システム紹介
ろ過層直射型ろ過装置とは
About the system
弊社のろ過層直射型殺菌ろ過装置は、上図の様に一般的な急速ろ過装置のタンクの上部に紫外線照射ランプを配置し、ろ過装置内部を照射する構造が特徴です。
紫外線は、ろ過層の一次側を対流する原水と、ろ過層上部の堆積物質を集中照射し細菌の殺菌や有機物質を効率良く光酸化分解します。従来のろ過装置は、ろ過（浮遊物質の除去）を目的としましたが、本装置は、ろ過ばかりではなく、水中の混入物質を分解除去する浄化能力を有する事が、最大の特徴です。
一般的に、ろ過装置と紫外線殺菌装置は、其々の機器であり、ユニットとする場合同一架台上にセットする従来の方法と比べ、小型で設置面積が少なく、合理的です。
ろ過層直射型ろ過装置の特徴
Features
特徴1
紫外線ランプ
弊社の紫外線ランプは、冷陰極式の小型長寿命ランプで定格10W程度のものです。特徴は、従来の殺菌線254nmは当然ですが、特に200nm以下の波長を重視し、これを照射する事により、水自体や溶存する酸素が、OHラジカルや、Oラジカルに変化し、これが水中に含まれる有機物質や、塩素化合物質の結合鎖を切断して分解する事や、ラジカルが残留する事による殺菌力の強化をねらったものです。
従来は、254nmの殺菌線と言われる波長以外の波長を制限したランプが主流であり、この波長（254nm）の強度を基準に殺菌力を判断して参りましたが、弊社ランプは200nm以下の波長の効果が大きく、従来のランプより少ない出力で充分な殺菌効果を得る事ができます。
特徴2
ろ過層の堆積物質の分解
弊社の装置は、弁の操作でろ過材の洗浄再生が簡単に行える、砂ろ過方式を基本とし、汚れが堆積するろ過層上面に紫外線を直接照射する事により堆積する汚れの殺菌はもちろん、紫外線の光酸化により、効率良く有機堆積物質を分解し、ろ過層上部を衛生的に保つ構造としています。
図3は、運転条件の違いによる、ろ過圧力の比較例です。
弊社のろ過層直射型を使用した場合、塩素剤のみの殺菌運転よりさらにろ過圧力の上昇が少なく堆積物質によるろ過材の目詰まりが少ない事が、わかりました。
特徴3
過マンガン酸カリウム消費量（KMnO4）の低減
浴場における水中有機物は、一般的にKMnO4消費量で表現され、入浴者により持ち込まれる、垢や汗などの代謝物がほとんどを占めます。従来の塩素殺菌＋ろ過方式において、KMnO4消費量の改善の手段は、補給水による希釈や完全換水が一般的な方法となっております。しかし、これを行っても、ろ過材に堆積有機物質が存在すると、水中に流出してしまい、KMnO4消費量の改善は望めません。
ろ過装置のろ過材に堆積する有機物質は、水中のMnO4消費量に大きな影響を与えますので、管理上大切な要素となります。
従来型の砂ろ過装置の場合、ろ過材は、逆洗により堆積物質の排出を行う事ができ、この操作を繰り返す事によりろ過材を衛生的に保つ事ができます。しかし、入浴時間中に浴槽水を使う逆洗はできませんし、水や熱の損失が多くなる為、逆洗にも限度があります。
弊社のろ過層直射型は、ろ過層の堆積物質を常時紫外線照射し、分解する事により浴槽水のKMnO4消費を低く抑える事ができます。又、紫外線照射は、ろ過材の堆積物質の分解ばかりではなく、水中に溶解する有機物質も同時に分解しKMnO4消費を低減させます。
特徴4
クロラミン等塩素結合物質の分解
入浴者が持ち込む有機物、尿素、アンモニアと塩素剤との反応によって結合塩素化合物が生成されます。代表的なものはクロラミンで、強い刺激臭と催涙性のある物質として知られています。クロラミンは、塩素によりしだいに分解されますが、時間を要します。この分解反応の速度は、アンモニアと有効塩素の量比、温度、PHなどによって異なり、通常の塩素濃度（0.2～0.4ppm）では、入浴に伴い増してしまう事が、ほとんどです。
図4は、従来の一般的なろ過循環フローです。この場合塩素をろ過装置の一次側に定量注入します。注入された塩素は、ろ過装置の堆積汚濁物質により一部結合塩素となり、さらに、浴槽にて入浴により持ちこまれる汗や尿から生成されるアンモニアと反応し、多くのクロラミンが生成されてしまいます。
この様な循環は、添加した塩素が浴槽にて反応してしまう為、浴室に催涙臭がこもってしまい、入浴施設として望める環境ではありません。
弊社のろ過層直射型は、図5の様に紫外線照射装置をろ過層1次側に配置し、入浴により持ち込まれる汗、尿、垢などをろ過装置の一次側空間に送り塩素と紫外線で、集中処理を行います。紫外線は、塩素の反応を急激に促進する為、結合塩素が生成され難く、浴槽で生成されたクロラミンやトリハロメタン等も分解し遊離残留塩素とします。
紫外線処理とろ過処理を経た水は、結合塩素や塩素化合物質を含まない、新鮮な水質となり浴槽に送られます。
弊社のろ過層直射型殺菌ろ過装置は、できる限り浴槽内での結合反応を避け、ろ過装置内で急激な分解反応をさせる事により結合塩素の生成を抑制し、添加した塩素を遊離塩素として、効果的に使用でき、塩素臭も大幅に軽減できます。
紫外線照射の方法
Method
一般的な流水方式と、とどめ殺菌方式の利点
一般的な流水方式
図1 一般的な流水方式
従来からの一般的紫外線殺菌装置図1は、流水方式で管内へ紫外線を照射し、通過する流体に生息する細菌を通過時間内で殺菌するものです。
したがってこの方式は、紫外線ランプの紫外線強度、流体対象物までの照射距離、照射時間（流速）等が重要な要素となります。処理能力を大きくする場合、「紫外線ランプを大きくしたり本数を増やしたりする、液体の流速を遅くして照射時間を長くする、流路を狭くして照射距離を短くする等」が、一般的方法です。いずれもイニシャルコストやランニングコストが非常に高くなります。
一過的な殺菌処理において100％殺菌を保証する場合、使用条件の変化により、殺菌されずに処理水に細菌が存在する場合も考えられる為、大きな安全率をとる設計となり不経済である。
とどめ殺菌方式
図2 とどめ殺菌方式
とどめ殺菌方式は、図2の様にろ過材（フィルター）に流体中の浮遊物質や細菌をろ過し堆積させ、これに直接紫外線を照射します。対象物への照射時間は、細胞や分子が分解し消失するまで継続照射することができます。
もちろん、すべての細菌をろ過し、とどめることはできませんが、循環方式においては浮遊物質と、これに付着した細菌の分解や殺菌だけでも大きな効果があります。