CN102164863A

CN102164863A - 水处理装置

Info

Publication number: CN102164863A
Application number: CN2009801379366A
Authority: CN
Inventors: 山田光男
Original assignee: YAMADA EVIDENCE RES Inc
Current assignee: YAMADA EVIDENCE RES Inc
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2011-08-24
Also published as: JPWO2010035421A1; WO2010035421A1

Abstract

本发明的目的在于提供一种水处理装置，能够实现用极短的时间在常温条件下实现对所有的微生物的杀菌、灭菌。为达到这样的目的，本发明的水处理装置(1)，用于在处理配管(92)内对处理对象水(A1)进行规定的处理并供应处理对象水，具有：紫外线照射装置(20)，其设置在所述处理管道上用于对所述处理对象水(A1)照射紫外线；磁场产生装置(40)，其设置在所述处理配管上的所述紫外线照射装置的下游侧，对流动的所述处理对象水施加磁场；原子团增加部(30，其设置在所述处理通路上的所述紫外线照射装置与所述磁场产生装置之间，使过氧基(·O₂ ^-)、氢离子(H₃O⁺)、氢氧基(HO·)、过氧化氢(H₂O₂)、单线态氧(¹O₂)、金属-氧络合体(M-OO)、臭氧(O₃)这些原子团中的至少一种的数量增加。

Description

水处理装置

技术领域

本发明涉及一种水处理装置，具体点说，涉及一种对各种水而言都能够在极短的时间内完成灭菌处理的水处理装置。

背景技术

迄今为止，关于水的无害化或杀菌的研究有很多。然而，在现在为止杀菌是利用高温进行的，这种方法或者是不能在不损伤食品的情况下实现杀菌，或者是即使杀菌也不能达到充分杀灭的程度。

关于“杀菌”这个术语，对于不同的使用者而言其内涵也有较大的不同，在本说明书中，“灭菌”、“消毒”、“杀菌”这三个术语是区别使用的，具体请见后述内容。因此，在研究其现有技术时，需要注意这些词语之间的区别。

“灭菌”是指将存在于对象物上的所有微生物全部灭杀。“消毒”是指有选择的杀灭微生物。而关于“杀菌”，习惯上认为它与消毒具有相同的含义的，但其语义并不明确，是一个不确定的词。应该注意的是，在使用“杀菌”这个词时，并不同于“灭菌”，并不是杀灭所有的微生物。上述用法是以感染病新法(日本法令)以及日本厚生省法令为依据的。另外，在本发明中，作为灭菌对象的微生物而言，主要包括真菌、细菌、病毒以及原生动物。

一般地，作为灭菌、消毒的方法，公知有物理方法、化学方法以及二者的组合。

作为物理灭菌、消毒方法而言，有一种利用高温与高压的方法。例如，在高压且100℃以上的条件下保持规定时间的方法。此时，灭菌对象物被置于蒸汽环境中、水中或者热且干燥的环境中。由于置于水中且维持在比常温高的温度下的方法是无害的，因而一直被广泛的使用。但是，需注意的是，根据温度的不同能够被消毒的微生物的种类也不同，有时不能实现彻底灭菌。利用较高的温度的方法有间歇灭菌法，间歇灭菌法是解除细菌的芽孢状态并进行灭菌的方法，通过使温度上升后再下降，使非常耐高温的芽孢发芽，从而能够将其灭杀。

作为化学消毒方法而言，具有使用药剂的方法，所使用的药剂根据作为灭菌对象的微生物的种类选择。化学消毒方法一般不能实现灭菌。

但是，利用高温、高压进行灭菌的方法并不适合对食品进行除菌(将附着在食品上的微生物灭杀)。这是由于高温与高压会使食品中的细胞结构被破坏从而使食品变质。此外，考虑到药剂残留的问题，所以化学方法也不适合用于食品的灭菌。因而，需要有一种不利用高温、高压而是在常温(不到40℃)下安全且彻底的灭菌方法。

作为不利用高温、高压的物理杀菌方法而言，现有技术中利用紫外线而进行杀菌。但是，利用紫外线进行杀菌，如果紫外线不直接照射到微生物的话就没有效果，这种方法本身是一种非常不彻底的杀菌方法。

另外，目前有很多针对使水活性化的装置的研究。作为水的活性化，常常采用的是在水中施加电场或磁场从而使水活性化的方法。例如，在专利文献1的废液过滤装置以及专利文献2的磁场波动水调整装置中即是在水中施加磁场从而使水活性化。并且，在由磁场而被活性化的水中照射紫外线从而进行杀菌。

但是，如上所述，利用紫外线进行的杀菌其本身是非常不彻底的杀菌方法，远远没有达到灭菌的程度。

在专利文献3中公开了一种磁力电离水的供水装置，该供水装置在使从容器中流出的水循环的同时对其进行处理。在该供水装置中，于水的循环路径中，用紫外线照射后施加磁场从而能够实现水的彻底灭菌。不过，在专利文献3中，杀菌是由紫外线照射进行的(参照0050段)，磁力回路是为了生成磁场电离水而设置的。并且，在专利文献3中虽然使用了“彻底(完全)杀菌”这个词，但其是否达到了该说明书中作为目的而言的灭菌即彻底灭杀产孢菌(sporeformer)等的耐受力(抵抗力)高的微生物的程度，由于其中并无数据说明因而存有疑问。在到目前为止的杀菌技术中，有许多文献记载了照射紫外线能够杀菌的观点，但其中所说的杀菌并不是灭菌。并且，即便是在某些条件下能够实现灭菌，但也没有达到灭杀产孢菌的程度。

