JP2003164880A - 水処理方法、水処理装置及びそれを用いた水耕栽培システム - Google Patents

水処理方法、水処理装置及びそれを用いた水耕栽培システム

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microorganisms
treatment
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康人 近藤
Masahiro Izeki
正博 井関
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 飲食用水や排水中の微生物の除去効果を改善
しながら、微量栄養元素の減少も防止することができる
水処理方法を提供する 【解決手段】 本発明の水処理方法は、少なくとも微生
物を収集可能な炭素繊維１１、１２を被処理水中に少な
くとも一対浸漬すると共に、両炭素繊維１１、１２にそ
れぞれ異なる極性の電位を印加し、且つ、当該電位の極
性を所定間隔で切り換えて両炭素繊維１１、１２に微生
物を吸着する。微生物の吸着後、両炭素繊維１１、１２
の一方に正電位を、他方に負電位を印加して電気分解を
生起させる。次に、両炭素繊維１１、１２に交流電圧を
印加して被処理水と炭素繊維１１、１２を発熱させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、飲食用水や、水耕
栽培場などから出る排水などの水（被処理水）を殺菌処
理するための方法及び装置、それを用いた水耕栽培シス
テムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば貯水槽などに貯留された水道水な
どの飲食用水中に含まれる細菌やカビ、原虫などの微生
物を除去する場合、従来ではこれら微生物を収集可能な
多孔質のフィルタ材を流水路中に配設し、このフィルタ
材に微生物を固着させることによって、浄化する方法が
採られていた。
【０００３】また、これに加えて飲食用水中に電極を挿
入して電気分解することにより、塩素やオゾンを発生さ
せ、これらの殺菌作用によって飲食用水中に含まれる微
生物を死滅させるものもあった。
【０００４】一方、水耕栽培では、栽培床に作物の栽培
に好適な割合で肥料を水に溶解した養液を循環させ、栽
培床に植え付けられた作物を好適に生育させている。し
かし、養液を循環させる栽培床の中はフザリウム菌（カ
ビの一種）などの病原菌の繁殖に好適な環境であり、栽
培床中にフザリウム菌が繁殖すると作物の根を傷め作物
を枯らしてしまう。そのため、この場合にも係る養液中
の病原菌を死滅させ、或いは、減じる手段が必要とな
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の如き
フィルタ材はその表面に形成された微細な孔に微生物を
受け止めて収集するものであるため、微生物が係るフィ
ルタ材の表面に衝突し、或いは、その近傍を通過しなけ
れば固着できない。そのため、微生物の固着効果にも限
界があった。
【０００６】ここで、微生物は一般的には負電位に帯電
している（参考文献：技報堂出版、松尾昌樹著「電解水
の基礎と利用技術」。尚、正電位に帯電するものもあ
る。）。そこで、フィルタ材を導電体である例えば炭素
繊維にて構成し、この炭素繊維に正電位を印加すれば炭
素繊維に微生物を引き寄せて収集することが可能とな
る。
【０００７】しかしながら、炭素繊維に正電位を印加す
ると、この炭素繊維表面で電解により酸素が生成される
ため、被処理水中に含まれるマンガン（Ｍｎ）や鉄（Ｆ
ｅ）などの微量栄養元素が酸化され、酸化マンガン：Ｍ
ｎＯ、Ｍｎ2Ｏ3、ＭｎＯ2、Ｍｎ2Ｏ7や酸化鉄：Ｆｅ
Ｏ、Ｆｅ2Ｏ3となって沈殿除去されてしまう。このよう
に微量栄養元素が除去されてしまうことで、特に、水耕
栽培に使用する養液を殺菌すると、養液中に含まれる栄
養分（ミネラル分）の濃度が低下してしまい、植物の育
成に傷害が発生する問題があった。
【０００８】本発明は、係る従来の技術的課題を解決す
るために成されたものであり、飲食用水や排水中の微生
物の除去効果を改善しながら、微量栄養元素の減少も防
止することができる水処理方法、水処理装置及びそれを
用いた水耕栽培システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】即ち、請求項１の発明の
水処理方法は、少なくとも微生物を収集可能な導電体を
被処理水中に少なくとも一対浸漬すると共に、両導電体
にそれぞれ異なる極性の電位を印加し、且つ、当該電位
の極性を所定間隔で切り換えて両導電体に微生物を吸着
することを特徴とする。
【００１０】請求項２の発明の水処理方法は、上記にお
いて両導電体に印加する電位の極性を２秒乃至１分の間
隔で切り換えることを特徴とする。
【００１１】請求項３の発明の水処理方法は、両導電体
を被処理水の流路中に浸漬し、請求項１又は請求項２の
方法により両導電体に微生物を吸着する第１の処理ステ
ップと、この第１の処理ステップの終了後、被処理水の
流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、両導電
体の一方に正電位を印加し、他方に負電位を印加した状
態で各導電体に印加する電位を上昇させ、被処理水の電
気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、この第２
の処理ステップの終了後、被処理水の存在下、両導電体
間に交流電圧を印加する第３の処理ステップとを含むこ
とを特徴とする。
【００１２】請求項４の発明の水処理方法は、上記に加
えて第３の処理ステップにおいて、被処理水をヒータに
て加熱することを特徴とする。
【００１３】請求項５の発明の水処理装置は、少なくと
も微生物を収集可能とされ、被処理水中に浸漬される少
なくとも一対の導電体と、両導電体への電位の印加を制
御する制御装置とを備え、この制御装置は、両導電体に
それぞれ異なる極性の電位を印加し、且つ、当該電位の
極性を所定間隔で切り換えて両導電体に微生物を吸着す
ることを特徴とする。
【００１４】請求項６の発明の水処理装置は、上記にお
いて制御装置は、両導電体に印加する電位の極性を２秒
乃至１分の間隔で切り換えることを特徴とする。
【００１５】請求項７の発明の水処理装置は、少なくと
も微生物を収集可能とされ、被処理水の流路中に浸漬さ
れる少なくとも一対の導電体と、両導電体への電位の印
加を制御すると共に、被処理水の流通を制御可能とされ
た制御装置とを備え、この制御装置は、被処理水を流通
させている状態で両導電体にそれぞれ異なる極性の電位
を印加し、且つ、当該電位の極性を所定間隔で切り換え
て両導電体に微生物を吸着する第１の処理ステップと、
この第１の処理ステップの終了後、被処理水の流通を停
止すると共に、当該被処理水の存在下、両導電体の一方
に正電位を印加し、他方に負電位を印加した状態で各導
電体に印加する電位を上昇させて被処理水の電気分解を
生起せしめる第２の処理ステップと、この第２の処理ス
テップの終了後、被処理水の存在下、電極と導電体間に
交流電圧を印加する第３の処理ステップとを実行するこ
とを特徴とする。
【００１６】請求項８の発明の水処理装置は、上記に加
えて制御装置は、第１の処理ステップにおいて両導電体
に印加する電位の極性を２秒乃至１分の間隔で切り換え
ることを特徴とする。
【００１７】請求項９の発明の水処理装置は、請求項７
又は請求項８に加えて被処理水を加熱するためのヒータ
を設けると共に、制御装置は、第３の処理ステップにお
いてヒータに通電することを特徴とする。
【００１８】請求項１０の発明の水処理方法又は水処理
装置は、請求項３、請求項４、請求項７、請求項８又は
請求項９に加えて第３の処理ステップにおいて、両導電
体のうちの一方で塩素及び／又はオゾンを発生させ、他
方では活性酸素を発生させることを特徴とする。
【００１９】請求項１１の発明の水処理方法は、両導電
体を前記被処理水の流路中に浸漬し、請求項１又は請求
項２の方法により両導電体に微生物を吸着する第１の処
理ステップと、この第１の処理ステップの終了後、被処
理水の流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、
両導電体の一方に正電位を印加し、他方に負電位を印加
した状態で各導電体に印加する電位を上昇させ、被処理
水の電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、こ
の第２の処理ステップの終了後、被処理水をヒータにて
加熱する第３の処理ステップとを含むことを特徴とす
る。
【００２０】請求項１２の発明の水処理装置は、少なく
とも微生物を収集可能とされ、被処理水の流路中に浸漬
