JP2009297654A - 次亜塩素酸を含有する殺菌水の製造方法とその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な手法により、均質で安定した性能と品質を備えた殺菌水の製造方法とそのための装置を提供すること。
【解決手段】 混合槽１に供給される原水の量又は混合槽１中の水の有効塩素濃度の少なくとも１つに応じて次亜塩素酸ナトリウムをその量を調整しつつ添加すると共に、前記次亜塩素酸ナトリウムの添加量又は混合槽１中の水のｐＨ値の少なくとも１つに応じてｐＨ調整剤をその量を調整しつつ添加し、かつ、前記混合槽１に供給される原水の給水管４または当該混合槽１に、微小気泡乃至ナノバブルを供給すること。
【選択図】図１

Description

本発明は次亜塩素酸を含有する殺菌水の製造方法とその装置に関する。

原水に次亜塩素酸塩、例えば次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）と酸、例えば塩酸（ＨＣｌ）とを添加・混合することにより、水中に殺菌力の強い次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を発生させた殺菌水を生成することは公知である。

しかし乍ら、次亜塩素酸ナトリウムと塩酸が反応すると有毒な塩素ガスが発生して危険であるため、これを解決するために、特定のｐＨ及び残留塩素濃度を保持するよう、給水管路の原水の流量に対する前記次亜塩素酸ナトリウム水溶液及び／又は酸水溶液の添加量を調整して混合する方法が特許文献１，２などにより提案されている。

しかし、上記の方法では、原水の流量に依存して次亜塩素酸ナトリウムと酸の添加量が決められるため、異常運転に対して十分な対処ができない場合がある。例えば、バブルの故障等により次亜塩素酸塩と酸の添加バランスが崩れた場合には塩素ガスが発生する可能性がある。従って、上記の方法では一定の有効塩素濃度とｐＨを有する殺菌水を安定して製造するためには十分とは言い難い。

また、上記の従来方法では、原水と次亜塩素酸ナトリウム，ｐＨ調整剤との混合は、専ら機械的構成の混合器（槽）においてなされているが、混合槽内で、供給される原水に対して添加される次亜鉛素酸ナトリウムとｐＨ調整剤とが均一に攪拌，混合されず、槽内に生成される殺菌水の有効塩素濃度にムラがあったり、ｐＨ値にバラつきがあって均質な性能の殺菌水の生成が実現できていないという問題もある。
特開平１１−１８８０８３号公報 特開２００１−３００５４７号公報

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑み、簡便な手法により、均質で安定した性能と品質を備えた殺菌水の製造方法とそのための装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決することを目的としてなされた本発明による殺菌水の製造方法は、混合槽に供給される原水の量又は混合槽中の水の有効塩素濃度の少なくとも１つに応じて次亜塩素酸ナトリウムをその量を調整しつつ添加すると共に、前記次亜塩素酸ナトリウムの添加量又は混合槽中の水のｐＨ値の少なくとも１つに応じてｐＨ調整剤をその量を調整しつつ添加し、かつ、前記混合槽に供給される原水の給水管または当該混合槽に、微小気泡乃至ナノバブルを供給することを特徴とするものである。

また、上記製造方法を実施するための装置の構成は、連続的に原水が混合槽に供給されると共に、前記供給される水の量又は混合槽中の水の有効塩素濃度の少なくとも１つに応じて次亜塩素酸塩を添加し、かつ、前記次亜塩素酸の添加量又は混合槽中の水のｐＨ値の少なくとも１つに応じてｐＨ調整剤を添加するようにした殺菌水の製造装置において、前記混合槽内の殺菌水全体の有効塩素酸濃度とｐＨ値をほぼ均一にするため、前記原水の供給管又は混合槽に、微小気泡乃至ナノバブル発生装置を接続したことを特徴とするものである。