此外，在专利文献3所记载的装置中，处理过的水是返回容器后才供使用的，因而，所供应的水有可能混入残存在容器中的杂菌。

并且，包括上述专利文献之外的技术(高压灭菌器等)在内，现有的各种灭菌装置(较多使用的是高压蒸发灭菌器、干热灭菌器)并没考虑灭菌所需的时间，而这至少需要1～2小时。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明专利公开公报特开2006-289317号

专利文献2：日本发明专利公开公报特开2001-029957号

专利文献3：日本发明专利公开公报特开2002-138526号

发明内容

发明所要解决的技术问题

因而，基于上述的技术背景而作出了本发明，本发明的目的在于提供一种水处理装置，能够实现用极短的时间在常温条件(0～40℃)下实现对各种的微生物进行杀菌、灭菌。

解决技术问题的技术方案

本发明的水处理一种水处理装置，用于在处理通路内对处理对象水进行规定的处理并供应处理对象水，其具有：紫外线照射装置，其设置在所述处理通路上用于对所述处理对象水照射紫外线；磁场产生装置，其设置在所述处理通路上的所述紫外线照射装置的下游侧，对流动的所述处理对象水施加磁场；原子团增加机构，其设置在所述处理通路上的所述紫外线照射装置与所述磁场产生装置之间，使过氧基(·O₂ ^-)、氢离子(H₃O⁺)、氢氧基(HO·)、过氧化氢(H₂O₂)、单线态氧(¹O₂)、金属-氧络合体(M-OO)、臭氧(O₃)这些原子团中的至少一种的数量增加。

采用这样的水处理装置，使处理对象水通过紫外线照射装置，能够在一定程度上灭杀微生物。此外，处理对象水通过紫外线照射装置时，能够产生使原子团或者使原子团增加的化学物种，例如，过氧基(·O₂ ^-)、氢离子(H₃O⁺)、氢氧基(HO·)、过氧化氢(H₂O₂)、单线态氧(¹O₂)、金属-氧络合体(M-OO)、臭氧(O₃)。单单用紫外线照射通常的水的话，这些原子团的数量非常少。在本发明中，还设置有原子团增加机构，从而能够使处理通路中的紫外线照射装置与磁场产生装置之间的上述原子团或者使原子团增加的化学物种的至少一种增加。

并且，在原子团增加的状态下，处理对象水通过磁场产生装置时能够给处理对象水施加磁场作用，在原子团的氧化作用下提高杀菌能力，将处理对象水中的微生物一概杀死。在原子团与磁场的相互作用下，能够实现强力的灭菌，并且使原子团的氧化能力消失。本发明中所使用的原子团主要是水的构成要素，因而能够使通过了磁场产生装置的原子团无害化。

如此，采用本发明的水处理装置，不使用药物，而是利用来源于水并最终返回水中的物质进行灭菌，并且能够得到可饮用的无害水。

并且，通过了磁场产生装置的水的清洗能力较好，能够适用于食品等的清洗中，并且其渗透能力较高且没有微生物，因而能够适用在种子的浸泡、发芽中，比如，应用在幼芽的栽培中。

上述原子团增加机构可以为能够使空气或氧气从外部进入所述处理通路内的小孔或间隙，该小孔或间隙设置于所述处理通路上的所述紫外线照射装置的上游侧或者所述紫外线照射装置与所述磁场产生装置之间。原子团增加机构也可以为能够将空气或者氧气从外部供应到所述处理通路内的气体供应器，且其设置于所述处理通路中的所述紫外线照射装置的上游侧或者所述紫外线照射装置与所述磁场产生装置之间。此外，所述原子团增加机构还可以为设置于所述处理通路中的所述紫外线照射装置的上游侧或者所述紫外线照射装置与所述磁场产生装置之间的过氧化氢产生装置。

此外，上述水处理装置还可以具有离子量调整装置，该离子量调整装置设置在所述处理通路中的所述磁场产生装置的上游侧，具有壳体与设置在该壳体内的离子供应内插芯体，该离子供应内插芯体含有在表面露出的金属从而能够产生离子交换。

用这样的离子量调整装置来调整金属离子的量，从而能够使磁场产生装置中的杀菌能力进一步增强，或者能够使之前混入在水中的金属离子减少。

在上述的水处理装置中，还可以设有循环通路，该循环通路在所述磁场产生装置的下游侧连接所述处理通路与所述容器，用于从所述容器中供应所述处理对象水，

从而，使处理对象水在本发明的水处理装置中循环地进行杀菌，能够在数分钟内灭杀任何微生物。

此外，在本发明的水处理装置中，最好是在所述循环通路上的所述磁场产生装置与所述容器之间设置出水通路，该出水通路用于将被灭菌且无害化的处理完成水取出。

通过在水返回容器前的、磁场产生装置的下游设置出水通路，不会使微生物混入水中，得到被灭菌、无害化的处理完成水。

原子团是非常不稳定的，所以，缩短紫外线照射装置与磁场产生装置之间的距离，在原子团数量充分的状态下使处理对象水流入磁场产生装置，从而能够有效地发挥本发明的水处理装置的灭菌能力。