される少なくとも一対の導電体と、被処理水を加熱する
ためのヒータと、両導電体への電位の印加を制御すると
共に、被処理水の流通を制御可能とされた制御装置とを
備え、この制御装置は、被処理水を流通させている状態
で両導電体にそれぞれ異なる極性の電位を印加し、且
つ、当該電位の極性を所定間隔で切り換えて両導電体に
微生物を吸着する第１の処理ステップと、この第１の処
理ステップの終了後、被処理水の流通を停止すると共
に、当該被処理水の存在下、両導電体の一方に正電位を
印加し、他方に負電位を印加した状態で各導電体に印加
する電位を上昇させて被処理水の電気分解を生起せしめ
る第２の処理ステップと、この第２の処理ステップの終
了後、ヒータに通電して被処理水を加熱する第３の処理
ステップとを実行することを特徴とする。
【００２１】請求項１３の発明の水処理装置は、請求項
９、請求項１０又は請求項１２において両導電体を上下
に配置し、下側に位置する導電体の下方の被処理水流入
側にヒータを設けると共に、このヒータ側から両導電体
の上方の被処理水流出側に各導電体を迂回する被処理水
のバイパス経路を設けたことを特徴とする。
【００２２】請求項１４の発明の水処理装置は、上記に
おいてバイパス経路には両導電体の下方から上方に被処
理水を搬送するポンプを設け、制御装置は、第３の処理
ステップにおいてポンプを運転することを特徴とする。
【００２３】請求項１５の発明の水処理装置は、請求項
１３又は請求項１４において下側に位置する導電体の下
面がバイパス経路の入口に向けて高くなるよう傾斜させ
たことを特徴とする。
【００２４】請求項１６の発明の水処理方法又は水処理
装置は、請求項３、請求項４、請求項７、請求項８、請
求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項
１３、請求項１４又は請求項１５において第３の処理ス
テップの終了後、両導電体が浸漬されている被処理水を
排出する処理ステップを含むことを特徴とする。
【００２５】請求項１７の発明の水処理方法又は水処理
装置は、上記各発明において両導電体を多孔質体とした
ことを特徴とする。
【００２６】請求項１８の発明の水処理方法又は水処理
装置は、上記各発明において両導電体を炭素繊維にて構
成したことを特徴とする。
【００２７】請求項１９の発明の水処理方法又は水処理
装置は、上記において導電体を構成する炭素繊維は、パ
ラジウム、白金、イリジウム、タンタル、金などの貴金
属又はその酸化物若しくはそれらの混合物が付加されて
いることを特徴とする。
【００２８】請求項２０の発明の水処理方法又は水処理
装置は、上記各発明において両導電体の表面を、電気分
解により被処理水中に溶出させる吸着能力再生処理を実
行することを特徴とする。
【００２９】請求項２１の水耕栽培システムは、栽培床
に養液を供給して植物栽培を行なうものであって、栽培
床から出た２次養液を当該栽培床に再循環させる経路を
設け、この経路中に請求項５、請求項６、請求項７、請
求項８、請求項９、請求項１０、請求項１２、請求項１
３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１
７、請求項１８、請求項１９又は請求項２０の水処理装
置を介設したことを特徴とする。
【００３０】請求項１及び請求項５の発明によれば、被
処理水中に含まれる微生物は、両導電体に収集される。
このとき、負電位に帯電している微生物は正電位とされ
た一方の導電体に引き寄せられ、正電位に帯電している
微生物は負電位とされた他方の導電体に引き寄せられ
る。このような作用により、被処理水中の微生物を両導
電体に円滑且つ効率的に固着し、被処理水の除菌或いは
滅菌処理を迅速に行うことができるようになるものであ
る。
【００３１】請求項２及び請求項６の発明によれば、上
記に加えて両導電体に印加する電位の極性を２秒乃至１
分の間隔で切り換えるようにしたので、被処理水中に含
まれるマンガンや鉄などの微量栄養元素が酸化される以
前に導電体の電位を切り換えて沈殿を未然に阻止し、或
いは、酸化の初期段階で導電体の電位を切り換えて再び
還元させることができるようになる。これにより、被処
理水中から微量栄養元素が除去される不都合を解消若し
くは抑制することが可能となり、請求項２１の如き水耕
栽培システムにおいては極めて好適なものとなる。
【００３２】請求項３及び請求項７の発明によれば、先
ず第１の処理ステップで流路を流れる被処理水中の微生
物を請求項１又は請求項２の如く両導電体に固着する。
次に、第２の処理ステップでは被処理水の流通を停止し
て、両導電体の一方に正電位を印加し、他方に負電位を
印加した状態で各導電体に印加する電位を上昇させ、被
処理水の電気分解を行なうので、一方の導電体の表面付
近の被処理水のｐＨは低下し、酸性となる。また、他方
の導電体の表面付近の被処理水のｐＨは上昇し、アルカ
リ性となる。これらにより、両導電体に固着された微生
物周囲の被処理水のｐＨを、微生物の至適ｐＨから大幅
にずらすことができる。また、一方の導電体の表面で次
亜塩素酸も同時に発生する。
【００３３】微生物は酵素で代謝を行なっているので、
至適ｐＨから外れた被処理水で代謝異常を起こし、増殖
性及び耐熱性が大幅に低下する。これにより、より低い
温度上昇で微生物を死滅させることが可能となる。ま
た、この第２の処理ステップで、ある程度次亜塩素酸に
よる殺菌も行なわれる。
【００３４】次に、第３の処理ステップでは両導電体間
に交流電圧を印加するので、被処理水は発熱する。この
発熱による温度上昇によって、両導電体に固着され、被
処理水が至適ｐＨから外れて代謝異常を起こしている微
生物は死滅する。以上の作用によりこの発明によれば、
飲食用水や排水などの被処理水を微生物の至適ｐＨから
大きくずらすことにより微生物を低い温度上昇で効率的
に固着・死滅させ、被処理水中の微生物の除去効果を著
しく改善することができるようになる。
【００３５】請求項４及び請求項８の発明によれば、請
求項３又は請求項７に加えて両導電体に印加する電位の
極性を２秒乃至１分の間隔で切り換えるようにしたの
で、同様に被処理水中に含まれるマンガンや鉄などの微
量栄養元素が酸化される以前に導電体の電位を切り換え
て沈殿を未然に阻止し、或いは、酸化の初期段階で導電
体の電位を切り換えて再び還元させることができるよう
になる。これにより、被処理水中から微量栄養元素が除
去される不都合を解消若しくは抑制することが可能とな
り、請求項２１の如き水耕栽培システムにおいては極め
て好適なものとなる。
【００３６】請求項９の発明によれば、請求項７又は請
求項８の発明の第３の処理ステップにおいて、被処理水
をヒータにて加熱するので、被処理水は両導電体間に印
加される交流電圧による発熱に加え、ヒータからの加熱
によって迅速に温度上昇するようになる。これにより、
両導電体に固着された微生物をより迅速且つ効果的に死
滅させることが可能となる。
【００３７】請求項１０の発明によれば、請求項３、請
求項４、請求項７、請求項８又は請求項９の発明の第３
の処理ステップにおいて、両導電体のうちの一方で塩素
及び／又はオゾンを発生させ、他方では活性酸素を発生
させるので、第３の処理ステップで正電位となる導電体
の一方に電気分解により発生する塩素及び／又はオゾン
と、負電位となる他方で電気分解により発生する活性酸
素によっても、微生物を死滅させることができるように
なる。
【００３８】請求項１１及び請求項１２の発明によれ
ば、先ず第１の処理ステップで流路を流れる被処理水中
の微生物を請求項１又は請求項２の如く両導電体に固着
する。次に、第２の処理ステップでは被処理水の流通を
停止して、両導電体の一方に正電位を印加し、他方に負
電位を印加した状態で各導電体に印加する電位を上昇さ
せ、被処理水の電気分解を行なうので、一方の導電体の
表面付近の被処理水のｐＨは低下し、酸性となる。ま
た、他方の導電体の表面付近の被処理水のｐＨは上昇
し、アルカリ性となる。これらにより、両導電体に固着
された微生物周囲の被処理水のｐＨを、微生物の至適ｐ
Ｈから大幅にずらすことができる。また、一方の導電体
の表面で次亜塩素酸も同時に発生する。
【００３９】微生物は酵素で代謝を行なっているので、
至適ｐＨから外れた被処理水で代謝異常を起こし、増殖
性及び耐熱性が大幅に低下する。これにより、より低い
温度上昇で微生物を死滅させることが可能となる。ま
た、この第２の処理ステップで、ある程度次亜塩素酸に
よる殺菌も行なわれる。
【００４０】次に、第３の処理ステップではヒータにて
被処理水を加熱する。この加熱による被処理水の温度上
昇によって、両導電体に固着され、被処理水が至適ｐＨ
から外れて代謝異常を起こしている微生物は死滅する。
以上の作用によりこの発明によれば、飲食用水や排水な
