JP2007083218A

JP2007083218A - 浄水装置とその濾過材の製造方法。

Info

Publication number: JP2007083218A
Application number: JP2005306334A
Authority: JP
Inventors: Chitoshi Jinno; 千年神野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2005-09-22
Publication date: 2007-04-05

Abstract

【課題】地球環境が悪化した現在、生命体の源である水の改質改善は最重要課題である。特に化石燃料である石油石炭の利用が続く限り、有害化学物質の汚染は、さけてとおることができないのが現状である。
現状、水の浄水方法は多岐にわたり市場に出回っているが、水中に溶融している有害化学物質を極限まで分解し取り除く浄水方法は皆無である。
【解決手段】水中に溶融している、有害化学物質を分解させる光触媒原理を応用し、有害化学物質を極限まで分解、短時間で大量の浄水ができる装置と濾材を構成した。これにより、水道水、および自然水を飲料水、食品加工水、植物活性水、魚類の防汚活性水等幅広い用途の安全な水を提供することが可能となった。
【選択図】図１

Description

本発明は、あらゆる水の有害化学物質を分解して、人に安全な水、植物魚類の防汚活性水、自然水を飲料水に浄化する浄水装置に関するもので、特に日常は、水道水、井戸水、雨水を浄化して、生活飲料水、食品加工水、さらに野菜、ハウス、水耕、芝、花栽培、鮮度保持水等の植物活性水としての利用、また魚類の活性防汚循環水、水産加工水として、その他水族館、プール、銭湯、山小屋、離島等浄水設備のない場所での飲料水として、緊急災害時は地域の飲料水、生活水の確保に活用できる浄水装置に関するものである。

近年、地球の自然環境の悪化から、大気汚染、土壌汚染、水質汚染が急速に進み、大変深刻化している。特に水はすべての生命体の源であるため水質汚染は、大変難しい問題をかかえているのが現状である。
まず、大気汚染によるＣＯ_２、ＮＯ_Ｘ，ＳＯ_Ｘによる酸性雨、土壌汚染による窒素成分からなる硝酸塩、亜硝酸水、水質汚染による有害化学物質、環境ホルモンやダイオキシン等、多くの有害化学物質が、自然水に溶融しているため、自然水を安心して飲むことができない。また、現状の日本の水道水中の塩素は、厚生労働省の水質基準ではなく、衛生上の措置としての法律で定められた遊離残留塩素０．１ｐｐｍ以上結合残留塩素０．４ｐｐｍ以下として給水されているため、残留塩素によるカルキ臭が強く、また塩素は水中の有機物と反応して発ガン性物質であるトリハロメタン、クロロホルム、ブロモジクロロメタン、ジブロモクロロメタン、さらにクリプトスポリジウム等の単細胞生物（線虫の一種）を生成し、後者のクリプトスポリジウムは、塩素消毒では死滅しない。

このような水道水や自然水を安全な水として利用するため、従来より木炭、ヤシガラ、活性炭、麦飯石、ポーラスセラミック等の濾材を通過させて吸着する浄水方法。また磁石などで作った磁界の中を通して作成した磁化水、水中で電気が流れないようにした電界の中で生成した電子水、逆浸透膜を通過させて浄水を得る方法。近年では光触媒で浄水を得る方法がある。しかし吸着させる濾材は長期にわたる効果がなく短時間で取換えが心要となり、また磁化水電子水はクラスターが小さくなり、酸化還元電位は下がるが、どちらも特に水の化学成分が変わらず、有害化学物質を分解する効果は全く望めない。現状の光触媒浄水機は、浄化能力が低く構造が複雑で故障が多く、高価なため普及しないのが現状である。

一方、特開２０００−３２５９７０号公報において光触媒浄水装置で太陽光、ブラックライトを照射して、浄水を得る浄化法が開示されているが、この浄化法は、光（紫外線）の照射面が小さいため、有害化学物質の分解効率および浄水能力が低く、装置が複雑で、故障が多く、高価なため大きな問題がある。

本発明の目的は、上述した課題を解消して、今後ますます自然環境が悪化する中では有害化学物質の水中溶融はさけて通れないため、人工的に触媒濾材を使用して有害化学物質を効率的に分解させ、安心して飲める水、また植物活性、魚類養殖活性防汚水、災害時の安全な水を、造水することのできる、浄水装置と濾材を提供しようとするものである。