发明的效果

采用本发明的水处理装置，能够在极短的时间内将处理对象水中的各种微生物进行灭菌。并且，如果用由水处理装置处理后的水清洗想要除菌的食品等，则能够将附着在对象物上的微生物剥离。此外，由于用本发明的水处理装置处理后的水是无害、无菌的，因而能够用作饮用水、实验用水、农业用水等。

附图说明

图1为本发明的水处理装置的整体结构图；

图2为紫外线照射装置的剖视图；

图3为原子团增加部的剖视图；

图4为磁场产生装置的剖视图；

图5为将水处理装置前后重叠地配置的结构图；

图6所示为原子团增加机构的其他实施方式；

图7为兼有原子团增加机构的离子量调整器的剖视图；

图8中(a)为具有水流产生机构的容器的结构图，(b)为其俯视图；

图9为表示灭菌实验结果的表；

图10为表示灭菌实验结果的表；

图11为表示灭菌实验结果的表；

图12为表示灭菌实验结果的表；

图13为用紫外线照射而进行杀菌的实验装置的整体结构图；

图14中(a)为表示本发明的水处理装置的灭菌实验结果的表，(b)为表示紫外线照射而进行杀菌的杀菌实验结果的表；

图15为表示用磁场进行处理的实验结果的表。

具体实施方式

接下来参照相应的附图对本发明的具体实施方式进行说明。

如图1所示，贮存在容器10中的处理对象水A1从该容器中流出，在水处理装置1中经过规定的处理后向容器10回流从而被灭菌。水处理装置1主要具有泵P、紫外线照射装置20、作为“基”(原子团)增加机构的一例的“基”增加部(下面也会称为原子团增加部)30、磁场产生装置40。另外，为了将水处理装置1的各装置连接起来，还设有使处理对象水A1能够循环的配管90(91～94)。

容器10用于贮存处理对象水A1。从原理上来讲，对于构成水处理装置1而言容器10是并不是必需的，但是为了能够处理大量的水，最好还是设置有容器10。关于容器10的材质，最好是采用SUS316(JIS，日本工业标准型号)等规格的不锈钢。

关于能够用本发明的水处理装置1处理的处理对象水A1，并无特别的限定，可以是纯水或者在纯水中溶解或者混入其他物质的溶液或混合物。作为具体的例子，有地下水、泉水、温泉水、矿泉水、自来水、雨水、海水、深层水、工业废水、家庭废水、农作物处理废水、水产物处理废水、含有药剂的水、蓄水槽中水、压载水(Ballast Water)、培养用水、养殖用水、游泳池的循环水、医用灭菌水、浴缸水、精密机器清洗水、半导体清洗水等。

配管90具有导入管91、处理配管92、循环配管93、出水配管94，其中，导入管91用于将原水(处理对象水A1，水处理装置1中未处理的水)导入容器10；处理配管92用于使从容器10中流出的处理对象水A1按顺序地流过紫外线照射装置20、原子团增加部30以及磁场产生装置40，并构成处理通路；循环配管93一端连接在磁场产生装置40的下游侧，用于使流过处理配管92的处理对象水A1返回容器10，该循环配管93另一端与导入管91连接，构成循环通路；出水配管94用于使从磁场产生装置40流出的处理对象水A1(处理后的水)流出(到外部)。

泵P设置在容器10下游侧的处理配管92上，用于将容器10内的处理对象水A1抽出并将其以压力输送至紫外线照射装置20。关于泵P的配置，并不限于图1所示的方式，也可以将其设置在处理配管92或循环配管93的任意位置上。此外，也可以设置多个泵P以保证足够的水输送压力。此外，关于泵P对处理对象水A1的压送(以压力输送)方向，必需是如上所述地使处理对象水A1按顺序地流过紫外线照射装置20、磁场产生装置40的方向。

紫外线照射装置20对流动在其内部的处理对象水A1照射紫外线。作为紫外线照射装置20，可以采用公知的紫外线杀菌装置。例如，如图2所示，紫外线照射装置20具有圆筒状的壳体23，该壳体23具有供处理对象水A1流入、流出的导入口21以及导出口22，在壳体23内具有石英管24，在石英管24内具有紫外线灯25。作为紫外线灯25而言，可以采用峰值波长为254nm或185nm的，是采用254nm的还是采用185nm的，根据需要灭杀的对象微生物的种类适当地选择它们的其中之一或者二者都选用。

需要注意的是，该紫外线照射装置20通过紫外线照射作用也可以杀死微生物，但并不是“灭菌”。在紫外线照射装置20中对处理对象水A1照射紫外线能够实现上述的杀菌，并且还能够产生在水中的反应活性较高的各种“基”或者是能够增加这些“基”的化学物种(chemical species)。这些“基”包括过氧基(·O₂ ^-)、氢离子(H₃O⁺)、臭氧(O₃)、氢氧基(HO·)、作为活性氧(reactive oxygen)的过氧化氢(H₂O₂)、单线态氧(¹O₂)等。此外，在水中含有氯的情况下也会产生ClO^-。