どの被処理水を微生物の至適ｐＨから大きくずらすこと
により微生物を低い温度上昇で効率的に固着・死滅さ
せ、被処理水中の微生物の除去効果を著しく改善するこ
とができるようになる。
【００４１】請求項１３の発明によれば、請求項９、請
求項１０又は請求項１２の発明に加えて両導電体を上下
に配置し、下側に位置する導電体の下方の被処理水流入
側にヒータを設けたので、ヒータによる被処理水の加熱
は円滑に行われる。また、該ヒータ側から両導電体の上
方の被処理水流出側に各導電体を迂回する被処理水のバ
イパス経路を設けたので、ヒータの発熱によって下側の
導電体の下方に発生する気泡をバイパス経路にて上側の
導電体の上方に移動させ、流出させることができるよう
になり、気泡が下側の導電体下方に溜まって被処理水の
処理が阻害される不都合を回避することが可能となる。
【００４２】請求項１４の発明によれば、上記に加えて
バイパス経路には両導電体の下方から上方に被処理水を
搬送するポンプを設け、制御装置は、前記第３の処理ス
テップにおいてポンプを運転するようにしたので、ヒー
タの発熱時に導電体の下方に発生する気泡を、円滑に両
導電体の上方に搬送し、流出させることができるように
なる。
【００４３】請求項１５の発明によれば、請求項１３又
は請求項１４に加えて下側に位置する導電体の下面がバ
イパス経路の入口に向けて高くなるよう傾斜させたの
で、導電体下方に発生した気泡がバイパス経路に入り易
くなり、気泡の処理がより一層円滑化される。
【００４４】請求項１６の発明によれば、請求項３、請
求項４、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、
請求項１１、請求項１２、請求項１３、請求項１４又は
請求項１５に加えて第３の処理ステップの終了後、両導
電体に収集されて死滅させられた微生物を洗い流せる。
この場合、両導電体が浸漬されている被処理水を排出す
るようにしているので、両導電体に付着した微生物は流
水によって容易に剥離させられる。これにより、両導電
体を清潔で綺麗に保つことができるようになる。
【００４５】請求項１７の発明によれば、上記各発明に
加えて両導電体を多孔質体としたので、微生物の収集効
果を著しく改善することができるようになり、請求項１
８の発明によれば、それに加えて両導電体を炭素繊維に
て構成したので、第１の処理ステップにおける微生物の
収集効果、並びに、第２の処理ステップにおける電気分
解による被処理水のｐＨを微生物の至適ｐＨからずらす
効果を向上させることができるようになる。
【００４６】請求項１９の発明によれば、上記に加えて
両導電体を構成する炭素繊維は、パラジウム、白金、イ
リジウム、タンタル、金などの貴金属又はその酸化物若
しくはそれらの混合物が付加されているので、炭素繊維
である両導電体の劣化を抑制し、長寿命化を図ると共に
次亜塩素酸を効率よく発生させることができるようにな
る。
【００４７】請求項２０の発明によれば、上記各発明に
おいて両導電体の表面を、電気分解により被処理水中に
溶出させる吸着能力再生処理を実行するので、導電体表
面の集菌能力が低下した場合には、この吸着能力再生処
理により、電気分解により導電体表面を溶出させ、微生
物の吸着能力を再生させることが可能となる。
【００４８】請求項２１の発明によれば、栽培床に養液
を供給して植物栽培を行なうもので、栽培床から出た２
次養液を当該栽培床に再循環させる経路を設け、この経
路中に請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求
項９、請求項１０、請求項１２、請求項１３、請求項１
４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１
８、請求項１９又は請求項２０の水処理装置を介設して
いるので、栽培床の循環経路中に生存する病原菌の至適
ｐＨを大幅にずらし代謝異常を起こさせた後、加熱する
ことによって病原菌を確実に死滅させることが可能とな
る。
【００４９】これにより、例えば従来のような養液を加
熱する殺菌に対して大量のエネルギーも不要となる。従
って、少ないエネルギーで栽培床内の病原菌を著しく低
減させることができるようになるので、大幅な省エネル
ギー化を図ることができるようになる。また、殺菌剤を
用いた場合に起こり得る毒性物質の残留や蓄積による植
物自体および植物を食した人畜への悪影響を阻止するこ
とができるようになり、クリーンで衛生的な植物を栽培
することができるようになる。
【００５０】また、請求項２、請求項６及び請求項８の
発明によれば、前述の如く養液中に含まれるマンガンや
鉄などの微量栄養元素濃度の低下を防止若しくは抑制す
ることが可能となり、栽培床で栽培する植物にマンガン
や鉄欠乏症が発生する不都合を防止することが可能とな
るものである。
【００５１】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態を詳述する。図１は本発明を適用した実施例として
の水処理装置１のブロック図を示している。水処理装置
１は、貯水槽に貯留されている飲食用水や、水耕栽培シ
ステムにて出る排水などの被処理水を導入する導入口２
が下端部に設けられ、被処理水の排出口４が上端部に設
けられた例えば円筒状のケース７と、このケース７内の
上下に相互に所定の間隔を存して配置され、ケース７内
面とは隙間無く収納された一対の導電体としての通水性
のある炭素繊維１１、１２と、この炭素繊維１１、１２
の間に介設された多孔質の絶縁体８などを備えている。
【００５２】このケース７は垂直に立てた状態から略３
０度傾斜して配置されている。また、ケース７の外面に
はバイパス経路３が取り付けられ、炭素繊維１１、１２
を迂回して炭素繊維１２下方と炭素繊維１１上方のケー
ス７内を連通している。前述の如くケース７が傾斜する
ことにより、傾斜している炭素繊維１２の下面は、バイ
パス経路３の入口に向けて高く傾斜せられている。ま
た、このバイパス経路３中にはポンプ６が介設されてお
り、このポンプ６は運転されて炭素繊維１２下方の被処
理水を炭素繊維１１の上方に搬送する。
【００５３】また、炭素繊維１２の下方の導入口２側の
ケース７内にはシーズヒータから成る電気ヒータ９が設
けられており、通電されて発熱し、ケース７内の被処理
水を加熱する。
【００５４】そして、前記導入口２と排出口４が貯水槽
からの水道管などの給水系１４中に接続される。また、
導入口２の手前の給水系１４にはバルブ１６が介設され
ている。排出口４下流側となる給水系１４には流水バル
ブ２２が接続されると共に、給水系１４には水処理装置
１を迂回するバイパス配管２０が接続されている。該バ
イパス配管２０はバルブ１６の上流側と、排出口４と流
水バルブ２２間に接続されており、このバイパス配管２
０にはバイパスバルブ２０Ａが介設されている。
【００５５】また、導入口２とバルブ１６間には排水バ
ルブ２１Ａが介設された排水管２１が接続され、この排
水管２１の端部は排水溝（図示せず）に連通している。
尚、１７はこれら炭素繊維１１、１２への電位の印加を
制御すると共に、電気ヒータ９への通電とポンプ６の運
転を制御し、前記バルブ１６、バイパスバルブ２０Ａ、
排水バルブ２１Ａ、流水バルブ２２を開閉制御する制御
装置としてのコントローラである。また、２３は炭素繊
維１２（若しくはケース７内の被処理水）の温度を検出
する温度センサであり、コントローラ１７に接続されて
いる。
【００５６】前記炭素繊維１１、１２は何れも多孔質の
導電体であり、水処理装置１内を流通する被処理水のフ
ィルタとして作用する。また、当該炭素繊維１１、１２
は、その少なくとも表面にパラジウム（Ｐｄ）、白金
（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、タンタル（Ｔａ）或い
は金（Ａｕ）などの貴金属又はその酸化物若しくはそれ
らの混合物が付加されている。
【００５７】以上の構成で、次にコントローラ１７の動
作について説明する。水処理装置１は例えば図１の如く
飲食用水の給水系１４中に接続される。また、コントロ
ーラ１７は例えば汎用のマイクロコンピュータにて構成
されており、予め設定されたプログラムに従い、以下に
説明する各処理ステップを実行する。
【００５８】（１）第１の処理ステップ コントローラ１７は先ずバイパスバルブ２０Ａと排水バ
ルブ２１Ａとを閉じ、バルブ１６と流水バルブ２２とを
開放しており、これにより、水処理装置１のケース７内
には導入口２から被処理水が流入し、次に被処理水は炭
素繊維１２に至り、内部を通過する。そして、絶縁体８
内を経て次に炭素繊維１１に至り、内部を通過して排出
口４から流出する。これにより、両炭素繊維１１及び１
２は被処理水中に浸漬されるかたちとなる。