本発明は光触媒原理の浄水装置に関連するため、現状の光触媒浄水装置の問題点を解決するため、特開２００２−５２３８６号公報の浄水方法および浄水器、特開２０００−３２５９７０号公報の光触媒浄水装置を改良して、以下の構成で浄水装置と濾材を開発した。
まず、１）多機能型光触媒濾材の開発をすること、２）浄水能力を高めること、３）濾材前面に直射光が照射できること、４）紫外線４００ｎｍの波長が１００％濾材に到達すること、５）濾材と水が循環中長く接すること、６）太陽・風力発電で循環できること、７）電気のないところで利用できること、８）シンプルで故障のないこと、９）用途目的別に濾材の種類を変えること、１０）無光で光触媒能を発揮できる濾材を併用すること、１１）装置の価格が安いことを目標にした。

本発明で、上述の課題をすべて解決するため、下述のとおり構成した。
１）多穴質に担持された遠赤外線光触媒濾材を多量使用した。２）濾材と水の接する時間を長くした。３）濾材全面に光が直射することのできる構造にした。４）濾材を樋に浅く平面に敷き詰めた。５）階段式に樋を構成した。６）水中ポンプが小さな電圧で循環できるようにした。７）太陽光・風力発電にした。８）装置全体をシンプルな構造にした。９）用途目的別に濾材を変えた。１０）遠赤外線酵素触媒を使用した。１１）装置全体を安価で製作できる簡単な構造にした。

本発明では、太陽光（紫外線）による光触媒の分解原理から、多機能型遠赤外線導電光触媒濾材にして分解効率を高め、太陽光が濾材に照射する面積を最大限にし、浄水装置の濾材を平面に敷き詰め、階段方式で長時間光の照射を受けながら水が濾材に接する浄化方法で、特開２０００−３２５９７０号公報と比較し、有害化学物質の分解率が１２８倍となり短時間で大量の水が浄水できる。また、夜間は光が無きため、無光で分解浄水する遠赤外線酵素触媒濾材を併用したため浄水能力は、特開２０００−３２５９７０号公報と比較して日産の浄水能力が２００倍となった。

本発明では、浄水に使用する電力を省力化するため、太陽光・風力発電を利用し、わずかな電圧（８ボルト）で水を循環させ、浄水装置の高さを１．５ｍに制限、その構成の中で流量６ｌ／分（８，６４０ｌ／２４時間）の最大の浄水量を得ることができ、電力のない場所でも利用できることが可能となり用途が拡大した。

本発明の浄水対象となる原水は、水道水以外の自然水として井戸水、河川水、湖水、雨水、海水等であるが、浄水された水を分析すると、水道水の場合、カルキはモチロンのこと、塩素と反応してできる副生物のトリハロメタン、クロロホルム、ブロモジクロロメタン、ジブロモクロロメタン等が極限まで分解され、また自然水中の硝酸塩、亜硝酸も分解し、無臭の殺菌水となり、酸化還元電位／ＯＲＰは±５０で安定している。本発明で浄水された水は水道水、自然水共厚生労働省認定の水質基準を大きくクリアーした飲料水となった。

本発明で浄水された水は、野菜の鮮度保持水、農業関連の野菜、ハウス、水耕、芝、花栽培の生育活性水、また水産関連の魚類養殖の活性および防汚水、雨水貯蔵の飲料水、緊急災害時の地域の飲料水としての利用が確認された。

本発明で製作した浄水濾材を水族館で使用したところ、水の防汚、ガラスの防藻効果、魚の活性と病気がなくなることが確認された。

本発明で製作した浄水濾材を、田、畑、植木鉢、芝、ハウス栽培等の表層土壌に散布したところ、農業肥料を使用しないで活性することが確認された。

本発明のポイントは、光触媒の原理、遠赤外線の導電原理、酵素の分解原理を併用して多機能化し、水中に溶融している有害化学物質を短時間で分解、遠赤外線で酸化還元電位を下げ、酵素で水質の改善をさせる、高機能濾材を多量に使用し、紫外線の波長４００ｎｍが濾材に１００％到達し、その濾材に接しながら水が流れる構造であることが重要で、浄水装置の形状を図２のとおり構成した。

図２に示すように、樋を階段式、樋の全長を１２メートルに構成し、循環水を上部樋より下部樋に自然落下させ、樋の中の浄水濾材は、１０〜２０ｍｍ厚に敷き詰め、水の通過高を２０ｍｍ以内にすることで、光が照射されている濾材に触る時間を長くして分解能力を向上させた。

図２に示すように、循環タンクの高さを１，０００ｍｍ、その上に浄水装置（高さ５００ｍｍ）を設置して全高１，５００ｍｍの高さに制限し、浄水された水が樋の最下部よりタンク内に自然落下、そのタンク内の水を太陽光および風力で発電した電気を利用して、電圧８ボルトの水中ポンプで最上部の樋にくみあげ、浄水中は上部樋から下部の樋に自然落下させ、シンプルな故障のない装置とした。