在本实施方式中，如图3所示，原子团增加部30的结构为，在不锈钢管31上形成螺纹孔32，在该螺纹孔32上旋合着螺栓33。螺栓33与螺纹孔32旋合，且它们之间存在一点间隙，因而，在不锈钢管31内的通路34中有处理对象水A1流动时，因处理对象水A1的流动而会在螺栓33与螺纹孔32的旋合处附近产生负压，在该负压的作用下，会有些许的空气从螺栓33与螺纹孔32之间的空隙进入通路34内。流入通路34的空气因处理对象水A1的流动而被搅拌，从而形成纳米气泡(nano bubble)或者微气泡(micro bubble)(下面仅称作纳米气泡)，从而产生来源于水与氧的、包括过氧化氢(H₂O₂)的原子团或者使原子团增加的化学物种。作为该化学物种而言，包括过氧基(·O₂ ^-)、氢离子(H₃O⁺)、氢氧基(HO·)、单线态氧(¹O₂)、金属-氧络合体(M-OO)、臭氧(O₃)。

可以调整螺栓33的旋入量以调整纳米气泡35的产生量从而产生足量的上述化学物种。此外，也可以通过提高不锈钢管31内的处理水A1的流速来提高上述化学物种的产生量。

作为原子团增加部30所使用的不锈钢管31，以采用JIS(日本工业标准)中的SUS316的材质为佳。原子团增加部30的不锈钢管31中含有的铁(Fe)会以微量金属离子的方式溶解在处理对象水A1中，从而能够增强磁场产生装置40中的杀菌能力。

如图4所示，在磁场产生装置40中，于处理对象水A1流动的管道41的外侧并排地设置有多个磁铁42。磁铁42的配置使得其磁力线横穿管道41中流动的处理对象水A1。当然，关于磁铁42的配置，也并不限于图4所示的例子，只要能够使磁力线与处理对象水A1的流向相交叉，采用其他的配置方式也可。

作为磁铁42而言，其产生的磁场越强越好，可以采用含钕的磁铁。此外，作为磁铁42而言，以磁通密度在0.9T(9000Gauss)以上为佳，再好一点的是1.2T(12000Gauss)，最好是在1.4T(14000Gauss)以上。

若磁铁42的磁通密度小于0.9T，则磁场产生装置40内的灭菌就会不充分。磁铁42的磁通密度越大磁场产生装置40内的杀菌能力就越好。

处理对象水A1在上述的紫外线照射装置20、原子团增加部30以及磁场产生装置40中的各个流速以2m/s以上为佳。这是为了能够充分地产生“基”并且提高磁场产生装置40的杀菌能力。另外，为了使原子团在有氧化能力的状态下能够到达磁场产生装置40，原子团增加部30与磁场产生装置40之间的流路的长度(路程)以20cm以下为佳，最好是在10cm以下。此外，在原子团增加部30形成在紫外线照射装置20与磁场产生装置40之间的配管部分上时，紫外线照射装置20与磁场产生装置40之间的流路长度以20cm以下为佳，最好是在10cm以下。

活性炭过滤器50设置在出水配管94上，出水配管94位于处理配管92与循环配管93交汇之处的下游侧。活性炭过滤器50是填充有活性炭的公知过滤器，可以任意选择。此外，也可以在与上述不同的位置配置这样的物理过滤器。例如，如图1所示地，可以在循环配管93上设置过滤器61，在导入原水的导入管91上设置过滤器62。

按照如上所述而构成的水处理装置1的动作如下所述。从导入管91被导入的原水进入容器10中，并且，在泵P的作用下被从容器10中抽出而流入处理配管92。

处理对象水A1进入紫外线照射装置20内从而被杀菌。此时，并不是所有的微生物都被杀灭，隐藏在浮游物角落中的微生物与耐力较高的微生物(例如，产孢菌)会残留下来。此外，紫外线照射处理对象水A1，会使水中产生“基”(原子团)。例如，产生如上所述的过氧基(·O₂ ^-)、氢离子(H₃O⁺)、氢氧基(HO·)、单线态氧(¹O₂)。若是自来水的话，还会产生ClO^-。

之后，通过了紫外线照射装置20的处理对象水A1进入原子团增加部30。在原子团增加部30中，空气从设置于不锈钢管31内的侧部上的螺纹孔32以及螺栓33之间的间隙进入处理对象水A1中，从而在高速流动的处理对象水A1内产生纳米气泡35。从而，使处理对象水A1中的原子团或者能够使原子团数量增加的过氧化氢等的化学物种的数量增加。此外，会有些许的铁从不锈钢管31溶入处理对象水A1中。

原子团数目增加了的处理对象水A1进入磁场产生装置40中，并以较高的速度横穿磁力线地流过。此时，原子团的杀菌能力增强，并且原子团有氧化型的向还原型的转换。即，变回无害的有用水。原子团的杀菌能力增强，从而使在紫外线照射装置20中未被杀灭的一部分微生物以及耐受性(抵抗力)较高的产孢菌等被灭杀。

如此，使处理对象水A1在水处理装置1中流动一次从而能够灭杀包括产孢菌的微生物，即，实现灭菌。被灭菌后的处理对象水A1可以从出水配管94中流出，从而作为实验用水、饮用水、生活用水等。出水配管94并不是直接与容器10连接，而是连接在磁场产生装置40与容器10之间的循环配管93上，从而能够确保灭菌的较彻底性以及水的无害性。