【００５９】また、被処理水中に含まれる細菌やカビな
どの微生物は、炭素繊維１１、１２中を通過する過程で
その表面に形成されている微細な孔に捕らえられ、また
は、炭素繊維１１、１２と微生物の親和性により、或い
は、炭素繊維１１、１２のフィルタ作用により捕らえら
れて固着されていく。
【００６０】一方、コントローラ１７は図２に示す如く
一方（例えば上側）の炭素繊維１１に正電位（＋）を印
加する。これにより、炭素繊維１１は正電位となる。ま
た、他方（下側）の炭素繊維１２には負電位（−）を印
加する。尚、この場合に印加する電位は、水の電気分解
が活発に行われない程度の電位とし、被処理水の水質な
どに応じて決定する。また、図２のケース７内には被処
理水が満たされているものとする。
【００６１】ここで、微生物は一般的に負電位に帯電し
ていることから正電位とされた一方の炭素繊維１１に係
る負電位に帯電している微生物は引き寄せられようにな
る。従って、炭素繊維１１内に流入した負電位に帯電し
ている微生物は、炭素繊維１１の表面に引き寄せられ、
その微細な孔に円滑且つ効率的に固着されていく。
【００６２】また、微生物の中には正電位に帯電してい
るものもあるが、負電位とされた他方の炭素繊維１２に
係る正電位に帯電している微生物は引き寄せられように
なる。従って、炭素繊維１２内に流入した正電位に帯電
している微生物は、炭素繊維１２の表面に引き寄せら
れ、その微細な孔に円滑且つ効率的に固着されていく。
【００６３】更に、コントローラ１７は例えば２秒乃至
１分の間隔で両炭素繊維１１、１２に印加する電位の極
性を切り換える。即ち、通電開始から２分乃至１分経過
すると、コントローラ１７は図２の状態から図３の如く
炭素繊維１１に負電位を、炭素繊維１２に正電位を印加
するように切り換え、更に２分乃至１分経過したら再び
図２の印加状態に戻し、これを繰り返す。
【００６４】ここで、被処理水中にはマンガン（Ｍｎ）
や鉄（Ｆｅ）などの微量栄養元素が含まれているが、こ
れらの微量栄養元素は正電位に印加されている炭素繊維
１１（又は１２）の表面で電解によりどうしても発生し
てしまう酸素によって酸化マンガン：ＭｎＯ、Ｍｎ
2Ｏ3、ＭｎＯ2、Ｍｎ2Ｏ7や酸化鉄：ＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3
となり、沈殿されようとする。
【００６５】しかしながら、実施例のように２秒乃至１
分の間隔で頻繁に両炭素繊維１１、１２に印加する電位
の極性を切り換えることで、これら微量栄養元素と酸素
とが反応する以前に極性が切り換えられ、或いは、酸化
した初期の段階で極性を切り換えて再び還元させること
ができるようになる。これにより、炭素繊維１１、１２
に電位を印加することで被処理水からマンガンや鉄など
の微量栄養元素が取り去られてしまう不都合を未然に回
避することができるようになる。
【００６６】上記の如き第１の処理ステップを実行する
ことにより、水処理装置１内を通過して排出口４から流
出する被処理水は、微生物が炭素繊維１１、１２に固着
されて除去された正常な飲食用水となる。この第１の処
理ステップは飲食用水の供給が必要な期間中（例えば実
施例の如き流水路では蛇口が開放されて給水している期
間中。尚、後述する如き貯水槽ではタイマにより所定期
間実行する）実行される。
【００６７】そして、その後の飲食用水の供給を停止す
る期間（例えば実施例では蛇口が閉じられている期間、
或いは、コントローラ１７にてバルブ１６と流水バルブ
２２が閉じられている時間）にコントローラ１７は第２
の処理ステップを実行する。
【００６８】（２）第２の処理ステップ この第２の処理ステップでは、コントローラ１７はバル
ブ１６と流水バルブ２２とを閉じる。これにより、水処
理装置１のケース７内には被処理水が滞留（貯留）する
ことになる。この状態で、コントローラ１７は第１の処
理ステップ終了時に炭素繊維１１、１２に印加している
電位の極性をそのままで（以下の説明では例えば炭素繊
維１１は正電位、炭素繊維１２は負電位とされるものと
する）、両炭素繊維１１、１２に印加する電位を上昇さ
せて被処理水の電気分解を生起せしめる。尚、この場合
に印加する電位も、被処理水の水質などに応じて決定す
る。
【００６９】また、水処理装置１のケース７内に被処理
水が滞留した状態で、炭素繊維１１が正電位となること
により、炭素繊維１１の表面付近の被処理水のｐＨは低
下し、例えばｐＨ２程の酸性となる。ここで、微生物の
至適ｐＨは一般的にｐＨ７近傍とされていることから、
微生物は至適ｐＨから外れた被処理水中では代謝異常を
起こし、増殖性及び耐熱性が大幅に低下してしまう。そ
して、前述の如く炭素繊維１１に固着された微生物の周
囲は酸性水となるため、通常は＋８０℃以上まで耐えら
れる微生物の耐熱性は著しく低下するようになる。この
ように、飲食用水の供給を停止する期間（例えば実施例
では蛇口が閉じられている期間）に被処理水の電気分解
を生起せしめて、被処理水のｐＨを微生物の至適ｐＨか
ら大幅に外す。また、この第２の処理ステップで次亜塩
素酸の発生もあるため、この次亜塩素酸による殺菌もあ
る程度行なわれている。
【００７０】ここで、原虫のような微生物の場合には、
タンパク質を変性・溶解させることが処理効率の向上に
繋がるが、炭素繊維１２が負電位となることにより、炭
素繊維１２の表面付近の被処理水のｐＨは上昇し、例え
ばｐＨ１１程のアルカリ性となる。これにより、炭素繊
維１２に固着された微生物の周囲はアルカリ性水となる
ため、原虫などの微生物のタンパク質が変性・溶解さ
れ、その耐性は低下する。これにより、第２の処理ステ
ップの次に実行する第３の処理ステップにおける殺菌効
果が向上することになる。そして、コントローラ１７は
係る第２の処理ステップの被処理水の電気分解を所定時
間行なった後、第３の処理ステップを実行する。
【００７１】（４）第３の処理ステップ この第３の処理ステップでは、コントローラ１７は炭素
繊維１１と炭素繊維１２間に交流電圧を印加する。これ
により、炭素繊維１１と炭素繊維１２及びそれらの間の
被処理水には電流が流れ、炭素繊維１１、１２及び被処
理水は発熱する。このとき、炭素繊維１１、１２及び被
処理水の温度は少なくとも約＋５０℃乃至＋７０℃（＋
５０℃〜＋１００℃の範囲）程まで上昇する。係る発熱
による温度上昇により、第１の処理ステップで炭素繊維
１１、１２に固着され、第２の処理ステップで生き残り
耐熱性が低下している微生物も、第３の処理ステップで
効率的に死滅される。尚、前述の第２の処理ステップで
被処理水を電気分解し、ｐＨを低下又は上昇させている
ので、通常＋８０℃程まで耐えられる微生物でも約＋５
０℃乃至＋７０℃程の低い温度で死滅させることができ
る。
【００７２】図４はｐＨと加熱による芽胞菌の生存率を
示している。横軸は温度であり、時間は３０分で図中Ｌ
５はｐＨ１、Ｌ６はｐＨ２、Ｌ７はｐＨ３、Ｌ８はｐＨ
８の場合である。この図から明らかな如く、ｐＨ８の環
境下では＋８０℃以上まで生存している芽胞菌も、ｐＨ
２〜３の環境下では温度が＋５０℃乃至＋６０程で死滅
していくことが分かる。
【００７３】また、炭素繊維１１と炭素繊維１２では被
処理水の電気分解が生じ、正電位とされ、アノード電極
となる炭素繊維１１（或いは１２）では被処理水中の塩
素イオンが電子を放出して塩素（又は次亜塩素酸）が発
生する。また、水分子も分解されて酸素原子が結合する
ことによりオゾンが発生する（参考文献：ソーダと塩素
１９８６年５号「水溶液電解によるオゾンの生成」）。
一方、負電位とされてカソード電極となる炭素繊維１２
（或いは１１）では活性酸素（過酸化水素など）が発生
する（参考文献：表面（表面談話会・コロイド懇話会）
３４巻１０号１９９６年）。
【００７４】上述したアノード電極における塩素、次亜
塩素酸（ＨＣｌＯ）の生成と、アルカリ性となる反応式
を以下の〜に示す。 ＮａＣｌ→Ｎａ+＋Ｃｌ- ２Ｃｌ-→Ｃｌ2＋２ｅ- Ｃｌ2＋Ｈ2Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
【００７５】係る炭素繊維１１と炭素繊維１２間に交流
を印加した場合、炭素繊維上での分極を起こさずにケー
ス７内の被処理水を加熱することが可能となる。これら
ケース７内の被処理水の温度上昇により、電気分解によ
って耐熱性が低下している微生物を更に効率的に死滅さ
せることが可能となる。
【００７６】尚、炭素繊維１１、炭素繊維１２間に直流
を印加し発熱させる場合、直流では上述のオゾン等の発
生の他に水の電気分解が起こり、発熱以外にエネルギー
が消費されてしまうが、交流は水の電気分解が起こらず
少ない電力消費量で微生物を死滅させることができる。
これにより、大幅な省エネルギー化を図れ、経済的に有
利となる。また、交流は化学変化を伴わないため、炭素
