

【0109】

このため、流量が計画流量より小さい場合や、処理水の紫外線透過率が設計条件より高い条件で起こる得る紫外線が過剰となる条件になった場合は、紫外線ランプの出力を下げて運転できる。
この結果、紫外線ランプを駆動するための無駄な電量消費を防ぎ、省エネルギーを実現することができる。

【0110】

また、処理水の流量が計画流量より大きい場合や、処理水の紫外線透過が計画条件より低い場合に起こりうる紫外線の照射不足を防止することができる。
この結果、紫外線照射量不足により、処理水内に病原性を保持した微生物が残存することに起因する感染拡大を防止することができる。

【0111】

したがって、本第１実施形態の紫外線処理装置の監視制御システムによれば、紫外線照射装置の信頼性を向上し、安全な処理水を提供することができる。

【0112】

さらに、第１実施形態の紫外線照射装置１４，１９，２３によれば、紫外線照射装置１４，１９，２３内に配置された紫外線ランプ３７のそれぞれについて紫外線発光能力の監視及び制御が可能となり、紫外線照射装置１４，１９，２３内全ての紫外線ランプ３７から発光される紫外線の強度を均一にすることができる。

【0113】

これらの結果、紫外線照射装置１４，１９，２３の安定した運転を実現できるとともに、能力の低下した紫外線ランプの特定が可能となり、紫外線照射量不足により処理水内に病原性を保持した微生物が残存することに起因する感染拡大を防止することができる。

【0114】

換言すれば、本第１実施形態によれば、紫外線照射装置の信頼性が向上し、安全な処理水を提供することができる。

【0115】

［２］第２実施形態
次に、第２実施形態の紫外線照射装置について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において上述の第１実施形態の紫外線照射装置と同様の構成には、同一の符号を付して重複する説明を省略するものとする。

【0116】

図２１は、第２実施形態の紫外線照射装置の概要構成図である。
本第２実施形態の紫外線照射装置７０では、紫外線ランプ３７ａから発光される紫外線強度を監視するための第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１と、紫外線ランプ３７ａ〜３７ｄから発光される紫外線強度を監視するための第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２１〜ＵＶＳ２４が設定されている。

【0117】

第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１は、ランプハウジング３２の壁に設けられた測定孔３９内に収納され、監視対象である紫外線ランプ３７ａと対向した測定孔３９の窓面と紫外線ランプ３７ａを収納した保護管３８の表面との距離が１４０ｍｍになるように設置されている。

【0118】

第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２−１〜１４−４は、ランプハウジング３２の壁に設けられた測定孔３９内に収納され、監視対象である紫外線ランプ３７−１〜３７−４と対向した測定窓面と紫外線ランプ３７−１〜３７−４の保護管３８表面との距離が１１７ｍｍになるように設置されている。上記の構成以外は上述の第１実施形態に係る紫外線照射ユニット２３と同様の構成である。

【0119】

上述したように構成された紫外線照射装置７０においては、処理水の紫外線透過率が、９０％〜１００％の範囲にある場合は、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１により検知された紫外線強度と流量に基づいて紫外線照射装置７０の紫外線照射量計算値を求める。そして、紫外線照射装置７０の紫外線照射量計算値と目標紫外線照射量ＲＥＤとを比較し、紫外線照射量計算値と目標紫外線照射量の差が正の場合は、紫外線照射量計算値と目標紫外線照射量が等しくなるまで、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１の監視対象である紫外線ランプ３７ａの出力を下げるように制御する。
一方、紫外線照射装置７０の紫外線照射量計算値と目標紫外線照射量の差が負の場合は、紫外線照射量計算値と目標紫外線照射量が等しくなるまで、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１の監視対象である紫外線ランプ３７ａの出力を上げるように制御する。

【0120】

次に、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１と同様に紫外線ランプ３７ａを監視対象とする第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２１で検知される紫外線強度を目標として、他の紫外線ランプ３７ｂ〜３７ｄのそれぞれを監視対象とする第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２２〜ＵＶＳ２４で検知される紫外線強度が、紫外線ランプ３７ａを監視対象とする第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２１で検知される紫外線強度と、等しくなるように、それぞれの紫外線ランプ３７ｂ〜３７ｄの出力を制御する。