另外，在磁场产生装置40中，高速通过强力的磁场的处理对象水A1，具有非常高的浸透力与清洗能力，因而能够使附着在什么物体上的微生物从该物体上脱离。因而，可以使从磁场产生装置40流出的处理对象水A1通过循环配管93返回容器10内。从而，使附着在容器10的内壁以及浮游物上的微生物(容器10内残留的微生物)被剥离，从而浮游在水中。并且，被剥离的微生物被导入到处理配管92中，通过紫外线照射装置20、原子团增加部30以及磁场产生装置40而被完全灭杀。

如上面所说明的，采用本实施方式的水处理装置1，通过紫外线照射装置20、原子团增加部30以及磁场产生装置40，特别是通过使处理对象水A1在原子团被增加的状态下通过磁场产生装置40，能够灭杀产孢菌等用通常方法不能灭杀的微生物。此外，因磁场处理而使清洗能力增加的水返回容器10中之后进行再次处理，从而能够在数分钟内实现对容器10内的处理对象水A1的灭菌。

在使用本实施方式的水处理装置1对食品等进行除菌时，在容器10内进行洗净即可。从而，与磁场处理水的清洗能力相结合作用，能够除去附着在食品表面的微生物。

此外，在需要更有效地对食品进行除菌时，如图5所示，将本实施方式的水处理装置1前后两组串联配置，用后面(下游侧)的容器10清洗食品等即可。如此，前后串联配置两级水处理装置1，被前面(第1级、上游侧)的装置灭菌后的清洗能力较高的清洗水A2存在于后面的容器10中，在容器10中清洗食品，从而能够用大量的被灭菌后且清洗能力较高清洗水A2来进行清洗，因而能够提高清洗与除菌的效率。

以上对本发明的具体实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述的实施方式，可以对其进行适当的变更。

图6所示为原子团增加机构的其他实施方式。关于原子团增加机构，只要是能够产生以过氧化氢为主的化学物种即可，因而并不限于利用上述的纳米气泡的方法，采用任何能够产生过氧化氢的方法均可。例如，图6所示的过氧化氢产生装置130为原子团增加机构的一例，该过氧化氢产生装置130具有电解槽131，由隔膜132将电解槽131分为两个腔室，即阳极室133与阴极室134。并且，在阳极式133中设有阳极135，在阴极室134中设有阴极136。阴极136为多孔质部件，能够通过渗透的方式将空气或者氧导入阴极室134内。另外，在阳极135与阴极136之间施加有电压。

使处理对象水A1流动在分为这样的两个腔室即阳极室133与阴极室134的电解槽131中，从而能够通过1/2O₂+H₂O→H₂O₂这样的反应产生过氧化氢。

关于该过氧化氢产生装置130的设置位置，只要是位于处理配管92上磁场产生装置40的上游，设置在哪里都可以。

另外，作为原子团增加装置而言，采用紫外线照射装置也可以(在图1所示的结构中，用紫外线照射装置代替原子团增加部30)。另外，也可以使紫外线照射装置(图1所示的结构中的紫外线照射装置20)兼做原子团增加机构。如上所述，用紫外线照射处理对象水A1，则会从水中产生过氧基(·O₂ ^-)、氢离子(H₃O⁺)、氢氧基(HO·)、过氧化氢(H₂O₂)、单线态氧(¹O₂)。因而，只要是用紫外线照射装置能够产生足够的这些化学物种，就可以将紫外线照射装置用作原子团增加机构(或者，也可以将紫外线照射装置兼用作原子团增加机构)。

另外，还可以设有用于调整处理对象水A1内的金属离子量的离子量调整器，该离子量调整器可以与原子团增加机构合并，也可以单独设置。图7为兼有原子团增加机构的离子量调整器的剖视图。如图7所示，离子量调整器230具有圆筒状的筒体231，在该筒体231内安装着至少在表面上具有金属层的内插芯体239。内插芯体239的第1端239a以及第2端239b皆形成为锥形，从而使处理对象水A1能够从第1端239a顺畅地流向第2端239b。在结构架231的一端与另一端上分别设有盖232、232，盖232、232具有分别与芯体239的第1端239a、第2端239b相对应的形状。位于处理对象水A1流入的入口侧的盖232具有管部232a，与上述原子团增加部30同样，在管部232a的侧部设有螺纹孔234与螺栓235，并且，空气能够从螺栓235与螺纹孔234之间的间隙进入管部232a内，从而在离子调整器230内产生纳米气泡。

采用这样的离子量调整器230时，其可起到能产生纳米气泡的原子团增加机构的作用同时，还能够提供金属离子，从而增强磁场产生装置40内的杀菌能力，并且，通过选择金属的种类从而能够使之前溶解在处理对象水A1中的有害重金属被无害化。

离子量调整器230的芯体239会逐渐溶解而减少，因而，最好是采用能够容易更换的结构。关于在芯体239的表面上所使用的金属而言，可以为Fe，Co，Ag，Pb，Ni，Al，Mg，Zn，Cu，Ti等。芯体239以含有这些金属中至少一种为佳。具体点说，作为芯体239而言，可以为在奥氏体不锈钢中掺加Ti而形成的金属芯体、在奥氏体不锈钢中掺加Zn而形成的金属芯体、在奥氏体不锈钢中掺加Cu而形成的金属芯体等。

