JP2023121879A - 固形薬剤、固形薬剤の製造方法、及びそれを用いた水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薬剤が水に触れた際に、薬剤の膨張を抑制可能な固形薬剤、固形薬剤の製造方法、及びそれを用いた水処理装置を提供する。【解決手段】固形薬剤１は、凝集剤２と、賦形剤３と、効能部と、結合剤４と、を備える。凝集剤２は、水溶性であり、被処理水中の微粒子と作用する。賦形剤３は、水溶性であり、凝集剤２の成形性を向上させる。効能部は、凝集剤と賦形剤とを含んで構成される。結合剤４は、水溶性であり、効能部の接着性を向上させる。【選択図】図１

Description

本発明は、固形薬剤、固形薬剤の製造方法、及びそれを用いた水処理装置に関するものである。

水中の微粒子を除去する水処理の方法として、従来、凝集剤を用いて微粒子を粗大化させる水処理方法が知られている。具体的には、凝集剤の凝集作用を用いて微粒子を含むフロックを形成し、フロックを濾過装置等によって除去することで、浄水を得る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

一般的に、凝集剤を凝集処理に用いる場合には、液体である凝集剤溶液を、ポンプを用いて被処理水に注入する。しかし、この方法は、使用するポンプが高価であることから、被処理水の浄化にコストが掛かるという問題がある。また、凝集剤溶液を貯蔵するために大型のタンクが必要となり、水処理装置全体が大型化するという問題がある。

そこで、凝集剤を固形化することで、上記２つの問題を解決することを検討した。しかし、凝集剤は、水に完全に溶解させた後にポンプで注入することが前提であるため、凝集剤が素早く溶解するように構成されている。このため、固形の凝集剤を、被処理水に連続的に少しずつ溶解させることができないという問題や、凝集剤濃度が安定せず適切に微粒子除去を行うことができないという問題がある。

ここで、従来の固形薬剤として、水溶性の薬剤の有効濃度を長期間に亘って持続させる固形薬剤が知られている。(例えば、特許文献２，３参照)。

特開２００６－２１８３８８号公報 公告昭４８―２７７５号公報 特開平７―１３６６６４号公報

上記特許文献２に開示された殺生物製剤では、有効成分である水溶性殺傷物質に、非水溶性物質であるロウ状物質と、水溶性物質であるポリエチレングリコールとを配合し、薬剤を固形化成形する。したがって、殺生物製剤を水に溶解させた際、ロウ状物質が溶解せず、溶液中に蓄積する。そのため、濾過装置などに適用した場合には、濾過材の閉塞が生じる等の課題がある。また、分子量の大きいポリエチレングリコールを用いており、殺生物製剤を水に溶解させた際に、膨張する可能性があり、表面積が変動することから水溶性殺傷物質を一定濃度で徐々に放出することが困難である。

また、上記特許文献３に開示された排水処理方法では、溶解性の脂肪酸エステルを配合し、薬剤を固形化成形する。脂肪酸エステルとして疎水基の分子量が大きな物質を用いると、固形化薬剤を水に溶解させた際、薬剤全体が膨張する。そのため、濾過装置などに適用した場合には、膨張した薬剤の濾過材への固着や、膨張した薬剤による濾過材の閉塞が生じる等の課題がある。

上記のような課題から、凝集剤を用いて水中の微粒子を粗大化し、濾過により微粒子を除去する水処理用途に適用可能な、固形薬剤を作製することは困難であった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、水に触れた際に膨張率を抑えることができ、且つ、薬剤成分が溶解する固形薬剤、固形薬剤の簡便な製造方法、及びそれを用いた水処理装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明に係る固形薬剤は、被処理水中の微粒子と作用する水溶性の凝集剤と、凝集剤の成形性を向上させる水溶性の賦形剤と、凝集剤と賦形剤とを含んで構成される効能部と、効能部の膨張を抑制する水溶性の結合剤と、を備えている。

また、この目的を達成するために、本発明に係る固形薬剤の製造方法は、被処理水中の微粒子に作用する凝集剤と、凝集剤の成形性を向上させる賦形剤と、凝集剤と賦形剤とを含んで構成される効能部の膨張を抑制する結合剤と、を撹拌し混合体とする混合工程と、混合体に溶媒を添加する湿潤工程と、溶媒中で混合体を撹拌する造粒工程と、溶媒を蒸発させ、固体を得る蒸発工程と、固体に圧力を加える成形工程と、を含む。

また、この目的を達成するために、本発明に係る水処理装置は、本発明に係る固形薬剤を備える。

本開示によれば、固形薬剤が水に触れた際に、固形薬剤の膨張を抑えることができ、薬剤成分が溶解する固形薬剤、固形薬剤の簡便な製造方法、及びそれを用いた水処理装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る固形薬剤の模式図である。 図２は、本発明に係る固形薬剤を製造する際に用いられる金型の模式図である。 図３は、固形薬剤の製造方法を示すフロー図である。 図４は、本発明に係る水処理装置の模式図である。 図５は、実施例及び比較例に用いた固形薬剤１の試験タブレットの模式図である。 図６は、実施例１ａ～４ａ、比較例１、及び比較例２ａにおける固形薬剤の詳細条件及び膨張率測定結果を示す図である。 図７は、実施例１ｂ～４ｂ、比較例１、及び比較例２ｂにおける固形薬剤の詳細条件及び膨張率測定結果を示す図である。 図８は、実施例１ａ～４ａ、比較例１、及び比較例２ａにおける凝集剤濃度測定結果を示す図である。 図９は、実施例１ｂ～４ｂ、比較例１、及び比較例２ｂにおける凝集剤濃度測定結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

（実施の形態１）
図１を参照して、本実施の形態１に係る固形薬剤１について説明する。図１は本発明に係る固形薬剤１の模式図である。

固形薬剤１は、主に水処理用途として用いられ、水中の微粒子に作用する。水処理の方法として、例えば、被処理水に固形薬剤１を添加する。被処理水に懸濁している微粒子は負に帯電しているため、正電荷を有する固形薬剤１を用いた場合、固形薬剤１の電気中和作用により、懸濁微粒子と固形薬剤１が凝集しフロックが形成される。そして、生成したフロックを沈殿あるいは濾過等により被処理水から除去することで、被処理水から懸濁微粒子を除去し、浄水を得ることが可能である。