繊維の寿命を延ばせることも期待できる。
【００７７】このとき、各炭素繊維１１、１２は、パラ
ジウム、白金、イリジウム、タンタル、金などの貴金属
又はその酸化物若しくはそれらの混合物が付加されてい
るので、アノードとなる側では塩素及び／又はオゾン
が、また、カソードとなる側では活性酸素が活発に発生
するようになる。これらの塩素（次亜塩素酸）やオゾ
ン、活性酸素によっても炭素繊維１１、１２の表面や被
処理水中の微生物は死滅される。
【００７８】（５）もう一つの第３の処理ステップ ここで、係る炭素繊維１１、１２への交流電圧の印加
（前記（４）の第３の処理ステップ）に代えて、電気ヒ
ータ９により被処理水及び炭素繊維１１、１２を加熱し
てもよい。この場合、コントローラ１７は電気ヒータ９
に通電（交流電圧）して発熱させ、炭素繊維１１、１２
及び被処理水を加熱する。
【００７９】このときも、炭素繊維１１、１２及び被処
理水の温度は少なくとも約＋５０℃乃至＋７０℃（＋５
０℃〜＋１００℃の範囲）程まで上昇させる。係る発熱
による温度上昇により、第１の処理ステップで炭素繊維
１１、１２に固着され、第２の処理ステップで生き残
り、耐熱性が低下している微生物も、このもう一つの第
３の処理ステップで効率的に死滅される。尚、前述の第
２の処理ステップで被処理水を電気分解し、ｐＨを低下
又は上昇させているので、通常＋８０℃程まで耐えられ
る微生物でも約＋５０℃乃至＋７０℃程の低い温度で死
滅させることができる。
【００８０】このとき、電気ヒータ９の発熱によって炭
素繊維１２下方のケース７内には気泡が発生する。この
気泡は炭素繊維８を通過し難いため、そのままでは炭素
繊維１２下方のケース７内に気泡が溜まって被処理水の
処理に支障を来すことになる。そこで、コントローラ１
７は電気ヒータ９に通電している間、ポンプ６を運転し
て炭素繊維１２下方の気泡を少量の被処理水ごと炭素繊
維１１の上方に搬送する（図１に示す）。搬送された気
泡はその後、排出口４から出ていくことになる。
【００８１】これにより、電気ヒータ９の発熱で発生す
る気泡がケース７内に溜まる不都合を解消できるように
なる。尚、電気ヒータ９の通電は温度センサ２３の出力
に基づいてコントローラ１７が制御する。また、ポンプ
６は電気ヒータ９への通電中に連続運転しても間欠運転
してもよい。更に、ポンプ６は電気ヒータ９への通電と
は無関係に、このもう一つの第３の処理ステップ中連続
若しくは間欠して運転してもよい。更にまた、ポンプ６
は温度センサ２３が検出する被処理水（炭素繊維１２）
の温度上昇に基づいて制御するようにしてもよい。
【００８２】また、係るもう一つの第３の処理ステップ
では、電気ヒータ９の発熱に加えて、前記（４）の第３
の処理ステップ同様に炭素繊維１１と炭素繊維１２間に
交流電圧を印加し、被処理水と炭素繊維１１、１２を発
熱させてもよい。係る構成によれば、第３の処理ステッ
プにおける被処理水（炭素繊維１１、１２）の温度上昇
を迅速に行い、微生物の処理効果を向上させることがで
きるようになる。
【００８３】そして、コントローラ１７は係る第３の処
理ステップで微生物を死滅させた後、第４の処理ステッ
プを実行する。
【００８４】（５）第４の処理ステップ この第４の処理ステップでは、コントローラ１７は第３
の処理ステップの終了後、バルブ１６と流水バルブ２２
とが閉じられた状態で、バイパスバルブ２０Ａと排水バ
ルブ２１Ａとを開放する。これにより、給水系１４から
の被処理水は排出口４からケース７に流入し、内部を流
通して導入口２から流出し、排水管２１より排水溝に排
出される。これによって、炭素繊維１１、１２は微生物
が固着していない元の綺麗な炭素繊維に蘇生できるの
で、炭素繊維１１、１２を清潔で綺麗に保つことができ
るようになる。
【００８５】（６）電解再生処理 ここで、係る第４の処理ステップを実行する前、若しく
は、実行している最中に、例えば所定回数に１回の割合
（第４の処理ステップを複数回実行するうちの１回）で
炭素繊維１１、１２の電解再生処理を実行する。この電
解再生処理で、コントローラ１７は炭素繊維１１と炭素
繊維１２のうちの一方に正電位を、他方に負電位を印加
して電解を生じせしめると共に、その電位を炭素繊維１
１、１２表面が被処理水中に溶出する程度まで上昇させ
る。
【００８６】これにより、微生物残留などで固着作用が
劣化した炭素繊維１１、１２の表面を被処理水中に溶出
させて除去し、新たな表面に再生させて微生物の吸着能
力を再生させることが可能となる。
【００８７】このようにして、第２の処理ステップ及び
第３の処理ステップでは炭素繊維１１、１２に固着され
た微生物を死滅させると共に、第４の処理ステップで処
理装置１の排出口４から被処理水を流入させて導入口２
とバルブ１６間に接続した排水管２１から排水してい
る。これにより、死滅し炭素繊維１１、１２に固着され
た微生物を剥離して洗い流し、排水溝に排出することが
できる。また、上述の如き炭素繊維表面の再生処理も実
行するので、次回の第１の処理ステップを実行する際、
炭素繊維１１、１２による良好な微生物固着作用を再現
することが可能となる。
【００８８】（７）水耕栽培システム ここで、本発明の水処理装置１を水耕栽培システム３０
に採用した場合の例を図５を用いて説明する。図５にお
いて養液タンク３６に蓄えられた２次養液（２次養液と
は、栽培床３５で植物に養分が吸収され、養分が薄くな
った養液を云う）は循環ポンプ３７で送り出され、活性
炭などが用いられた濾過タンク３１で有機物などのゴミ
が除去された後、貯液タンク３２に流入し、そこで一旦
貯液される。貯液タンク３２に貯留された養液（被処理
水）は、糸巻きフィルターなどからなるカートリッジフ
ィルター３３に流入し、濾過タンク３１で除去されなか
ったゴミが除去された後、導入口２から水処理装置１内
に流入する。
【００８９】水処理装置１に流入した養液中に繁殖する
菌、特に、栽培床３５中の植物としての作物３８の根を
傷めるフザリウム菌或いは他の細菌など（以降これらを
病原菌と称す）が前記第１の処理ステップで炭素繊維１
１、１２に吸着され、病原菌の取り除かれた養液だけが
水処理装置１の排出口４より養液調整タンク３４に流入
される。そして、例えば１日に１回バルブ１６と流水バ
ルブ２２を閉じて、第２の処理ステップ（電気分解）を
行うことにより、炭素繊維１１、１２に固着された病原
菌は前述の如く至適ｐＨが外れて代謝異常を起こし、増
殖性及び耐熱性が大幅に低下する。
【００９０】このように、養液の電気分解によって病原
菌の増殖性及び耐熱性が低下した後、第３の処理ステッ
プに進み、炭素繊維１１と炭素繊維１２間に交流電圧が
印加され、及び／又は、電気ヒータ９が発熱される。交
流電圧の印加又は電気ヒータ９の発熱でケース７内の養
液の温度は上昇し、病原菌は加熱される。これにより、
代謝異常を起こした病原菌は死滅する。
【００９１】また、水処理装置１は、第３の処理ステッ
プの終了後、バイパスバルブ２０Ａと排水バルブ２１Ａ
とが開放される。これにより、炭素繊維１１、１２に固
着され、死滅した病原菌は排水管２１より排水溝に排出
され、炭素繊維１１、１２は綺麗に洗浄される。尚、４
０は用水（この場合、用水には水道水或いは地下水など
が用いられる）である。即ち、循環経路を循環する養液
は作物３８に吸収され、また、自然蒸発により少なくな
っていくので、少なくなった養液量分の用水４０を補充
することになる。
【００９２】また、栽培床３５内の養液に栽培床３５に
植え付けられた作物３８の生育に不足している養分があ
る場合、肥料調整装置３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ
（この場合、作物３８の生育に不足すると思われるマグ
ネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、銅
（Ｃｕ）、他肥料（養分）などがそれぞれ別々に肥料調
整装置３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ内に収納されて
いる）から不足する養分が選択されて養液調整タンク３
４内に投入される。
【００９３】これにより、養液調整タンク３４内は、栽
培床３５に植え付けられた作物３８の生育に適した養分
を含んだ養液に調整される。そして、作物３８の生育に
適した養分に調整された養液は、養液調整タンク３４か
ら作物３８が植え付けられた栽培床３５に流入し、そこ
で、所定量の養液が作物３８に吸収され、養分が薄くな
った２次養液は排水されて養液タンク３６に戻り、再度
循環ポンプ３７で送り出されリサイクル液として循環を
繰り返す。
【００９４】このように、栽培床３５から出た２次養液
を当該栽培床３５に再循環させる経路中に本発明の水処
理装置１を設けているので、養液及び２次養液が流れる