本発明によれば、混合槽に生成される殺菌水のｐＨ値と有効塩素濃度が、微小気泡乃至ナノバブルの作用により継続的かつ安定に維持されるので、均質で高性能な殺菌水を容易かつ低コストに製造することができる。

次に、本発明方法の実施の形態例について、図１に基づき説明する。図１において、１は混合槽、２は次亜塩素酸塩（以下、便宜上、「Ｘ」ということもある）の貯留タンクであり、通常、次亜塩素酸塩を含む水溶液が収容されている。３はｐＨ調整剤（以下、便宜上、「Ｙ」ということもある）の貯留タンクであり、通常、ｐＨ調整剤を含む水溶液が収容されている。４は原水の給水管であり、この例では送給ポンプ４ａと流量を検知するため流量計５を備えている。

原水は、水道水又は井戸水を精製したものが好ましく、給水管４から混合槽１に供給され、該槽１に付設した温度調節手段６により槽内の水温が７０℃以下、好ましくは２０〜６０℃に維持される。このときＸ水溶液とＹ水溶液は、それらの供給機構７，８を介して混合槽１に供給されて原水に添加される。なお、混合槽１の水温が７０℃を超えると、次亜塩素酸塩の分解が促進されて有効塩素濃度が低下し、安定した殺菌水製造が困難となるので、槽内の水の温度は温度調節手段６により２０〜６０℃に維持する。温度調節手段６には、一例として液体の加温機能と冷却機能を備えたものを用いればよい。

次に、次亜塩素酸塩（Ｘ）の供給機構７とｐＨ調整済（Ｙ）の供給機構８の構成について説明する。
次亜塩素酸塩供給機構７は、次亜塩素酸塩を収容した貯留タンク２と、エアポンプ７ａに流量計７ｂを備えた配管7cにより接続されたＸ供給チャンバ７ｄと、送出管７ｅにより形成されている。２ａはバブル２ｂを備えた前記タンク２と前記供給チャンバ７ｄを繋ぐ配管である。ここで、Ｘ供給チャンバ７ｄは、Ｘの貯留タンク２から送給されたＸを、エアポンプ７ａの吐出圧によって送出管７ｅに送り出し、混合槽１にＸを供給する手段である。Ｘは送給途中でポンプ７ａに触れないので、ポンプ７ａが腐食することはない。

ｐＨ調整剤供給機構８も、前記Ｘの供給機構７と同旨の構成である。すなわち、ｐＨ調整剤を収容した貯留タンク３と、エアポンプ８ａに流量計８ｂを備えた配管８ｃにより接続されたＹ供給チャンバ８ｄと、送出管８ｅにより形成されている。３ａはバブル３ｂを備えた貯留タンク３と前記供給チャンバ８ｄを繋ぐ配管である。ここでも、Ｙ供給チャンバ８ｄは、Ｙの貯留タンク３から送給されたＹを、エアポンプ８ａの吐出圧によって送出管８ｅに送り出し、混合槽１にＹを供給する手段である。このときＹは混合槽１への送給途中でポンプ８ａに触れないので、当該ポンプ８ａが腐食することはない。

９と９１は微小気泡乃至はナノバブルの発生装置で、原水の給水管４の中間部に設けたミキサー４ｂと混合槽１の入口に設けたミキサー１ｃにおいて接続され、給水管４の中の原水又は混合槽１の中の混合液にナノバブルを供給する。本発明において微小気泡乃至ナノバブル発生装置９，９１は、いずれか一方を設けるだけでもよいが、双方とも設けることもある。前記発生装置９，９１は、混合槽１において生成される殺菌水（又は薬液）のＸの濃度やｐＨ度が槽内のどの部分においても均質，均一になるようにするために設けたものである。微小気泡乃至ナノバブル発生装置としては、送出管４又は槽１に対する超音波照射、前記管４又は槽１に設けた回転体の高速回転に伴う液体の圧縮，膨張，渦流の発生、或は、前記管４又は槽１に設けたオリフィスに液を通過させて生じる液体の圧縮，膨張，渦流による微小気泡又はナノバブルの発生手段を用いる。