【0121】

一方、処理水の紫外線透過率が、７５％以上９０％未満の範囲にある場合は、紫外線ランプ３７ａを監視対象とする第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２１により検知された紫外線強度と流量に基づいて、紫外線照射装置７０の紫外線照射量を計算し、目標紫外線照射量（目標ＲＥＤ）と比較する。

【0122】

そして、紫外線照射量計算値と目標紫外線照射量の差が正の場合は、紫外線照射量計算値と目標紫外線照射量が等しくなるまで、第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２１の監視対象である紫外線ランプ３７ａの出力を下げるように制御する。

【0123】

一方、紫外線照射量計算値と目標紫外線照射量の差が負の場合は、紫外線照射量計算値と目標紫外線照射量が等しくなるまで、第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２１の監視対象である紫外線ランプ３７ａの出力を上げるように制御する。

【0124】

次に、紫外線ランプ３７−１を監視対象とする第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２１で検知される紫外線強度を目標として、他の紫外線ランプ３７ｂ〜３７ｄのそれぞれを監視対象とする紫外線モニタ用センサＵＶＳ２２〜ＵＶＳ２４で検知される紫外線強度が、紫外線ランプ３７ａを監視対象とする第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２１で検知される紫外線強度と、が等しくなるように、それぞれの紫外線ランプ３７ｂ〜３７ｄの出力を制御するように監視・制御が構成されている。

【0125】

図２２は、第２実施形態の紫外線処理設備の監視および紫外線ランプ出力制御手順の一例を示すフローチャートである。
図２２において、図２０に示したフローチャートと同様の部分には、同一の符号を付すものとする。

【0126】

まず、監視・制御を開始すると、目標紫外線照射量ＲＥＤおよび代表紫外線モニタ切替え紫外線透過率ＵＶＴｃを設定する（ステップＳ１）。
続いて、紫外線照射量監視制御装置は流量計の出力（流量Ｑ）を読み込む（ステップＳ２）。

【0127】

続いて、紫外線照射量監視制御装置１０６は、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１で検知された紫外線強度Ｓ１_Ｄｍおよび第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２１〜ＵＶＳ２４で検知された紫外線強度Ｓ２_Ｄｍ1、Ｓ２_Ｄｍ2、Ｓ２_Ｄｍ3、Ｓ２_Ｄｍ4を読み込む（ステップＳ３Ｂ）。
続いて、紫外線照射量監視制御装置１０６は、紫外線ランプ３７ａの出力制御値Ｐ_S１を読み込む（ステップＳＴＢ４）。

【0128】

続いて、紫外線照射量監視制御装置１０６は、上述した（２）式に第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１を収納した測定孔３９の窓面３９Ａと紫外線ランプ３７ａを収納した保護管３８の外表面の距離Ｌと、第１紫外線モニタ１０９が算出した紫外線強度Ｓ１_Ｄｍと、紫外線ランプ３７ａの出力制御値Ｐ_S１と、を代入し処理水の紫外線透過率を計算する（ステップＳ５）。

【0129】

続いて、紫外線照射量監視制御装置１０６は、紫外線透過率計算値ＵＶＴcalと代表紫外線モニタ切替え紫外線透過率ＵＶＴｃ（＝８８％）を比較し、ＵＶＴcal≧ＵＶＴcであるか否かを判断する（ステップＳ６）。

【0130】

ステップＳ６の判断において、紫外線透過率計算値ＵＶＴcalが代表紫外線モニタ切替え紫外線透過率ＵＶＴc以上と判断された場合（ステップＳ６；Ｙｅｓ）は、ステップＳ７へ進む。紫外線照射量監視制御装置１０６は、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１で検知された紫外線強度の相対紫外線強度Ｓ１^＊_Ｄｍを上述の（３）式により計算する（ステップＳ７）。

【0131】

続いて、紫外線照射量監視制御装置１０６は、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１の相対紫外線強度Ｓ１^＊_Ｄｍと、流量Ｑと、によって定義した等価換算紫外線照射量ＲＥＤ計算式である上述の（４）式から逆算される相対紫外線強度計算式である上述の（５）式に目標ＲＥＤと、流量Ｑと、を入力して第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１の相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳを計算する（ステップＳ８）。