本発明に使用する基材は、無機質で、０．５ｍｍ〜２０ｍｍの粒度を使用、基材に担持する固着剤は、特願２００５−２５５７００の高分子シリカ系水性無機質塗料を使用し、各触媒をポーラスに担持させて分解力を上げ、また無光で酸化チタン能を有する濾材は基材に遠赤外線酵素触媒を担持させ、酵素２Ｎａ_２ＣＯ_３・３Ｈ_２Ｏが分解時、二酸化炭素・水・酸素に分解することにより、活性酸素を発生させて有機物を分解する機能、さらに光を照射すると、酸化還元電位が−５０ｍＶの還元水になるため、遠赤外線光触媒と併用して、浄水能力を高めることを特徴とするものである。

本発明の浄水装置に、５ｍｍφの遠赤外線光触媒濾材を５０％、５ｍｍφの遠赤外線酵素触媒を５０％混合して、１樋に２ｋｇ１０段に２０ｋｇ長さ１０メートルに平面に敷き詰め、水道水、河川水、井戸水、雨水、等を屋外で２４時間循環させて浄水し、その水を、１年間植物（野菜の葉物、トマト、ナス、ピーマン、イチゴハウス、花、芝栽培）に散水、また水耕栽培の循環水として利用し、その間一切肥料、農薬を与えないで、生育状況を比較したところ活性度は全く違うことを確認した。
また浄水された水は厚生労働省認定の水質基準を大きくクリアーした飲料水となっているため、緊急災害時地域の飲料水とし使用できることが確認された。

本発明の浄水装置に、中粒サンゴに担持した遠赤外線酵素触媒濾材を１００％使用して、養殖魚、および水族館の底砂または濾材として１年間使用したところ、水の防汚性、防藻性、魚の活性が確認された。

本発明の遠赤外線光触媒濾材と遠赤外線酵素触媒濾材を、０．５ｍｍの天然石粒に担持、１：１で配合して、田畑、植木、花鉢、芝等の表層土壌に１平米５００ｇ散布して１年間、生育状況をブランクと比較しながら観察したところ、農薬、肥料を施さなくても生育の活性が全く異なり経済効果が大であることが確認された。

本発明で浄水された水の水質検査は下表のとおりである。

本発明の浄水装置に５ｍｍφの遠赤外線光触媒濾材を１００％使用して、浄水された水をセメントの固化水として実験したところ、水のクラスターが小さいこと、還元水であること、有機物が少ないことから従来のコンクリートと比較して、高強度、耐吸水性、耐収縮性、耐凍害性、鉄筋の防錆効果等が確認され、今後の研究の余地を残した。

本発明の浄水装置および濾材は１０年間の歳月をかけて研究開発し、その効果を各分野で実験して、最良の結果を得ていることから、産業上高い経済効果が有り、浄水装置がシンプルで安価なことから、世界的に利用される可能性は大である。

この発明のブロック図この発明の浄水装置の断面図

符号の説明

１樋８蓄電装置
２濾材９汲上げホース
３防虫ネット１０水中ポンプ
４防埃、紫外線透過板１１原水入口
５浄水タンク１２浄水出口
６風力発電用ポール１３循環水落下口
７太陽光、風力発電機

Claims

水道水および水道水以外の自然水を、濾過装置を通過させることにより、浄水を得ることを特徴とする浄水装置。
太陽光、風力を利用した電気エネルギーで、水を循環させる請求項１記載の浄水装置。
太陽光の紫外線による水の浄化、と無光で水の浄化を得ることのできる請求項１、２記載の浄水装置。
浄水方法で濾材に接する水の流れを、上部より下部に自然に流れる、階段方式で浄水できる、請求項１〜３記載の浄水装置。
浄水濾材は、太陽光（紫外線）に反応する遠赤外線光触媒濾材と光に関係なく無光で浄水できる、遠赤外線酵素触媒を併用した濾材を利用した請求項１〜４記載の浄水装置。
浄水濾材は利用目的により、遠赤外線光触媒、遠赤外線酵素触媒の混合比率を変えて、飲料水、植物活性、魚類活性、防災用水、セメント固化水等に分類して使用する請求項１〜５記載の浄水装置。
浄水濾材に使用する基材は、天然石粒、ガラス粒、セラミック粒、ゼオライト粒、天然軽石粒、パーライト粒、サンゴ粒、産業廃棄物粒等で、特に種類と粒度は限定しないで、遠赤外線光触媒、遠赤外線酵素触媒を担持させた濾材を使用した請求項１〜６記載の浄水装置。
浄水目的により、浄水濾材を遠赤外線光触媒、遠赤外線酵素触媒以外にミネラルを補充する濾材、またフィルターを使用することができる請求項１〜７記載の浄水装置。