另外，可以在水处理装置1的配管90(特别是处理配管92的磁场产生装置40的上游侧)的至少内周面上使用含有上述金属的材料，，该含有上述金属的材料也可以形成在离子量调整器230中。例如，可以用SUS316(JIS)等规格的不锈钢或者铜形成处理配管92。从而，能够向处理对象水A1中供应金属离子，因而能够增强杀菌能力并使重金属无害化。

在上述实施方式中，在原子团增加部30中使空气从间隙进入，然而也可以使氧气从间隙进入。另外，也可以设置小孔以代替上述的部件之间的间隙。而且，也可以用泵或者氧气瓶(气体供应装置)将空气或氧气强制性地注入处理配管92内。还有，关于空气或氧气进入处理配管92的进入处的位置，只要是位于磁场产生装置40之前，设置在从容器10到磁场装置40之间或者循环配管93上的任意位置均可。即，只要不是设置在使处理完成的水从磁场产生装置40经过出水配管94而流出的路径上，设置在其他任何位置上都可以。当然，进入处的位置以及结构最好是能够使进入磁场产生装置40的处理对象水A1中含有足够的原子团。

另外，如上述实施方式那样，在将存在于容器10中的处理对象水A1供应给水处理装置1的结构中，最好是产生能够将附着在容器10的内壁上的微生物剥离的水流，从而使处理对象水A1中的微生物不会附着在容器10的内壁上从而残留在容器10内。

例如，如图8中(a)与(b)所示，在导入管91的下游侧端部设置着直管状的不锈钢管91a，该不锈钢管91a沿着容器10的内周面配置，从而倾斜地朝容器10的内壁10a排出处理对象水A1。从而，处理对象水A1从不锈钢管91a流出能够产生沿着容器10的内周面的水流。此外，在处理配管92的上游侧端部设有直管状的不锈钢管92a，该不锈钢管92a沿着容器10的内周面配置，从而能够顺着水流抽吸将容器10中的处理对象水A1并将其输送到处理配管92(水处理装置1)中。

此外，不锈钢管91a向下倾斜地配置从而向斜下方排出处理对象水A1，并且，使不锈钢管92a的端部(吸入口)配置位置比不锈钢管91a的端部(排出口)低，从而，能够在容器10内产生螺旋状的水流，并且，能够沿着螺旋状的水流将处理对象水A1吸入不锈钢管92a中。因而，因水流的作用而从内壁10a上脱离的微生物沿着水流被吸入不锈钢管92a，从而能够均匀地将容器10内的处理对象水A1输送到水处理装置1中，之后进行灭菌。

实施例

接下来对确认本发明的水处理装置的灭菌效果的实施例进行说明。在下面的实验中使用的水处理装置与上述的实施方式(参照图1)大致相同(并未设置相当于过滤器61、62的部件)。

【用水处理装置进行的灭菌实验】

用本发明的水处理装置做了图9～图11中所记载的57种微生物的灭菌实验。另外，关于图中(表中)所示的菌名，拉丁语的表述为正式名称(学名)，汉语的表述用于参考。

<实验方法>

水处理装置的规格如下所示：

容器水量：30L

处理配管中的流速：2.5m/s

原子团增加部的管道的材质：SUS316

磁场产生装置的磁铁的磁通密度：1.37T

容器内存有自来水或者纯水30L，使水处理装置工作规定的时间，以对容器内的水进行处理。另外，在本实验中，从磁场产生装置流出的水通过循环配管而返回容器内，之后被再次导入处理配管中。即，在本实验中，在使水进行循环的同时进行处理。

首先，将细菌放入容器内使其浓度为10000个/ml。此外，将在此情况下的处理前的容器内的水1ml在36℃的条件下进行注皿培养(pour plate culture)，统计出的菌落数量为图9～图11中的“对照”。

之后，使水处理装置工作，分别在处理开始后1分钟、2分钟、3分钟时从容器中取出作为试样的水，滴入培养基中培养细菌，统计菌落数量。这些实验针对每一个菌种都进行。容器中的水没有进行加温，实验是在室温条件(20℃)下进行的。

<实验结果>

如图9～图11所示，57种菌中，有10种在处理进行1分钟时被灭杀(灭菌)，有50种在进行了2分钟时被灭杀，在进行了3分钟时，57种菌全部被灭杀。在现有技术中，即使采用高温也需要十多分钟才能实现灭菌，而在本发明中，在常温(40℃)下且在3分钟内即可实现灭菌。

特别是，即使是耐性最强的芽孢(spore 99％)Bacillus subtilis(No.38、38号)，也在3分钟内被灭杀，从而可以断定，目前为止所知道的所有菌都能够在3分钟内被灭杀。

<用水处理装置进行的灭菌实验2>

用本发明的水处理装置进行图12所示的13种微生物的灭菌实验。另外，在本实验中，并不是进行水循环处理而从容器中取出试样的方法，而是从出水配管中抽取通过水处理装置仅一次的水的试样。

<实验方法>

水处理装置的规格如下所示：

容器的材质：SUS316

容器水量：30L

处理配管中的流速：2.5m/s

原子团增加部的管道的材质：SUS316

磁场产生装置的磁铁的磁通密度：1.37T

将30L纯水引入容器内。之后，将菌株稀释至106个/ml，并添加到容器内的水中。此外，抽取此时容器内的水1ml在30℃的条件下注皿培养(pour plate culture)3～7天，统计出的菌落数量为图9～图11中的“对照”。