経路を循環する養液中に含まれる病原菌の至適ｐＨを大
幅にずらし、加熱することが可能となる。これにより、
栽培床３５の循環経路中に生存する病原菌に代謝異常を
起こさせて、代謝異常を起こした病原菌を加熱により死
滅させ、滅菌することができるようになる。
【００９５】また、前述の如き第１の処理ステップを行
うことにより、養液中に含まれるマンガンや鉄などの微
量栄養元素濃度の低下を抑えることが可能となる。これ
により、栽培床３５で栽培する作物３８の鉄やマンガン
欠乏症を防止することができるようになる。また、従来
の殺菌剤を用いた場合に起こり易い毒性物質の残留や蓄
積による作物３８自体および作物３８を食した人畜への
悪影響を阻止することが可能となり、総じて、循環経路
中の病原菌の除去効果を著しく改善することができ、ク
リーンで衛生的な作物３８を栽培することができるよう
になる。
【００９６】尚、実施例では、第１の処理ステップで２
秒乃至１分間隔で両炭素繊維１１、１２に印加する電位
の極性を切り換えたが、請求項１や請求項５の発明では
それに限らず、更に長い間隔（例えば１日に一回や１月
に１回などの長期間も含む）で切り換えて、双方の炭素
繊維１１、１２に、負電位に帯電した微生物及び正電位
に帯電した微生物を固着させるのみの構造のものであっ
てもよい。
【００９７】また、実施例ではケース７内に一対の炭素
繊維１１、１２を設けたが、更に多くの炭素繊維を設け
てもよい。例えば中央に一つの炭素繊維を、その両側に
炭素繊維をそれぞれ設け（合計３個）、中央の炭素繊維
に印加する電位と両側の炭素繊維に印加する電位を所定
間隔で切り換えるものでも有効である。
【００９８】また、最初の実施例では貯水槽からの水道
管などの流水路中に水処理装置１を設けたが、それに限
らず、貯水槽内に直接投入してもよく、また、排水の流
路中に設けても有効である。また、実施例では導電体と
して炭素繊維を用いたが、それに限らず、微生物を収集
可能な導電体であればよい。
【００９９】また、炭素繊維１１、１２に収集して死滅
させた微生物を、水処理装置１の排出口４から被処理水
を流入させて導入口２から流出させることで、バルブ１
６間に接続した排水管２１に排出するようにしたが、導
入口２から被処理水を流入させて排出口４から排出する
ことにより、炭素繊維１１、１２を洗浄するようにして
もよい。
【０１００】また、後者の実施例では本発明の水処理装
置１を、水耕栽培システム３０のカートリッジフィルタ
ー３３と養液調整タンク３４の間に介設したが、これに
限らず、水処理装置１は、養液及び２次養液が循環する
循環経路であればどこに設けても差し支えない。また、
水処理装置１を水耕栽培システム３０に１カ所設けた
が、これに限らず、水処理装置１を養液及び２次養液の
循環経路に２カ所或いはそれ以上設けても本発明は有効
である。
【０１０１】更に、実施例では水耕栽培システムに本発
明の水処理装置を適用したが、それに限らず、塩水魚或
いは淡水魚の養魚場に適用し、塩水や淡水中の雑菌や微
生物を死滅させてもよい。
【０１０２】
【発明の効果】以上詳述した如く請求項１及び請求項５
の発明によれば、被処理水中に含まれる微生物は、両導
電体に収集される。このとき、負電位に帯電している微
生物は正電位とされた一方の導電体に引き寄せられ、正
電位に帯電している微生物は負電位とされた他方の導電
体に引き寄せられる。このような作用により、被処理水
中の微生物を両導電体に円滑且つ効率的に固着し、被処
理水の除菌或いは滅菌処理を迅速に行うことができるよ
うになるものである。
【０１０３】請求項２及び請求項６の発明によれば、上
記に加えて両導電体に印加する電位の極性を２秒乃至１
分の間隔で切り換えるようにしたので、被処理水中に含
まれるマンガンや鉄などの微量栄養元素が酸化される以
前に導電体の電位を切り換えて沈殿を未然に阻止し、或
いは、酸化の初期段階で導電体の電位を切り換えて再び
還元させることができるようになる。これにより、被処
理水中から微量栄養元素が除去される不都合を解消若し
くは抑制することが可能となり、請求項２１の如き水耕
栽培システムにおいては極めて好適なものとなる。
【０１０４】請求項３及び請求項７の発明によれば、先
ず第１の処理ステップで流路を流れる被処理水中の微生
物を請求項１又は請求項２の如く両導電体に固着する。
次に、第２の処理ステップでは被処理水の流通を停止し
て、両導電体の一方に正電位を印加し、他方に負電位を
印加した状態で各導電体に印加する電位を上昇させ、被
処理水の電気分解を行なうので、一方の導電体の表面付
近の被処理水のｐＨは低下し、酸性となる。また、他方
の導電体の表面付近の被処理水のｐＨは上昇し、アルカ
リ性となる。これらにより、両導電体に固着された微生
物周囲の被処理水のｐＨを、微生物の至適ｐＨから大幅
にずらすことができる。また、一方の導電体の表面で次
亜塩素酸も同時に発生する。
【０１０５】微生物は酵素で代謝を行なっているので、
至適ｐＨから外れた被処理水で代謝異常を起こし、増殖
性及び耐熱性が大幅に低下する。これにより、より低い
温度上昇で微生物を死滅させることが可能となる。ま
た、この第２の処理ステップで、ある程度次亜塩素酸に
よる殺菌も行なわれる。
【０１０６】次に、第３の処理ステップでは両導電体間
に交流電圧を印加するので、被処理水は発熱する。この
発熱による温度上昇によって、両導電体に固着され、被
処理水が至適ｐＨから外れて代謝異常を起こしている微
生物は死滅する。以上の作用によりこの発明によれば、
飲食用水や排水などの被処理水を微生物の至適ｐＨから
大きくずらすことにより微生物を低い温度上昇で効率的
に固着・死滅させ、被処理水中の微生物の除去効果を著
しく改善することができるようになる。
【０１０７】請求項４及び請求項８の発明によれば、請
求項３又は請求項７に加えて両導電体に印加する電位の
極性を２秒乃至１分の間隔で切り換えるようにしたの
で、同様に被処理水中に含まれるマンガンや鉄などの微
量栄養元素が酸化される以前に導電体の電位を切り換え
て沈殿を未然に阻止し、或いは、酸化の初期段階で導電
体の電位を切り換えて再び還元させることができるよう
になる。これにより、被処理水中から微量栄養元素が除
去される不都合を解消若しくは抑制することが可能とな
り、請求項２１の如き水耕栽培システムにおいては極め
て好適なものとなる。
【０１０８】請求項９の発明によれば、請求項７又は請
求項８の発明の第３の処理ステップにおいて、被処理水
をヒータにて加熱するので、被処理水は両導電体間に印
加される交流電圧による発熱に加え、ヒータからの加熱
によって迅速に温度上昇するようになる。これにより、
両導電体に固着された微生物をより迅速且つ効果的に死
滅させることが可能となる。
【０１０９】請求項１０の発明によれば、請求項３、請
求項４、請求項７、請求項８又は請求項９の発明の第３
の処理ステップにおいて、両導電体のうちの一方で塩素
及び／又はオゾンを発生させ、他方では活性酸素を発生
させるので、第３の処理ステップで正電位となる導電体
の一方に電気分解により発生する塩素及び／又はオゾン
と、負電位となる他方で電気分解により発生する活性酸
素によっても、微生物を死滅させることができるように
なる。
【０１１０】請求項１１及び請求項１２の発明によれ
ば、先ず第１の処理ステップで流路を流れる被処理水中
の微生物を請求項１又は請求項２の如く両導電体に固着
する。次に、第２の処理ステップでは被処理水の流通を
停止して、両導電体の一方に正電位を印加し、他方に負
電位を印加した状態で各導電体に印加する電位を上昇さ
せ、被処理水の電気分解を行なうので、一方の導電体の
表面付近の被処理水のｐＨは低下し、酸性となる。ま
た、他方の導電体の表面付近の被処理水のｐＨは上昇
し、アルカリ性となる。これらにより、両導電体に固着
された微生物周囲の被処理水のｐＨを、微生物の至適ｐ
Ｈから大幅にずらすことができる。また、一方の導電体
の表面で次亜塩素酸も同時に発生する。
【０１１１】微生物は酵素で代謝を行なっているので、
至適ｐＨから外れた被処理水で代謝異常を起こし、増殖
性及び耐熱性が大幅に低下する。これにより、より低い
温度上昇で微生物を死滅させることが可能となる。ま
た、この第２の処理ステップで、ある程度次亜塩素酸に
よる殺菌も行なわれる。
【０１１２】次に、第３の処理ステップではヒータにて
被処理水を加熱する。この加熱による被処理水の温度上
昇によって、両導電体に固着され、被処理水が至適ｐＨ
から外れて代謝異常を起こしている微生物は死滅する。
以上の作用によりこの発明によれば、飲食用水や排水な
どの被処理水を微生物の至適ｐＨから大きくずらすこと
により微生物を低い温度上昇で効率的に固着・死滅さ
せ、被処理水中の微生物の除去効果を著しく改善するこ
とができるようになる。