なお、微粒子とは、例えば砂、シルト、粘土や酸化鉄粒子等が挙げられるが、これらに特に限定されることはなく、被処理水中に含まれる粒子であれば除去対象となる。

本実施の形態１の固形薬剤１は、図１に示すように、凝集剤２と、賦形剤３と、結合剤４と、を有して構成される。凝集剤２、賦形剤３、結合剤４には、いずれも水溶性の薬剤を用いる。つまり固形薬剤１は、全体として高い水溶性を有する。したがって、固形薬剤１を、フロック濾過法などを行う水処理装置に用いた場合に、薬剤成分が容易に溶解する。このため、難溶性を理由として溶け残った薬剤成分により濾過材が閉塞するという問題を抑制できる。

凝集剤２は、被処理水中の微粒子と作用してフロックを形成する。凝集剤２は、水溶性の薬剤であり、水処理用途において、固形薬剤１の有効成分として作用する。

凝集剤２は、その形態は問わないが、固形薬剤１の製造工程における取扱いの容易さ等の観点から、液体よりも固体が好ましい。

凝集剤２として、無機凝結剤、有機凝結剤、及び高分子凝集剤のうち、少なくとも１種を用いる。凝集剤２には、水処理用途において、電荷中和作用の観点から、分子構造中に正電荷を有する薬剤を用いることが好ましい。正電荷を有する薬剤を用いることにより、負に帯電している微粒子に対し、電荷中和を行うことができ、微粒子同士を凝結あるいは凝集させ、フロックを形成させることができる。

有機凝結剤として、例えば、ポリＤＡＤＭＡＣ、ポリアミン、及びジシアンジアミド系高分子等を用いることができる。ポリアミンとして、例えば、ポリエチレンイミンを用いることができる。また、ジシアンジアミド系高分子として、例えば、ポリジシアンジアミドと塩化アンモニウムの反応物を用いることができる。

無機凝結剤として、例えば、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄等を用いることができる。

高分子凝集剤として、カチオン性の高分子凝集剤を用いることが好ましく、例えば、ポリメタクリル酸ジメチルアミノエチル等を用いることができる。

なお、有機凝結剤及び無機凝結剤は、比較的低分子量（重量平均分子量1万以下）であるため、負に帯電している微粒子に対して電荷中和作用を起こし、微粒子の集合体である微細フロックを形成する。この反応は凝結反応と呼ばれ、水処理を行う際に、基礎フロックを生成する第一段階の方法として用いることができる。一方、高分子凝集剤は、生成した微細フロックを吸着して連結させる架橋作用を起こし、複数の微細フロックを含む粗大フロックを形成する。この反応は架橋反応と呼ばれ、水処理を行う際に、粗大フロックを形成し、凝集沈降反応によって、濁質を含む汚れ成分を取り除く方法として用いることができる。したがって、有機凝結剤または無機凝結剤と、高分子凝集剤を併用することも可能であり、有機凝結剤と無機凝結剤と高分子凝集剤を併用することも可能である。

固形薬剤１に対する凝集剤２の含有量は、１～３０重量％、好ましくは１～２０重量％である。凝集剤２の含有量が上記範囲内にあると、使用初期から凝集剤２の一部と被処理水が接触することができ、凝集剤成分の過剰な溶出を抑えることができるため好ましい。

賦形剤３は、凝集剤２の成形性、つまり製造上における性状及び特性を向上させる水溶性の薬剤である。性状とは、例えば、粉体流、錠剤圧縮強度、湿潤・乾燥顆粒形成、均一性等である。特性とは、例えば、含量均一性、粉末化、溶解、錠剤の完全性、もろさ、物理的・化学的安定性等である。具体的には、凝集剤２のような有効成分のみで固形薬剤１を成形した場合、固形薬剤１の成形性は有効成分のみのもろさや溶解性に依存してしまう。そのため、固形薬剤１の成形が困難であるといった課題や、固形薬剤１がすぐに溶解してしまう等の課題が生じる。したがって、賦形剤３を配合することにより、固形薬剤１全体の成形性を向上させることができる。

賦形剤３は、水溶性の二糖以上の糖類を含み、その形態は問わないが、固形薬剤１の製造工程における取扱いの容易さ等の観点から、液体よりも固体が好ましい。

賦形剤３の主成分として、例えば、ラクトース、水溶性でんぷん、水溶性セルロース、グアーガム、タマリンドガム等を用いることができる。

固形薬剤１に対する賦形剤３の含有量は、５０～９８重量％とし、好ましくは６０～９８重量％である。賦形剤３の含有量が上記範囲内にあると、被処理水に対する凝集剤２の溶解性を低減でき、長期間凝集剤成分を溶出させることができる。したがって、長期間（例えば２週間）にわたり、固形薬剤１の形状を保持しつつ、凝集剤成分を適切な量で継続的に溶出させることができるため好ましい。

凝集剤２及び賦形剤３は、被処理水中の微粒子に対して凝結反応あるいは凝集反応を行う効能部を形成する。

結合剤４は、粘性を有する水溶性の薬剤である。結合剤４は、凝集剤２及び賦形剤３の接着性を向上させる。したがって、結合剤４を配合することにより、効能部の接着性が向上し、固形薬剤１の硬度が向上する。

結合剤４は、セルロース系高分子、ビニル系高分子を含み、その形態は問わないが、固形薬剤１の製造工程における取扱いの容易さ等の観点から、液体よりも固体が好ましい。

結合剤４は、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース等を用いることができる。接着性や粘性等のハンドリング性の観点から、ポリビニルアルコールを用いるのが好ましい。また、ポリビニルアルコールを用いる場合、鹸化度は８０～９５％であることが好ましい。鹸化度が８０～９５％であれば、流動性が高く、粘性が低い性質となるため、凝集剤２及び賦形剤３が結合剤４によって均一に接着しやすくなるためである。