之后使水处理装置工作(室温24℃、水温21℃)。并且，在工作开始约1秒后抽取从出水配管流出的、通过水处理装置仅一次的水1ml，在30℃的条件下注皿培养3～7天，之后统计菌落的数量。针对图12所示的13种微生物一个一个地进行这样的实验，并且，对每个微生物的实验都进行10次。

<实验结果>

如图12所示，仅通过了本发明的水处理装置一次，包括产孢菌Bacillus subtilis(No.8)在内的13种菌均被灭杀(灭菌)。因而，采用本发明的水处理装置能够在极短的时间内实现对微生物的灭杀(灭菌)。

<与紫外线照射杀菌的比较实验>

将用本发明的水处理装置进行的杀菌(灭菌)与用紫外线照射进行的杀菌相比较。

<实验方法>

水处理装置的规格如下所示：

容器水量：30L

处理配管中的流速：2.5m/s

原子团增加部的管道的材质：SUS316

磁场产生装置的磁铁的磁通密度：1.37T

如图13所示，用紫外线照射进行杀菌所使用的实验装置具有：用于存装处理对象水A1的容器10、供来自于容器10的处理对象水A1流入的处理配管192、泵P、紫外线照射装置120(紫外线灯两根(峰值波长：254nm，185nm))、用于使从紫外线照射装置120流出的处理对象水流出到外部的出水配管194。

实验装置的规格如下所示：

容器水量：30L

处理配管中的流速：3.0m/s

配管(包括泵、紫外线照射装置)的全长：3m

将纯水30L装入容器内，将预先调整了菌的数量的菌液(约106个/ml)放入容器内。抽取此时的容器中的未处理使1ml，在35℃下注皿培养并统计菌落的数量，其结果为图14中的(a)、(b)中的“对照”。

之后，使紫外线照射装置的紫外线灯点亮，过3分钟后将泵启动。并且，将从出水配管流出的最初的10L水丢掉，之后从出水配管中抽取试样1ml，在35℃的条件下注皿培养并统计菌落的数量。针对图14所示的5种微生物分别进行这样的实验，并且每种微生物进行5次。此外，实验在室温条件下(25℃)进行。

<实验结果>

如图14中(a)所示用本发明的水处理装置进行的处理中，5种菌全部被灭菌。另一方面，如图14中(b)所示，仅用紫外线照射进行的处理中，形成芽孢的Bacillus subtilis会有不能完全灭杀的情况(第5次)发生。紫外线照射装置120具有两根功率很高的紫外线灯，并且，为了使紫外线能够容易地照射到微生物而做了一番设计，因而，虽然仅用紫外线照射装置120进行紫外线照射能够对大多数的菌实现杀菌，但是，如果采用一般的紫外线照射装置的话，杀菌能力会进一步降低，并且在处理的水量较多时会不能以很高的概率实现灭菌。

<用磁场进行的处理实验>

针对图15所示的5种微生物仅用磁场进行处理实验以研究能否实现灭菌。

<实验方法>

在本实验中，所使用的实验装置为：从本发明的水处理装置中取出紫外线照射装置与原子团增加部，用不锈钢管将容器与磁场产生装置连接从而在二者间形成流路。即，仅用磁场产生装置进行对处理对象水的处理。磁场产生装置的磁通密度为1.37T。实验针对图15所示的5种微生物分别进行。

(Staphylococcus aureus·Pseudomonas aeruginosa·Bacillus subtilis)

将25L(23℃)的纯水装入容器内，在0.45％的灭菌食盐水2ml中调整菌液，使菌的浓度为约3×10⁸个/ml。将这样的菌液250ml放入容器内，搅拌后浓度为约3×10³个/ml。并且，从容器内抽取此时的处理对象水100μl放入培养皿中，在标准琼脂培养基(agar medium)中注皿培养并测定未处理的水中的菌的数量。接下来，使实验装置启动且水的流速为3.0m/s，在60分钟内每隔10分钟从容器中抽取100μl的试样放入培养皿中，在标准琼脂培养基(agar medium)中注皿培养并测定菌的数量。另外，培养在35℃的条件下进行，观察时间为48小时。

(Escherichia coli)

将25L(23℃)的纯水装入容器内，在0.45％的灭菌食盐水2ml中加入菌液，并对其进行调整以使菌的浓度为约1.5×10⁸个/ml。将这样的菌液2.5ml放入容器内，搅拌后浓度为约1.5×10⁴个/ml。并且，从容器内抽取此时的处理对象水100μl放入培养皿中，在标准琼脂培养基(agar medium)中注皿培养并测定未处理的水中的菌的数量。接下来，使实验装置启动且水的流速为3.0m/s，在60分钟内每隔10分钟从容器中抽取100μl的试样放入培养皿中，在标准琼脂培养基(agar medium)中注皿培养并测定菌的数量。另外，培养在35℃的条件下进行，观察时间为48小时。

(Legionella pneumophila)