上記のようにして原水の送給管４又は混合槽１の液中に微小気泡乃至ナノバブルが発生すると、その気泡乃至バブルは、遅くとも槽内において原水と次亜塩素酸ナトリウムとｐＨ調整剤が混合するとき逐次に破裂し、破裂時に生じる負圧によって各成分をよく攪拌混合するので、有効塩素成分とｐＨ調整剤が原水中にほぼ均一に分布することとなり、従って、槽内において生成され殺菌水中の有効塩素成分やｐＨ調整剤にムラが生じることはないから、均質な性能の殺菌水を製造することができる。

本発明においては、 （イ）混合槽１に供給される原水の量及び混合槽１中の水の有効塩素濃度の少なくとも１つに応じて次亜塩素酸塩を添加すること、並びに （ロ）次亜塩素酸の添加量及び混合槽１の中の水のｐＨ値の少なくとも１つに応じてｐＨ調整剤を添加することの両方を行うことにより、所定ｐＨ値及び有効塩素濃度の殺菌水が製造できる。

ここで、混合槽１に供給される原水の量は、フローメーター５により検知でき、混合槽１の中の水の有効塩素濃度は、有効塩素濃度自動測定器1aにより測定できる。また、次亜塩素酸塩の添加量はポンプ４ａの吐出作用による送出管７ｅの流量を流量計７ｆで測定することにより検知でき、混合槽１中の水のｐＨ値は、ｐＨメーター１ｂにより測定できる。

これらの情報は、電気的な制御要素信号として次亜塩素酸塩とｐＨ調整剤の添加量を制御するための制御部１０に伝達し、その制御部１０において演算処理してポンプ７ａ，８ａなどの動作を制御する。これにより、本発明方法を自動化することができる。もちろん、個々の測定を必要に応じて行い、原水とｐＨ調整剤の添加量を制御するようにしてもよい。

本発明に用いられる次亜塩素酸塩としては、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム等のアルカリ金属塩が好ましく、中でも次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。

また、本発明に用いられるｐＨ調節剤としては、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、無機酸又はその塩、有機酸又はその塩等が挙げられる。アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等が挙げられる。無機酸又はその塩としては、塩酸、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム、炭酸マグネシウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウム、ポリリン酸ナトリウム等が挙げられる。有機酸又はその塩としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸等の飽和二塩基酸又はその塩や、フマル酸、マレイン酸等の不飽和二塩基酸又はその塩等が挙げられる。好ましくは飽和二塩基酸又はその塩、より好ましくは炭素数３〜１０の飽和二塩基酸又はその塩であり、特にコハク酸又はその塩が好ましい。

なお、本発明では、次亜塩素酸塩の添加の後にｐＨ調整剤の添加を行うことが、水温の急上昇や塩素ガス発生を防止する点で好ましい。また、本発明では、混合槽中の水が界面活性剤を含有するように、界面活性剤を添加することができる。界面活性剤としては、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤から選ぶことができるが、次亜塩素酸水溶液中で安定なものが使用される。

界面活性剤は、給水管４の中で原水に添加してもよく、混合槽１、又は、タンク２又と３の中に添加してもよい。界面活性剤の供給タンクを別途設けて混合槽１に添加するようにしてもよい。特に、混合槽１又はタンク３の中に添加するのが好ましい。その添加量は、殺菌水の用途等を考慮して最終的に適切な濃度となるように適宜決定される。

次に、図１の本発明装置を用いた殺菌水の製造例について述べる。
まず、水道水を精製して形成した原水を給水管４から、取出口１ｄを閉じた状態で混合槽１（容量300L）に１９６Ｌ供給し、温度調節手段６により水温を３０℃とした。これにＸ供給タンク２より次亜塩素酸ナトリウム水溶液（濃度１重量％）を２Ｌ供給し、次いでＹ供給タンク３よりｐＨ調整剤水溶液（コハク酸濃度１重量％）を２Ｌ供給し、ｐＨ６．３、有効塩素濃度100ppmの殺菌水を得た。