結合剤４は、固形薬剤１の製造工程における取扱いの容易さなどの観点から、粘度２０～１１０ｍＰａ（４％、２０℃）であることが好ましい。

固形薬剤１に対する結合剤４の含有量は、１～２０重量％、好ましくは１～１０重量％である。結合剤４の含有量が上記範囲内にあると、結合剤４によって、凝集剤２、賦形剤３、及び結合剤４の各薬剤成分が接着し、膨張しやすい賦形剤３の表面積が低下する。したがって、固形薬剤１を被処理水に添加した場合に、賦形剤３の被処理水への露出面積が小さくなり、固形薬剤１全体の膨張率を抑えることが可能となる。したがって、長期間（例えば２週間）にわたり、固形薬剤１の形状を保持しつつ、凝集剤成分を一定濃度で溶出させることができるため好ましい。また、膨張を抑制できるため、濾過装置などに適用した場合には、膨張した薬剤の濾材への固着や、膨張した薬剤による濾過装置の閉塞が生じる、等の問題の発生を抑制できる。

また、固形薬剤１は、凝集剤２、賦形剤３、結合剤４のそれぞれの含有割合の合計が１００重量％を超過しないように配合比を設定し、その配合比を任意に変更可能である。また、必要に応じて添加物等を配合してもよいが、例えば、セルロース、カルボキシメチルセルロース、コーンスターチ、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等の固形薬剤１の形状の崩壊を促進する成分を配合すると、固形薬剤１が速やかに崩壊し、長期にわたり凝集剤を徐放する固形薬剤１とすることが困難であるため、好ましくない。

なお、凝集剤２、賦形剤３、結合剤４のそれぞれについて、製造工程における取扱いの容易さ等を考慮し、固体より液体を用いることが好ましいとしたが、３成分すべてを液体とした場合には、水処理用途においては、賦形剤３及び結合剤４を加える必要はなく、従来技術に示した、ポンプを用いて被処理水に液体の凝集剤を添加する手法となる。したがって、凝集剤２、賦形剤３、結合剤４の３成分のうち、少なくとも１種類は固体の原料を用いて固形薬剤１を構成する。具体的には、配合割合が最も高い成分を固体とすることが好ましい。

（固形薬剤の製造方法）
次に、図２及び図３を参照して、本実施の形態１に係る固形薬剤１の製造方法について説明する。図２は、本発明に係る固形薬剤１を製造する際に用いられる金型５の模式図である。図３は、固形薬剤１の製造方法を示すフロー図である。

本実施の形態１の固形薬剤１は、凝集剤２と、賦形剤３と、結合剤４とを混合した混合物を、金型５を用いて、加圧して錠剤状とすることによって製造することができる。

金型５は、金型５ａと金型５ｂを有して構成される。

金型５ａは、製造時に固形薬剤１の原料が投入される部材である。金型５ａは、内部空間６を有する筒状の部材であり、筒状部の少なくとも一端が開口している。

内部空間６の直径Ｄ１は、固形薬剤１の直径と略一致する。金型５ａの内部空間６に固形薬剤１の原料が投入される。内部空間６の形状により、固形薬剤１の形状が決定される。

金型５ｂは、加圧部７と基部８を有し、金型５ａの内部空間６と篏合する。

加圧部７は、金型５ａの開口に挿し込まれ、固形薬剤１の原料を加圧する部材である。加圧部７の直径Ｄ２は、内部空間６の直径Ｄ１と略一致し、内部空間６への挿入及び取り出しが可能な直径とする。

基部８は、加圧部７と一体に成形され、加圧部７に圧力を伝達する部材である。

なお、金型５ａ及び金型５ｂの素材は、特に限定されず、金属であってもよいし、樹脂であってもよい。

図３を用いて、固形薬剤１の製造方法について説明する。

より具体的には、まず、凝集剤２と、賦形剤３と、結合剤４と、を秤量し、混合することにより、混合物を調製する（混合工程：ステップＳ１）。混合方法は特に限定されないが、固形薬剤１中での各成分の偏在を抑制し分散して存在させるために、撹拌機を用いて攪拌することが好ましい。なお、以降では、凝集剤２、賦形剤３、結合剤４の３成分をまとめて「各成分」と記載することがある。

攪拌速度は特に指定は無いが、５００ｒｐｍ～３００００ｒｐｍが好ましく、より好ましくは１５０００～２５０００ｒｐｍである。攪拌速度が５００ｒｐｍ未満の場合には、凝集剤２と、賦形剤３と、結合剤４とが十分に混合されておらず、各成分が偏在する可能性がある。攪拌速度が３００００ｒｐｍ以上の場合には、攪拌速度が速いため、粉体の分散性が著しく低下し、各成分が偏在する可能性がある。

混合物の混合方法として、例えば、小型撹拌機、ミル、粉体混合機などを用いた混合を行うことができる。

混合工程での混合時間は、例えば、３０秒～３分とするのが好ましく、より好ましくは１分である。混合時間が３０秒未満の場合には、凝集剤２と、賦形剤３と、結合剤４とが十分に混合されておらず、各成分が偏在する可能性がある。混合時間が３分以上の場合には、過剰な混合となり、製造工程全体に要する時間が長期化してしまう。また、長時間の攪拌は、凝集剤２と、賦形剤３と、結合剤４との衝突回数が多くなることで微細化し、粉体の流動性が悪化する。したがって、金型５ａに投入する際に各成分が偏在する可能性がある。 次に、混合体を湿潤させるために、混合体に溶媒を添加する（湿潤工程：ステップＳ２）。溶媒として、例えば、水、あるいはエタノール、アセトン、ヘキサンなどの揮発性の有機溶媒を用いることができ、揮発性の有機溶媒が好ましい。揮発性の有機溶媒を用いることで、後述する溶媒の蒸発（蒸発工程：ステップＳ４）において、工程時間を短縮することができる。

溶媒の添加量は、固形薬剤１に対して１～３０重量％、好ましくは、２０～３０重量％である。溶媒の添加量が上記範囲内にあると、後述する混合体の攪拌（造粒工程：ステップＳ３）において、各成分が均一に湿潤し、各成分の粒子同士あるいは各成分間での粒子の結合力が上昇する。