将25L(23℃)的纯水装入容器内，在0.45％的灭菌食盐水2ml中调整菌液，使菌的浓度为约3×10⁸个/ml。将这样的菌液250μl放入容器内，搅拌后浓度为约3×10³个/ml。并且，从容器内抽取此时的处理对象水100μl放入培养皿中，接种到GVPC基础培养基中并测定未处理的水中的菌的数量。接下来，使实验装置启动且水的流速为3.0m/s，在60分钟内每隔10分钟从容器中抽取100μl的试样放入培养皿中，接种到GVPC基础培养基中并测定菌的数量。另外，培养在37℃的条件下进行，观察时间为5天。

<实验结果>

从图15的结果可知，在仅施加磁场的情况下，虽然处理时间越长菌的数量会越少，但是，即使是处理了60分钟后，也远远没有达到灭菌的程度。因而可知，在仅使用磁场的情况下不能在较短的时间内实现灭菌。

<残留物的浓度测定实验>

对用本发明的水处理装置处理后的水中含有的残留物(残留氯(ClO^-))的浓度进行了测定。

<实验方法>

水处理装置的规格如下所示：

容器水量：30L

处理配管中的流速：2.5m/s

原子团增加部的管道的材质：SUS316

磁场产生装置的磁铁的磁通密度：1.37T

在容器中存装自来水30L(22℃)，使水处理装置启动并工作规定时间，从而对容器内的水进行处理。分别在处理开始后的1分钟、2分钟、3分钟从容器中抽取试样水，添加DPD(Dimethyl-p-phenylenediamine)试剂。将此时的显色与标准比色图表比较，从而判定残留氯(游离残留氯)的浓度(即，所谓的DPD法)。另外，装入容器中的自来水的残留氯浓度为1.0ppm。

<实验结果>

测得的残留氯浓度为，处理1分钟0.6ppm，2分钟0.2ppm，3分钟0ppm。即，处理时间越长残留氯浓度越小，在处理了3分钟时完全检测不到残留氯。因而可知，采用本发明的水处理装置，不仅能够在短时间内对微生物进行灭菌，还能够在短时间内使处理对象水中含有的残留物(残留氯)分解。

Claims

1.一种水处理装置，由外界向该水处理装置提供处理对象水，水处理装置在处理通路内对处理对象水进行规定的处理，其特征在于，

包括：紫外线照射装置，其设置在所述处理通路中用于对所述处理对象水照射紫外线；

磁场产生装置，其设置在所述处理通路中的所述紫外线照射装置的下游侧，对流过的所述处理对象水施加磁场；

原子团增加机构，其设置在所述处理通路中的所述紫外线照射装置与所述磁场产生装置之间，使过氧基(·O₂ ^-)、氢离子(H₃O⁺)、氢氧基(HO·)、过氧化氢(H₂O₂)、单线态氧(¹O₂)、金属-氧络合体(M-OO)、臭氧(O₃)这些原子团中的至少一种的数量增加。

2.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，所述原子团增加机构为能够使空气或氧气从外部进入所述处理通路内的小孔或间隙，该小孔或间隙设置于所述处理通路中的所述紫外线照射装置的上游侧或者所述紫外线照射装置与所述磁场产生装置之间。

3.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于，还包括离子量调整装置，该离子量调整装置设置在所述处理通路中的所述磁场产生装置的上游侧，具有壳体与设置在该壳体内的离子供应内插芯体，该离子供应内插芯体含有露出在表面的金属。

4.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，所述原子团增加机构为能够将空气或者氧气从外部供应到所述处理通路内的气体供应器，且其设置于所述处理通路中的所述紫外线照射装置的上游侧或者所述紫外线照射装置与所述磁场产生装置之间。

5.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，所述原子团增加机构为设置于所述处理通路中的所述紫外线照射装置的上游侧或者所述紫外线照射装置与所述磁场产生装置之间的过氧化氢产生装置。

6.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，还包括循环通路，该循环通路用于在所述磁场产生装置的下游连接所述处理通路与容器，所述处理对象水进入所述容器。

7.根据权利要求6所述的水处理装置，其特征在于，在所述循环通路上的所述磁场产生装置与所述容器之间设置有出水通路，该出水通路用于将被灭菌且无害化的处理完成水取出。

8.一种水处理装置，由外界向该水处理装置提供处理对象水，水处理装置在处理通路内对处理对象水进行规定的处理，其特征在于，

磁场产生装置，其设置在所述处理通路中的所述紫外线照射装置的下游，对流过的所述处理对象水施加磁场；

小孔或间隙，该小孔或间隙设置于所述处理通路中的所述紫外线照射装置的上游侧或者所述紫外线照射装置与所述磁场产生装置之间，能够使空气或氧气从外部透过小孔或间隙进入所述处理通路内。

9.一种水处理装置，由外界向该水处理装置提供处理对象水，水处理装置在处理通路内对处理对象水进行规定的处理，其特征在于，

气体供应器，该气体供应器设置于所述处理通路中的所述紫外线照射装置的上游侧或者所述紫外线照射装置与所述磁场产生装置之间，由该气体供应器能够将空气或者氧气从外部供应到所述处理通路内。

10.一种水处理装置，由外界向该水处理装置提供处理对象水，水处理装置在处理通路内对处理对象水进行规定的处理，其特征在于，

过氧化氢产生装置，其设置于所述处理通路中的所述紫外线照射装置的上游侧或者所述紫外线照射装置与所述磁场产生装置之间。