【０１１３】請求項１３の発明によれば、請求項９、請
求項１０又は請求項１２の発明に加えて両導電体を上下
に配置し、下側に位置する導電体の下方の被処理水流入
側にヒータを設けたので、ヒータによる被処理水の加熱
は円滑に行われる。また、該ヒータ側から両導電体の上
方の被処理水流出側に各導電体を迂回する被処理水のバ
イパス経路を設けたので、ヒータの発熱によって下側の
導電体の下方に発生する気泡をバイパス経路にて上側の
導電体の上方に移動させ、流出させることができるよう
になり、気泡が下側の導電体下方に溜まって被処理水の
処理が阻害される不都合を回避することが可能となる。
【０１１４】請求項１４の発明によれば、上記に加えて
バイパス経路には両導電体の下方から上方に被処理水を
搬送するポンプを設け、制御装置は、前記第３の処理ス
テップにおいてポンプを運転するようにしたので、ヒー
タの発熱時に導電体の下方に発生する気泡を、円滑に両
導電体の上方に搬送し、流出させることができるように
なる。
【０１１５】請求項１５の発明によれば、請求項１３又
は請求項１４に加えて下側に位置する導電体の下面がバ
イパス経路の入口に向けて高くなるよう傾斜させたの
で、導電体下方に発生した気泡がバイパス経路に入り易
くなり、気泡の処理がより一層円滑化される。
【０１１６】請求項１６の発明によれば、請求項３、請
求項４、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、
請求項１１、請求項１２、請求項１３、請求項１４又は
請求項１５に加えて第３の処理ステップの終了後、両導
電体に収集されて死滅させられた微生物を洗い流せる。
この場合、両導電体が浸漬されている被処理水を排出す
るようにしているので、両導電体に付着した微生物は流
水によって容易に剥離させられる。これにより、両導電
体を清潔で綺麗に保つことができるようになる。
【０１１７】請求項１７の発明によれば、上記各発明に
加えて両導電体を多孔質体としたので、微生物の収集効
果を著しく改善することができるようになり、請求項１
８の発明によれば、それに加えて両導電体を炭素繊維に
て構成したので、第１の処理ステップにおける微生物の
収集効果、並びに、第２の処理ステップにおける電気分
解による被処理水のｐＨを微生物の至適ｐＨからずらす
効果を向上させることができるようになる。
【０１１８】請求項１９の発明によれば、上記に加えて
両導電体を構成する炭素繊維は、パラジウム、白金、イ
リジウム、タンタル、金などの貴金属又はその酸化物若
しくはそれらの混合物が付加されているので、炭素繊維
である両導電体の劣化を抑制し、長寿命化を図ると共に
次亜塩素酸を効率よく発生させることができるようにな
る。
【０１１９】請求項２０の発明によれば、上記各発明に
おいて両導電体の表面を、電気分解により被処理水中に
溶出させる吸着能力再生処理を実行するので、導電体表
面の集菌能力が低下した場合には、この吸着能力再生処
理により、電気分解により導電体表面を溶出させ、微生
物の吸着能力を再生させることが可能となる。
【０１２０】請求項２１の発明によれば、栽培床に養液
を供給して植物栽培を行なうもので、栽培床から出た２
次養液を当該栽培床に再循環させる経路を設け、この経
路中に請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求
項９、請求項１０、請求項１２、請求項１３、請求項１
４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１
８、請求項１９又は請求項２０の水処理装置を介設して
いるので、栽培床の循環経路中に生存する病原菌の至適
ｐＨを大幅にずらし代謝異常を起こさせた後、加熱する
ことによって病原菌を確実に死滅させることが可能とな
る。
【０１２１】これにより、例えば従来のような養液を加
熱する殺菌に対して大量のエネルギーも不要となる。従
って、少ないエネルギーで栽培床内の病原菌を著しく低
減させることができるようになるので、大幅な省エネル
ギー化を図ることができるようになる。また、殺菌剤を
用いた場合に起こり得る毒性物質の残留や蓄積による植
物自体および植物を食した人畜への悪影響を阻止するこ
とができるようになり、クリーンで衛生的な植物を栽培
することができるようになる。
【０１２２】また、請求項２、請求項６及び請求項８の
発明によれば、前述の如く養液中に含まれるマンガンや
鉄などの微量栄養元素濃度の低下を防止若しくは抑制す
ることが可能となり、栽培床で栽培する植物にマンガン
や鉄欠乏症が発生する不都合を防止することが可能とな
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した実施例の水処理装置のブロッ
ク図である。
【図２】図１の水処理装置の第１の処理ステップにおけ
る両炭素繊維への電位の印加状態を説明する図である。
【図３】同じく図１の水処理装置の第１の処理ステップ
における両炭素繊維への電位の印加状態を説明する図で
ある。
【図４】ｐＨと加熱による芽胞菌の殺菌効果を示す図で
ある。
【図５】図１の水処理装置を適用した水耕栽培システム
を説明する図である。
【符号の説明】
１ 処理装置 ２ 導入口 ３ バイパス経路 ４ 排出口 ６ ポンプ ７ ケース ９ 電気ヒータ（ヒータ） １１、１２ 炭素繊維 １４ 給水系 １６ バルブ １７ コントローラ（制御装置） ２０ バイパス配管 ２０Ａ バイパスバルブ ２１ 排水管 ２１Ａ 排水バルブ ２２ 流水バルブ ３０ 水耕栽培システム ３１ 濾過タンク ３２ 貯液タンク ３３ カートリッジフィルター ３４ 養液調整タンク ３５ 栽培床 ３６ 養液タンク ３７ 循環ポンプ ３８ 作物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 1/46 Ｃ０２Ｆ 1/46 Ｚ 1/50 ５１０ 1/50 ５１０Ａ ５２０ ５２０Ｐ ５３１ ５３１Ｍ ５３１Ｒ ５５０ ５５０Ｄ ５５０Ｈ ５６０ ５６０Ｆ 1/76 1/76 Ａ 1/78 1/78 Ｆターム(参考） 2B314 MA26 MA47 MA48 PA11 PA13 PB43 PB54 PD44 PD48 4D034 AA27 CA06 4D050 AA12 AB06 BB02 BB04 BD04 BD06 CA10 4D061 DA02 DA08 DB01 DB09 DB10 EA02 EB01 EB05 EB09 EB26 EB29 EB33 EB39 FA01 GC14 GC16

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも微生物を収集可能な導電体を
    被処理水中に少なくとも一対浸漬すると共に、両導電体
    にそれぞれ異なる極性の電位を印加し、且つ、当該電位
    の極性を所定間隔で切り換えて両導電体に前記微生物を
    吸着することを特徴とする水処理方法。
  2. 【請求項２】 前記両導電体に印加する電位の極性を２
    秒乃至１分の間隔で切り換えることを特徴とする請求項
    １の水処理方法。
  3. 【請求項３】 前記両導電体を前記被処理水の流路中に
    浸漬し、請求項１又は請求項２の方法により両導電体に
    前記微生物を吸着する第１の処理ステップと、 該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を
    停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記両導電体
    の一方に正電位を印加し、他方に負電位を印加した状態
    で各導電体に印加する電位を上昇させ、前記被処理水の
    電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、 該第２の処理ステップの終了後、前記被処理水の存在
    下、前記両導電体間に交流電圧を印加する第３の処理ス
    テップとを含むことを特徴とする水処理方法。
  4. 【請求項４】 前記第３の処理ステップにおいて、前記
    被処理水をヒータにて加熱することを特徴とする請求項
    ３の水処理方法。
  5. 【請求項５】 少なくとも微生物を収集可能とされ、前
    記被処理水中に浸漬される少なくとも一対の導電体と、 両導電体への電位の印加を制御する制御装置とを備え、 該制御装置は、両導電体にそれぞれ異なる極性の電位を
    印加し、且つ、当該電位の極性を所定間隔で切り換えて
    両導電体に前記微生物を吸着することを特徴とする水処
    理装置。
  6. 【請求項６】 前記制御装置は、前記両導電体に印加す
    る電位の極性を２秒乃至１分の間隔で切り換えることを
    特徴とする請求項５の水処理装置。