なお、湿潤工程は必須の工程ではないが、湿潤工程により、各成分の粒子同士あるいは各成分間での粒子同士の結合性を向上させるために、湿潤工程を行うことが好ましい。固体である結合剤４を湿潤させることで、結合剤４に接着性を付与し、各成分の粒子同士あるいは各成分間での粒子同士の結合性を上昇させることができる。

そして、混合体を溶媒中で撹拌する（造粒工程：ステップＳ３）。造粒工程により、凝集剤２の周囲に結合剤４が付着し、結合剤４により凝集剤２と賦形剤３とが密着して一体となった粒状の物質として存在することができる。

造粒工程での撹拌時間は、例えば、３０秒～１分とするのが好ましい。撹拌時間が３０秒未満の場合には、凝集剤２の周囲に結合剤４が十分に付着しておらず、凝集剤２と賦形剤３との接着性が不十分な可能性がある。撹拌時間が３分以上の場合には、生成した粒状物質中の結合剤４の接着力が弱まり、粒状物質が崩壊し、再度各成分が独立した粒子に戻ってしまう可能性がある。

次に、溶媒を揮発させ、凝集剤２と賦形剤３と結合剤４を含む混合固体を得る（蒸発工程：ステップＳ４）。得られた混合固体は、固形薬剤１の原料となる。

そして混合固体に圧力を加え成形することにより、固形薬剤１を得る（成形工程：ステップＳ５）。

成形工程の詳細な手順を説明する。まず、造粒工程により得られた凝集剤２と賦形剤３と結合剤４とを含む混合固体を金型５ａの内部に充填する。当該混合固体を金型５ａに充填した後、金型５ａの開口の一端から金型５ｂを挿し込み、混合固体に圧力を加える。これにより、混合固体が圧縮され、混合固体中の空隙が除去されて緻密化する。なお、混合物の加圧条件は特に限定されず、固形薬剤１が所望の密度になるように調整することができ、例えば、混合固体を、室温条件下、１～１００ＭＰａの圧力で加圧することが好ましい。

そして、金型５ａの内部から成型体を取り出すことにより、固形薬剤１を得ることができる。

以上の製造方法により、凝集剤２と賦形剤３と結合剤４を原料として、固形薬剤１を得ることができる。

（実施の形態２）
次に、図４を参照して、本実施の形態２に係る水処理装置１１について説明する。図４は本発明に係る水処理装置１１の模式図である。

実施の形態２に係る水処理装置１１では、固形薬剤１として、実施の形態１に係る固形薬剤１を用いている。以下、実施の形態１で説明済みの内容は再度の説明を適宜省略し、実施の形態１と異なる点を主に説明する。

水処理装置１１は、水源１２から供給される被処理水を浄化する装置である。水処理装置１１は、例えば、戸建て住宅や集合住宅、商業施設などの建物に水を導入する水道管と連結して設置されてもよく、その場合、建物に導入される被処理水を浄化する。住宅に水処理装置１１を設置する場合、例えば、各戸に１つずつ設けられてもよい。

水源１２は、自然に存在する水を保持する場所であり、例えば、井戸、河川もしくは池等を含む。つまり、水源１２からは、天然水を被処理水として得ることができる。

なお、被処理水とは、例えば、水道水の原料になる水であり、井戸、河川もしくは池等の水源から汲み出した水や雨水が該当し、微粒子等を含んでいる。

微粒子とは、例えば砂、シルト、粘土や酸化鉄粒子等が挙げられるが、これらに特に限定されることはなく、被処理水中に含まれる粒子であれば除去対象となる。微粒子として、例えば、粒子径が０．２～１５μｍの粒子を除去可能である。微粒子は、その多くが負に帯電し、被処理水中では微粒子同士が互いに反発しあっている。また、被処理水に含まれる鉄イオンは、例えば、地中に含まれる鉄が溶出したものである。

図４に示すように、水処理装置１１は、流入口１３と、通水管１４と、薬剤添加部１７と、濾過部１８と、通水ポンプ１５と、浄水排出口１６とを有して構成される。

流入口１３は、通水ポンプ１５によって水源１２から汲み上げられる被処理水を装置内に導入する開口である。流入口１３は、通水管１４の上流端に位置する。

通水管１４は、被処理水を流通させ、内部で被処理水の浄化を行う管である。通水管１４の上流端には流入口１３が設けられ、下流端には浄水排出口１６が設けられる。通水管１４は、流入口１３及び通水ポンプ１５を連通接続する。また、通水管１４は、通水ポンプ１５及び薬剤添加部１７を連通接続する。また、通水管１４は、薬剤添加部１７及び濾過部１８を連通接続する。また、通水管１４は、濾過部１８及び浄水排出口１６を連通接続する。

通水ポンプ１５は、水源１２から被処理水を汲み上げ、水処理装置１１に供給する。通水ポンプ１５は、通水ポンプ下流へと被処理水を送水する。通水ポンプ１５は、薬剤添加部１７の上流に設けられる。通水ポンプ１５の送水量は、流入口１３の位置と、水源１２の水位との間の高低差によって変動する。

薬剤添加部１７は、被処理水に固形薬剤１を添加する。薬剤添加部１７には、被処理水に添加される固形薬剤１が格納される。薬剤添加部１７は、通水管１４と直接接続されていてもよいし、固形薬剤１を供給する配管を介して通水管１４と接続されていてもよい。薬剤添加部１７は、濾過部１８の上流に設けられる。なお、固形薬剤１の原料には、水溶性の成分を用いているため、被処理水に固形薬剤１を添加した際に、薬剤添加部１７の下流側に設けられた濾過部１８が閉塞する可能性を低減できる。

濾過部１８は、通水管１４によって薬剤添加部１７と連通接続されている。また、濾過部１８は、通水管１４によって、浄水排出口１６と連通接続されている。濾過部１８は、薬剤添加部１７の下流に設けられる。濾過部１８は、凝集剤２により形成されるフロックを含有する水を濾過する。濾過部１８は、フロックを含有する水を濾過することができれば、特に限定されない。濾過部１８は、例えば、容器と容器内に充填された濾過材とを含んでいてもよい。