得られた殺菌水は、混合槽１の取出口１ｄを開放して、その殺菌水を取出し適宜の貯留タンクなどに収容する。殺菌水の取出しが終ると混合槽１へ水道水を精製した原水の供給を再開する。その際、混合槽１の中の水のｐＨをｐＨメーター１ｂ（東亜電波工業株式会社製、型番：ＨＭ−３０Ｇ）で、有効塩素濃度を有効塩素濃度自動測定器でそれぞれ測定する。この例では、有効塩素濃度はポンプ７ａの制御手段たる制御部１０に、ｐＨ値のデータはＰ２の制御手段たる制御部10に、それぞれフィードバックされる。

また、給水管４に設置された流量計５により測定された原水の流量データはポンプ７ａの制御部にフィードバックされる。また、ポンプ７ａからの次亜塩素酸ナトリウム水溶液の供給量データはポンプ８ａの制御部１０にフィードバックされる。これらが相互に関連して次亜塩素酸ナトリウム水溶液とｐＨ調整剤水溶液の供給量が制御され、取出口１ｄから得られる殺菌水のｐＨ値と有効塩素濃度が前記の所要値に保持される。

本発明は以上の通りであって、混合槽に連続的に原水を供給し、該混合槽中の水の温度を７０℃以下に維持しつつ当該混合槽に供給される原水の量又は混合槽中の水の有効塩素濃度の少なくとも１つに応じて次亜塩素酸ナトリウムを添加すること、並びに、前記次亜塩素酸ナトリウムの添加量又は混合槽中の水のｐＨ値の少なくとも１つに応じてｐＨ調整剤を添加する殺菌水の生成において、混合槽に供給される原水の給水管、又は、当該混合槽に、微小気泡乃至ナノバブルを供給するようにしたから、生成される殺菌水は微小気泡乃至ナノバブルの破裂作用で原水とＸとＹとが混合槽の内部でよく攪拌，混合され、従って、槽内のどこにおいても均一，均等な有効塩素濃度とｐＨ値の殺菌水を得ることができる。

本発明方法を実施する本発明装置の概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１ 混合槽
２ 次亜塩素酸塩供給タンク
３ ｐＨ調整剤供給タンク
４ 給水管
５ フローメーター
６ 温度調節手段
７ 次亜塩素酸供給機構
８ ｐＨ調整剤供給機構
９，91 ナノバブル供給装置

Claims (3)

1. 混合槽に供給される原水の量又は混合槽中の水の有効塩素濃度の少なくとも１つに応じて次亜塩素酸ナトリウムをその量を調整しつつ添加すると共に、前記次亜塩素酸ナトリウムの添加量又は混合槽中の水のｐＨ値の少なくとも１つに応じてｐＨ調整剤をその量を調整しつつ添加し、かつ、前記混合槽に供給される原水の給水管または当該混合槽に、微小気泡乃至ナノバブルを供給することを特徴とする殺菌水の製造方法。
2. 混合槽の液温は７０℃以下、好ましくは２０℃〜６０℃に維持する請求項１の殺菌水の製造方法。
3. 連続的に原水が混合槽に供給されると共に、前記供給される水の量又は混合槽中の水の有効塩素濃度の少なくとも１つに応じて次亜塩素酸塩を添加し、かつ、前記次亜塩素酸の添加量又は混合槽中の水のｐＨ値の少なくとも１つに応じてｐＨ調整剤を添加するようにした殺菌水の製造装置において、前記混合槽内の殺菌水全体の有効塩素酸濃度とｐＨ値をほぼ均一にするため、前記原水の供給管又は混合槽に、微小気泡乃至ナノバブル発生装置を接続したことを特徴とする殺菌水の製造装置。

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