  7. 【請求項７】 少なくとも微生物を収集可能とされ、被
    処理水の流路中に浸漬される少なくとも一対の導電体
    と、 両導電体への電位の印加を制御すると共に、前記被処理
    水の流通を制御可能とされた制御装置とを備え、 該制御装置は、前記被処理水を流通させている状態で前
    記両導電体にそれぞれ異なる極性の電位を印加し、且
    つ、当該電位の極性を所定間隔で切り換えて両導電体に
    前記微生物を吸着する第１の処理ステップと、 該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を
    停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記両導電体
    の一方に正電位を印加し、他方に負電位を印加した状態
    で各導電体に印加する電位を上昇させて前記被処理水の
    電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、 該第２の処理ステップの終了後、前記被処理水の存在
    下、前記電極と導電体間に交流電圧を印加する第３の処
    理ステップとを実行することを特徴とする水処理装置。
  8. 【請求項８】 前記制御装置は、前記第１の処理ステッ
    プにおいて前記両導電体に印加する電位の極性を２秒乃
    至１分の間隔で切り換えることを特徴とする請求項７の
    水処理装置。
  9. 【請求項９】 前記被処理水を加熱するためのヒータを
    設けると共に、前記制御装置は、前記第３の処理ステッ
    プにおいて前記ヒータに通電することを特徴とする請求
    項７又は請求項８の水処理装置。
  10. 【請求項１０】 前記第３の処理ステップにおいて、前
    記両導電体のうちの一方で塩素及び／又はオゾンを発生
    させ、他方では活性酸素を発生させることを特徴とする
    請求項３、請求項４、請求項７、請求項８又は請求項９
    の水処理方法又は水処理装置。
  11. 【請求項１１】 前記両導電体を前記被処理水の流路中
    に浸漬し、請求項１又は請求項２の方法により両導電体
    に前記微生物を吸着する第１の処理ステップと、 該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を
    停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記両導電体
    の一方に正電位を印加し、他方に負電位を印加した状態
    で各導電体に印加する電位を上昇させ、前記被処理水の
    電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、 該第２の処理ステップの終了後、前記被処理水をヒータ
    にて加熱する第３の処理ステップとを含むことを特徴と
    する水処理方法。
  12. 【請求項１２】 少なくとも微生物を収集可能とされ、
    被処理水の流路中に浸漬される少なくとも一対の導電体
    と、 前記被処理水を加熱するためのヒータと、 前記両導電体への電位の印加を制御すると共に、前記被
    処理水の流通を制御可能とされた制御装置とを備え、 該制御装置は、前記被処理水を流通させている状態で前
    記両導電体にそれぞれ異なる極性の電位を印加し、且
    つ、当該電位の極性を所定間隔で切り換えて両導電体に
    前記微生物を吸着する第１の処理ステップと、 該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を
    停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記両導電体
    の一方に正電位を印加し、他方に負電位を印加した状態
    で各導電体に印加する電位を上昇させて前記被処理水の
    電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、 該第２の処理ステップの終了後、前記ヒータに通電して
    前記被処理水を加熱する第３の処理ステップとを実行す
    ることを特徴とする水処理装置。
  13. 【請求項１３】 前記両導電体を上下に配置し、下側に
    位置する前記導電体の下方の被処理水流入側に前記ヒー
    タを設けると共に、該ヒータ側から前記両導電体の上方
    の被処理水流出側に各導電体を迂回する被処理水のバイ
    パス経路を設けたことを特徴とする請求項９、請求項１
    ０又は請求項１２の水処理装置。
  14. 【請求項１４】 前記バイパス経路には前記両導電体の
    下方から上方に前記被処理水を搬送するポンプを設け、
    前記制御装置は、前記第３の処理ステップにおいて前記
    ポンプを運転することを特徴とする請求項１３の水処理
    装置。
  15. 【請求項１５】 前記下側に位置する導電体の下面が前
    記バイパス経路の入口に向けて高くなるよう傾斜させた
    ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４の水処理装
    置。
  16. 【請求項１６】 前記第３の処理ステップの終了後、前
    記両導電体が浸漬されている前記被処理水を排出する処
    理ステップを含むことを特徴とする請求項３、請求項
    ４、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求
    項１１、請求項１２、請求項１３、請求項１４又は請求
    項１５の水処理方法又は水処理装置。
  17. 【請求項１７】 前記両導電体を多孔質体としたことを
    特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、
    請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、
    請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１３、請
    求項１４、請求項１５又は請求項１６の水処理方法又は
    水処理装置。
  18. 【請求項１８】 前記両導電体を炭素繊維にて構成した
    ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求
    項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求
    項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１
    ３、請求項１４、請求項１５、請求項１６又は請求項１
    ７の水処理方法又は水処理装置。
  19. 【請求項１９】 前記導電体を構成する炭素繊維は、パ
    ラジウム、白金、イリジウム、タンタル、金などの貴金
    属又はその酸化物若しくはそれらの混合物が付加されて
    いることを特徴とする請求項１８の水処理方法又は水処
    理装置。
  20. 【請求項２０】 前記両導電体の表面を、電気分解によ
    り前記被処理水中に溶出させる吸着能力再生処理を実行
    することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、
    請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、
    請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求
    項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項
    １７、請求項１８又は請求項１９の水処理方法又は水処
    理装置。
  21. 【請求項２１】 栽培床に養液を供給して植物栽培を行
    なう水耕栽培システムであって、前記栽培床から出た２
    次養液を当該栽培床に再循環させる経路を設け、この経
    路中に請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求
    項９、請求項１０、請求項１２、請求項１３、請求項１
    ４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１
    ８、請求項１９又は請求項２０の水処理装置を介設した
    ことを特徴とする水耕栽培システム。
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