濾過部１８の濾過材として、砂、アンスラサイト、ガーネット、セラミックス、オキシ水酸化鉄、水中で沈降し、圧力で変形しにくい硬度をもつものを単一層又は多層にした粒状濾過材、マンガン砂、粒状活性炭等の濾過材表面に吸着能を持たせた粒状濾過材、繊維、プラスチック等の織物や不織布濾過材、膜濾過材などの深層濾過と言われている濾過現象を示す濾過材を、特に制限すること無く利用できる。濾過材としてマンガン砂を用いる場合、マンガン砂の密度は、例えば２．５７ｇ／ｃｍ^３～２．６７ｇ／ｃｍ^３とすることができる。マンガン砂のマンガン付着量は、０．３ｍｇ／ｇ以上であることが好ましい。

浄水排出口１６は、濾過部１８によって濾過された被処理水を、浄水として装置外に供給する開口である。浄水排出口１６は、通水管１４の一端であり、流入口１３とは異なる一端に設けられる。浄水排出口１６から得られる浄水は、濁度が低減され、生活水として用いることができる。生活水とは、例えば、家事、入浴、炊事、飲用等の日常生活に用いる水を含む。

（（処理の流れ））
水処理装置１１による被処理水の浄化方法について説明する。まず、通水ポンプ１５により、微粒子を含む被処理水が水源１２から流入口１３を介して装置内に導入される。水処理装置１１内に導入された被処理水は、通水ポンプ１５により通水管１４を流通する。流入した被処理水が薬剤添加部１７に到達すると、被処理水に固形薬剤１が添加される。

添加された固形薬剤１は、被処理水中の微粒子と作用し、濾過部１８で濾過される濾過対象物質が形成される。

例えば、添加された固形薬剤１は、被処理水中の微粒子と凝結反応あるいは凝集反応を起こし、フロックが形成される。また、正電荷を有する凝集剤２を含有する固形薬剤１を用いた場合には、濾過部１８の濾過材のマイナス帯電についても中和可能であり、フロックと濾過材との電荷反発を解消できる。電荷反発が解消された結果、フロックが濾過されやすくなるため、除濁性能が向上する。

形成されたフロックを含む被処理水は、通水管１４を流通し、薬剤添加部１７の後段に設けられる濾過部１８に導入される。濾過部１８に導入された被処理水は、被処理水中のフロックが濾過材によって濾過されるため、浄水となる。そして、濾過部１８の下流に設けられる浄水排出口１６からは、微粒子が除去された浄水を得ることができる。浄水は、生活用水として使用可能である。このようにして、被処理水から微粒子を除去することができる。

（実施例）
以下、実施例及び比較例を用いて本実施形態の固形薬剤１をさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれによって限定されるものではない。

（固形薬剤の調整）
まず、凝集剤２として、ポリＤＡＤＭＡＣ（株式会社ＳＮＦ製、品番：ＤＢ４５ＳＨ）、または、ポリビニルピロリドン（富士フィルム和光純薬株式会社製、品番：Ｋ２５）を準備し、秤量した。次に賦形剤３として、タマリンドシードガム（ＤＳＰ五協フード＆ケミカル株式会社製、品番：グリロイド６Ｃ）を準備し、秤量する。次に結合剤４として、ポリビニルアルコール（株式会社アズワン製、品番：造粒バインダー（ＰＶＡ）ＰＶ―２１７）を準備し、秤量した。次に、各当該薬剤を全てフォースミル（大阪ケミカル株式会社製、品番：ＦＭ－１）に投入した。フォースミルにて１分間攪拌した後、溶媒として、各当該薬剤の合計重量比の３０％のエタノールを加え、さらに１分間フォースミルにて攪拌した。その後、エタノールを揮発させ、粉末を得た。そして、生成した粉末を、金型５ａ（φ９ｍｍ）の内部に投入した。そして、当該粉末を、金型５ｂを用いて２０ＭＰａで加圧圧縮することにより、固形薬剤１の試験サンプルを得た。

試験サンプルの形状について、図５を用いて説明する。図５は、実施例及び比較例に用いた固形薬剤１の試験タブレットの模式図である。

試験タブレット２０は、試験サンプル及び樹脂タブレット１９を有し、実施例及び比較例の試験に用いられる。

樹脂タブレット１９は、両端が開口した円筒型の樹脂成型物である。実施例及び比較例の試験の際には、直径φが９ｍｍの孔が空いた、直径φが３０ｍｍ、高さＨが１２ｍｍの樹脂タブレット１９を用いた。

試験サンプルの形状は、図１に示すように、直径φが９ｍｍ、高さＨが１２ｍｍの円柱状であった。そして、各試験サンプルを、図５に円筒型の樹脂タブレット１９にはめ込み、固形薬剤１の試験タブレット２０を作成した。つまり、試験タブレット２０は、樹脂タブレット１９の天面及び底面の開口から、試験サンプルが液体と接触する構成とした。試験サンプルの薬剤組成と比率を図６及び図７に示す。

（固形薬剤溶解試験）
試験タブレットの溶解性及び膨張性を評価するために、水処理装置１１を用いて、固形薬剤１にイオン交換水を連続通水することで、固形薬剤１中に含まれる凝集剤２の濃度の測定及び固形薬剤１の膨張率の測定を行った。具体的には、水源１２としてイオン交換水を１５０Ｌ以上タンクに貯水し、固形薬剤１の試験タブレットを薬剤添加部１７に充填した。また、流量計（株式会社キーエンス製、品番：ＦＤ―Ｈ２０）を薬剤添加部１７の上流側に設けて測定し、一定流量でイオン交換水を薬剤添加部１７に通水した。流量は１５Ｌ／ｍｉｎにて設定し、１０分間連続で通水した。試験タブレットが通水された溶液を、浄水排出口１６から１分ごとに１Ｌ採水し、採水した溶液のコロイド滴定を行うことにより、溶液中の凝集剤２の濃度測定を行った。１０分間の連続通水試験終了後、試験タブレットを取出し、十分に乾燥した後、試験サンプルの膨張率Ａを測定した。また、膨張率Ａは、連続通水後の試験サンプルの体積変化を示す値であり、次の式１より求めた。