【0132】

続いて、紫外線照射量監視制御装置１０６は、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１の監視対象である紫外線ランプ３７ａの出力制御値Ｐ_Ｓ１が１００％以上（Ｐ_Ｓ１≧１００％）であり、かつ、相対紫外線強度Ｓ１^＊Ｄｍが相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳ未満（Ｓ１^＊Ｄｍ＜Ｓ１^＊_ＤＳ）であるか否かを判断する（ステップＳ９）。

【0133】

ステップＳ９の判断において、紫外線ランプ３７ａの出力制御値Ｐ_Ｓ１が１００％以上（Ｐ_Ｓ１≧１００％）であり、かつ、相対紫外線強度Ｓ１^＊Ｄｍが相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳ未満（Ｓ１^＊Ｄｍ＜Ｓ１^＊_ＤＳ）である場合（Ｙｅｓ）、紫外線照射量監視制御装置１０６は、重警報「ＵＶ強度不足」を紫外線処理設備監視制御装置１０７へ発報し（ステップＳ１０）、紫外線処理設備１０１の運転を停止する（ステップＳ１１）。

【0134】

ステップＳ９の判断において、紫外線ランプ３７ａの出力制御値Ｐ_Ｓ１が１００％未満（Ｐｓ＜１００％）、あるいは、相対紫外線強度Ｓ１^＊Ｄｍが相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳ以上（Ｓ１^＊Ｄｍ≧Ｓ１^＊_ＤＳ）である場合は（Ｎｏ）、相対紫外線強度Ｓ１^＊Ｄｍと相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳを比較し、一致している（Ｓ１^＊Ｄｍ＝Ｓ１^＊_ＤＳ）か否かを判断する（ステップＳ１２）。

【0135】

ステップＳ１２の判断において、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１で検知された紫外線強度の相対紫外線強度Ｓ１^＊Ｄｍと相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳとが一致しない場合、紫外線照射量監視制御装置１０６は、ランプ電源の出力電力を制御して、紫外線ランプ３７ａのランプ出力を以下の条件に従って調整する（ステップＳ１３）。

【0136】

すなわち、紫外線照射量監視制御装置１０６は、Ｓ１^＊Ｄｍ＞Ｓ１^＊_ＤＳである場合、紫外線ランプ３７ａの出力制御値Ｐ_Ｓ１を下げる。また紫外線照射量監視制御装置１０６は、Ｓ１^＊Ｄｍ＞Ｓ１^＊_ＤＳである場合、紫外線ランプ３７ａの出力制御値Ｐ_Ｓ１を上げる。

【0137】

上述のように紫外線ランプ３７ａのランプ出力を調整した後、紫外線照射量監視制御装置は、処理を再びステップＳ３Ｂに移行し、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１の相対紫外線強度Ｓ１^＊Ｄｍと相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳが一致（Ｓ１^＊Ｄｍ＝Ｓ１^＊_ＤＳ）するまで、ステップＳ３Ｂ〜ステップＳ１２の処理を繰り返す。

【0138】

そして、第１紫外線モニタ用センサＵＶＳ１で検知された相対紫外線強度Ｓ１^＊Ｄｍと相対紫外線強度目標値Ｓ１^＊_ＤＳとが一致した場合には（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、紫外線照射量監視制御装置１０６は、紫外線ランプ３７ａを監視対象とする第２紫外線モニタ用センサ１４ａで検知された紫外線強度Ｓ２_Ｄｍ１と、他の紫外線ランプ３７ｂ〜３７ｄを監視対象とする第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２２〜ＵＶＳ２４で検知される紫外線強度Ｓ２_Ｄｍ２〜Ｓ２_Ｄｍ４が等しいか（Ｓ２_Ｄｍ１＝Ｓ２_Ｄｍ２＝Ｓ２_Ｄｍ３＝Ｓ２_Ｄｍ４）否かを判断する（ステップＳ１４Ｂ）。

【0139】

ステップＳ１４Ｂの判断において、紫外線ランプ３７ａを監視対象とする第２紫外線モニタ用センサ１４ａで検知された紫外線強度Ｓ２_Ｄｍ１と、他の紫外線ランプ３７ｂ〜３７ｄを監視対象とする第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２２〜ＵＶＳ２４で検知される紫外線強度Ｓ２_Ｄｍ２〜Ｓ２_Ｄｍ４が等しい場合には（Ｙｅｓ）、処理を終了する。