［式１］
Ａ（％）＝Ｖ_１０／Ｖ_０×１００
Ｖ_１０：連続通水１０分後の試験サンプルの体積
Ｖ_０：連続通水前の試験サンプルの体積
（実施例及び比較例）
次に、実施例及び比較例について説明する。

[実施例１ａ]
凝集剤２として、ポリＤＡＤＭＡＣを全体重量比の２０％となるように秤量した。賦形剤３として、タマリンドシードガムを全体重量比の７９％となるように秤量した。結合剤４として、ポリビニルアルコール（鹸化度８８％）を全体重量比の１％となるように秤量した。各薬剤を（固形薬剤の調整）にて上述した方法で加圧圧縮して、試験タブレットを得た。膨張率Ａの評価結果を図６、凝集剤濃度の評価結果を図８に示す。

[実施例２ａ]
賦形剤３としてタマリンドシードガムを全体重量比の７５％となるように秤量し、結合剤４として、ポリビニルアルコールを全体重量比の５％となるように秤量した以外は、実施例１ａと同様にした。膨張率Ａの評価結果を図６、凝集剤濃度の評価結果を図８に示す。

[実施例３ａ]
賦形剤３としてタマリンドシードガムを全体重量比の７０％となるように秤量し、結合剤４として、ポリビニルアルコールを全体重量比の１０％となるように秤量した以外は、実施例１ａと同様にした。膨張率Ａの評価結果を図６、凝集剤濃度の評価結果を図８に示す。

[実施例４ａ]
賦形剤３としてタマリンドシードガムを全体重量比の６０％となるように秤量し、結合剤４として、ポリビニルアルコールを全体重量比の２０％となるように秤量した以外は、実施例１ａと同様にした。膨張率Ａの評価結果を図６、凝集剤濃度の評価結果を図８に示す。

[実施例１ｂ]
凝集剤２として、ポリＤＡＤＭＡＣを全体重量比の２０％となるように秤量した。賦形剤３として、タマリンドシードガムを全体重量比の７９％となるように秤量した。結合剤４として、ポリビニルピロリドンを全体重量比の１％となるように秤量した。各薬剤を（固形薬剤の調整）にて上述した方法で加圧圧縮して、試験タブレットを得た。膨張率Ａの評価結果を図７、凝集剤濃度の評価結果を図９に示す。

[実施例２ｂ]
賦形剤３としてタマリンドシードガムを全体重量比の７５％となるように秤量し、結合剤４として、ポリビニルピロリドンを全体重量比の５％となるように秤量した以外は、実施例１ｂと同様にした。膨張率Ａの評価結果を図７、凝集剤濃度の評価結果を図９に示す。

[実施例３ｂ]
賦形剤３としてタマリンドシードガムを全体重量比の７０％となるように秤量し、結合剤４として、ポリビニルピロリドンを全体重量比の１０％となるように秤量した以外は、実施例１ｂと同様にした。膨張率Ａの評価結果を図７、凝集剤濃度の評価結果を図９に示す。

[実施例４ｂ]
賦形剤３としてタマリンドシードガムを全体重量比の６０％となるように秤量し、結合剤４として、ポリビニルピロリドンを全体重量比の２０％となるように秤量した以外は、実施例１ｂと同様にした。膨張率Ａの評価結果を図７、凝集剤濃度の評価結果を図９に示す。

[比較例１]
凝集剤２として、ポリＤＡＤＭＡＣを全体重量比の２０％となるように秤量した。賦形剤３としてタマリンドシードガムを全体重量比の８０％となるように秤量した。結合剤４は配合せずに、凝集剤２及び賦形剤３を（固形薬剤の調整）にて上述した方法で加圧圧縮して、試験タブレットを得た。膨張率Ａの評価結果を図６及び図７、凝集剤濃度の評価結果を図８及び図９に示す。

[比較例２ａ]
賦形剤３としてタマリンドシードガムを全体重量比の４０％となるように秤量し、結合剤４として、ポリビニルアルコールを全体重量比の４０％となるように秤量した以外は、実施例１ａと同様にした。膨張率Ａの評価結果を図６、凝集剤濃度の評価結果を図８に示す。

[比較例２ｂ]
賦形剤３としてタマリンドシードガムを全体重量比の４０％となるように秤量し、結合剤４として、ポリビニルピロリドンを全体重量比の４０％となるように秤量した以外は、実施例１ｂと同様にした。膨張率Ａの評価結果を図７、凝集剤濃度の評価結果を図９に示す。

次に、実施例及び比較例の評価結果について説明する。

試験により得られた結果を図６、図７、図８、及び図９に示す。図６は、実施例１ａ～４ａ、比較例１、及び比較例２ａにおける固形薬剤の詳細条件及び膨張率測定結果を示す図である。図７は、実施例１ｂ～４ｂ、比較例１、及び比較例２ｂにおける固形薬剤の詳細条件及び膨張率測定結果を示す図である。図８は、実施例１ａ～４ａ、比較例１、及び比較例２ａにおける凝集剤濃度測定結果を示す図である。図９は、実施例１ｂ～４ｂ、比較例１、及び比較例２ｂにおける凝集剤濃度測定結果を示す図である。

（比較例の膨張率の評価）
まず、図６を参照して、結合剤４を用いていない場合の膨張率の結果を説明する。

比較例１では、固形薬剤１には結合剤４が添加されておらず、固形薬剤１の膨張率は７％であった。この膨張は、賦形剤であるタマリンドシードガムの膨張が主要因であると推察される。タマリンドシードガムは、吸水性を有するため、水中で膨張する。比較例１では、結合剤４を配合していないため、結合剤４の接着効果が得られず、固形薬剤１の膨張を抑制することができないといえる。

以降では、結合剤４を用いていない比較例１を基準として、各試験サンプルの結合剤の配合比による膨張率の変化を評価する。

次に、図６を参照して、結合剤４としてポリビニルアルコールを用いた際の膨張率の結果を説明する。

比較例２ａでは、固形薬剤１中の結合剤４の配合比が４０％であり、膨張率が１０％であった。この結果は、比較例１の基準値（７％）よりも高い値であり、結合剤４を添加しない場合よりも膨張したことを示している。高い膨張率を示した要因として、結合剤４の膨張性の影響が挙げられる。結合剤４は、水中で膨張する性質を有する。結合剤４の膨張性は、賦形剤３よりも低いものの、固形薬剤１の膨張率に影響を与える。そのため、結合剤４としてポリビニルアルコールを用いた場合に、固形薬剤１中の結合剤４の割合が一定値（３０％）未満の場合には、賦形剤３に対する結合剤４の膨張抑制効果が、結合剤４の膨張効果に対して上回るため、固形薬剤１の膨張が抑制されると推察される。一方、固形薬剤１中の結合剤４の割合が増加し、結合剤４の割合が一定値（３０％）以上の場合には、賦形剤３に対する結合剤４の膨張抑制効果と、結合剤４の膨張効果が拮抗し、結合剤４の割合が大きくなるにつれ、結合剤４の膨張効果が支配的になるため、固形薬剤１の膨張率が上昇すると推察される。

次に、図７を参照して、結合剤４としてポリビニルピロリドンを用いた際の膨張率の結果を説明する。

比較例２ｂでは、固形薬剤１中の結合剤４の配合比が４０％であり、膨張率が－３９％であった。この結果は、膨張率が負であるため、固形薬剤１の膨張よりも、溶解速度の方が大きく、固形薬剤１の大部分が溶解したことを示している。この結果を示した要因として、結合剤４の溶解性の影響が挙げられる。結合剤４は、高い溶解性を有する。結合剤４の溶解性は、固形薬剤１の膨張率に影響を与える。そのため、結合剤４としてポリビニルピロリドンを用いた場合に、固形薬剤１中の結合剤４の割合が一定値（３０％）未満の場合には、結合剤４の溶解性により、固形薬剤１の膨張が抑制されると推察される。一方、固形薬剤１中の結合剤４の割合が増加し、結合剤４の割合が一定値（３０％）以上の場合には、賦形剤３の膨張性に対して、結合剤４の溶解性が支配的になるため、溶解性の高い固形薬剤１となり、固形薬剤１の膨張率が低下したと推察される。

（実施例の膨張率の評価）
まず、図６を参照して、結合剤４にポリビニルアルコールを用いた際の膨張率の結果を説明する。

実施例１ａから実施例４ａは、固形薬剤１に対する結合剤４の配合比がそれぞれ１％、５％、１０％、２０％であり、膨張率はそれぞれ３％、２％、２％、６％であった。これはいずれも、結合剤４を配合しなかった比較例１に比べ、低い値であることから、結合剤４を１～２０％配合することによって、固形薬剤１の膨張率が顕著に抑えられることが判明した。

次に、図７を参照して、結合剤４にポリビニルピロリドンを用いた際の膨張率の結果を説明する。

実施例１ｂから実施例４ｂまでは結合剤４の配合比がそれぞれ１％、５％、１０％、２０％であり、膨張率はそれぞれ５％、５％、３％、０％であった。これはいずれも、結合剤４を配合しなかった比較例１に比べ、低い値であることから、結合剤４を１～２０％配合することによって、固形薬剤１の膨張率が顕著に抑えられることが判明した。

このように、結合剤４を１％から２０％の比率で配合することによって、膨張作用を有する賦形剤３の膨張を抑制でき、固形薬剤１の膨張を抑制することができる。結合剤４によって賦形剤３や凝集剤２などの薬剤同士の接着性が上昇し、高い膨張性を有する賦形剤３自体の露出表面積が低下する。そのため、成形した固形薬剤１が水に触れた際、賦形剤３に接触する水の面積が小さくなることで、膨張性が抑制されたと考えられる。したがって、結合剤４を１～２０％配合することによって、水中での固形薬剤１の膨張に伴う表面積の増大を抑制し水処理ができるため、固形薬剤１と水との接触面積を一定範囲に保つことができ、固形薬剤１を被処理水に添加した際に所望の凝集剤濃度を有する溶液を提供することができる。また、水との接触面積を一定範囲に保つことができるため、固形薬剤１が早く溶解しきることを抑制でき、長期間にわたり凝集剤２を徐放可能な固形薬剤１とすることができる。

比較例と実施例の結果から、膨張率は、賦形剤３と結合剤４の物性により変化し、特に結合剤４の配合比が多くなるにつれて、結合剤４の物性が支配的になり、変動するといえる。したがって、各薬剤の選定と配合比を変更することによって、固形薬剤１の膨張性及び溶解速度を所望の値とすることが可能である。

（比較例の凝集剤濃度の評価）
まず、図８を参照して、結合剤４を用いていない場合の凝集剤濃度の結果を説明する。図８は、実施例１ａ～４ａ、比較例１、及び比較例２ａにおける凝集剤濃度測定結果を示す図である。

比較例１に用いた試験タブレットでは結合剤４は入っておらず、凝集剤濃度は通水後２０Ｌ付近では一時的に０．４ｐｐｍの濃度まで上がり、数分で０．０５ｐｐｍ付近の一定濃度に落ち着く濃度変化となった。これは、賦形剤３であるタマリンドシードガム自身が有する吸水性による膨張やゲル化によって、凝集剤２を固形薬剤１内部に保持したまま溶解するためであると推察される。したがって、連続通水時には、固形薬剤１を長期間に亘って徐放する効果があると考えられる。

以降では、結合剤４を用いていない比較例１を基準として、各試験サンプルの結合剤４の配合比による凝集剤濃度の変化を評価する。

次に、結合剤４にポリビニルアルコールを用いた際の凝集剤濃度の結果を説明する。

比較例２ａは、結合剤４の配合比が４０％である。比較例２ａでの凝集剤濃度の経時変化は、通水後２０Ｌ付近では一時的に０．２ｐｐｍの濃度まで上昇した後、徐々に低下し、総通水量５０Ｌ以降では０．０５ｐｐｍ付近の一定濃度で安定する結果となった。この０．２ｐｐｍというピーク濃度は、比較例１のピーク濃度（０．４ｐｐｍ）よりも低い値である。この結果から、ポリビニルアルコールの配合比が大きいほど、連続通水時の初期の凝集剤濃度が抑えられることが判明した。つまり、ポリビニルアルコールの配合比が大きいほど、固形薬剤１を長期間に亘って一定濃度で徐放することが可能となる。これは、結合剤４であるポリビニルアルコールによって、各薬剤成分の接着性が向上し、固形化する際に空隙率がより減少するためであると推察される。したがって、固形薬剤１が水に触れた際、固形薬剤１内部に水が浸入しづらく、固形薬剤１の崩壊性を抑制することができるため、凝集剤２の溶解速度（凝集剤濃度）を一定にすることができると考えられる。また、接着性が向上したために、固形薬剤１全体の硬度も増すことで、固形薬剤１の崩壊性を抑制することができる。したがって、凝集剤２の溶解速度（凝集剤濃度）を一定にすることができると考えられる。