【0140】

一方、ステップＳ１４Ｂの判断において、第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２２〜ＵＶＳ２４により検知された紫外線強度Ｓ２_Ｄｍ２〜Ｓ２_Ｄｍ４のいずれかが、第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２１で検知された紫外線強度Ｓ２_Ｄｍ１以下の場合（Ｎｏ）、第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２１で検知された紫外線強度Ｓ２_Ｄｍ１以下であった第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２２〜ＵＶＳ２４の監視対象である紫外線ランプ３７ｂ〜３７ｄの出力を上げるように制御する（ステップＳ１５）。
さらに、ステップＳ１４Ｂの判断において、第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２２〜ＵＶＳ２４により検知された紫外線強度Ｓ２_Ｄｍ２〜Ｓ２_Ｄｍ４のいずれかが、第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２１で検知された紫外線強度Ｓ２_Ｄｍ１より大きい場合は（Ｎｏ）、第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２１で検知された紫外線強度Ｓ２_Ｄｍ１より大きかった第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２２〜ＵＶＳ２４の監視対象である紫外線ランプ３７ｂ〜３７ｄの出力を下げるように制御する（ステップＳ１５Ｂ）。

【0141】

ステップＳ６の判断において、紫外線透過率計算値ＵＶＴcalが代表紫外線モニタ切替え紫外線透過率ＵＶＴc未満と判断された場合（ステップＳ６；Ｎｏ）は、代表紫外線モニタ用センサを第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２１に変更し、同様にステップＳ７Ｂ〜ステップＳ１３Ｂを実行し、ステップＳ１４Ｂへ処理を移行する。

【0142】

以上の説明のように、本第２実施形態によれば、上述の第１実施形態の紫外線照射装置と同様の効果が得られるとともに、全ての第２紫外線モニタ用センサＵＶＳ２１〜ＵＶＳ２４で検知される紫外線強度が同一となるように紫外線ランプ３７ａ〜３７ｄの出力を制御する。

【0143】

したがって、個々の紫外線ランプ３７ａ〜３７ｄの性能に差がある場合でも、紫外線ランプ３７ａ〜３７ｄから発光される紫外線強度を均一にすることができるので、紫外線照射装置の信頼性が向上し、安全な処理水を提供することができる。

【0144】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0145】

１０ 水処理システム
１１ 井戸
１２ 取水配管
１２ 洗浄ワイパー
１３ 第１紫外線用センサ
１３ 流量計
１４ 紫外線照射ユニット
１４ 第２紫外線モニタ用センサ
１４ 紫外線照射装置
１５ 集合配管
１５ 測定窓面
１６ 分散配管
１７ 送水配管
１８ 流量計
１９ 紫外線照射ユニット
２０ 集合配管
２１ 送水配管
２２ 流量計
２３ 紫外線照射ユニット
２４ 浄水池
２５ 消毒剤注入装置
２６ 処理水送水配管
２７ コントローラ
３１ 通水胴
３１Ｅ 給水口
３１Ｅ 流入口
３１Ｘ 排水口
３１Ｘ 排出口
３２ ランプハウジング
３３ フランジ継手
３４ 紫外線照射管
３５ ランプハウジング蓋
３７ 紫外線ランプ
３８ 保護管
３９ 測定孔
３９Ａ 窓面（測定窓）
４０ 洗浄板駆動軸
４１ 駆動モータ
４２ 移動コマ
４３ 洗浄板
４４ 洗浄ワイパー
５０ 通水試験装置
５１ 原水槽
５２ ポンプ
５３ ラインミキサ
５４ 試験用リアクタ
５５ 流量計
５６ 循環用配管
６０ 紫外線照射装置
７０ 紫外線照射装置
ＵＶＳ１ 第１紫外線モニタ用センサ
ＵＶＳ２ 第２紫外線モニタ用センサ
ＵＶＳ２１〜ＵＶＳ２４ 第２紫外線モニタ用センサ
１０１ 紫外線処理設備
１０３ 流量計
１０４ 流量調整弁
１０５ ランプ電源
１０６ 紫外線照射量監視制御装置
１０７ 紫外線処理設備監視制御装置
１０９ 第１紫外線モニタ
１１１ 第２紫外線モニタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】