次に、図９を参照して、結合剤にポリビニルピロリドンを用いた際の凝集剤濃度の結果を説明する。図９は、実施例１ｂ～４ｂ、比較例１、及び比較例２ｂにおける凝集剤濃度測定結果を示す図である。

比較例２ｂは、結合剤４の配合比が４０％である。凝集剤濃度は通水後２０Ｌ付近では２．０ｐｐｍの濃度まで上がり、その後２．０ｐｐｍ付近の一定濃度で安定した。

この結果から、ポリビニルピロリドンの配合比が大きいほど、ポリビニルピロリドンの溶解度の高さが支配的となり、固形薬剤１全体の溶解度が上がることが明らかである。したがって、溶解速度は一定ではあるものの、その溶解速度はポリビニルアルコールを用いて固形薬剤１を形成した場合よりも速く、凝集剤２の長期的な徐放が出来ないと推察される。

（実施例の凝集剤濃度の評価）
まず、図８を参照して、結合剤４にポリビニルアルコールを用いた際の凝集剤濃度の結果を説明する。

実施例１ａから実施例４ａは、結合剤４の配合比がそれぞれ１％、５％、１０％、２０％であり、これらの凝集剤濃度の経時変化は、ピーク時の濃度に違いはあるものの、最終的には０．０５ｐｐｍ付近の一定濃度で安定するという、比較例１とほとんど同様な濃度変化となった。

これらの結果から、ポリビニルアルコールの配合比が２０％以下の場合には、結合剤４が凝集剤２の徐放性に大きく影響を与えることなく、凝集剤２を安定的に徐放可能な固形薬剤１とすることができる。

次に、図９を参照して、結合剤４にポリビニルピロリドンを用いた際の凝集剤濃度の結果を説明する。

実施例１ｂでは、凝集剤濃度は、総通水量２０Ｌ付近ではピーク値の０．６ｐｐｍの濃度まで上昇し、その後は徐々に低下するものの、総通水量が増大しても０．１ｐｐｍ前後で一貫性なく上下し、総通水量１５０Ｌの時点でも一定濃度に安定しなかった。この要因として、固形薬剤１に対する結合剤４の配合比が１％と微小であることが挙げられる。配合比が低い場合には、結合剤４が偏在し、固形薬剤１中で結合剤４による薬剤成分の接着に偏りが生じることがある。その結果、固形薬剤１中での溶解性に差が生じたために、凝集剤濃度が安定しなかったと考えられる。

実施例２ｂから実施例４ｂでは、凝集剤濃度は、総通水量２０Ｌ付近ではそれぞれピーク値の０．５ｐｐｍ、０．３５ｐｐｍ、０．３ｐｐｍの濃度まで上昇した後、徐々に低下し、総通水量６０Ｌ以降では０．０５ｐｐｍ付近の一定濃度で安定した。

これらの結果から、固形薬剤１中のポリビニルピロリドンの配合比が１％～２０％の場合には、ポリビニルピロリドンの配合比が大きくなるほど、連続通水時の初期の凝集剤濃度の上昇を抑制できることが判明した。これは、ポリビニルピロリドンの配合比が大きいほど、各薬剤成分の接着性が向上し、固形化する際に空隙率がより減少し、固形薬剤１が水に触れた際、固形薬剤１内部に水が浸入しづらく、固形薬剤１の崩壊性を抑制できることに起因すると推察される。また、接着性が向上したために、固形薬剤１全体の硬度も増すことで、固形薬剤１の崩壊性を抑制することができる。これらの理由から、固形薬剤１を長期間に亘って一定濃度で徐放することが可能となる。しかし一方で、ポリビニルピロリドンを１％などの少量用いると、接着性が部分的に偏り、固形薬剤１の溶解性に差が生じてしまうと考えられる。

凝集剤濃度について、比較例と実施例の結果から、賦形剤と結合剤の物性の相性が重要であり、特にポリビニルピロリドンよりもポリビニルアルコールの方が、溶解速度が遅く、長期的な徐放が可能であると考えられる。したがって、凝集剤２にポリＤＡＤＭＡＣ、賦形剤３にタマリンドシードガムを用いた際、結合剤４はポリビニルアルコールを１％～２０％の配合比で用いることで、固形薬剤１の長期的な徐放が可能であり、好ましい。

以上、本実施の形態１に係る固形薬剤１によれば、以下の効果を享受することができる。

（１）被処理水中の微粒子と作用する水溶性の凝集剤２と、凝集剤の成形性を向上させる水溶性の賦形剤３と、凝集剤２と賦形剤３とを含んで構成される効能部と、効能部の接着性を向上させる水溶性の結合剤４と、を備える構成とした。

こうした構成によれば、結合剤４によって凝集剤２及び賦形剤３の各薬剤成分が互いに接着し、膨張しやすい賦形剤３の表面積が低下する。したがって、固形薬剤１が水に浸漬された場合に賦形剤３が水と接触する面積が小さくなり、固形薬剤１全体の膨張率を抑えることが可能となる。

（２）固形薬剤１は、２５℃の被処理水に浸漬した際の体積膨張率が０～１０％であるようにした。

このようにすることで、膨張率の低い固形薬剤１となり、長期間水に浸漬させた場合にも、さらなる膨張を抑制できる。したがって、固形薬剤１の表面積の著しい増大がみられないため、凝集剤２を安定した濃度で徐放することができる。

（３）固形薬剤１は、効能部の重量％が８０～９９％であり、結合剤４の重量％が１～２０％である構成とした。

このような構成によれば、結合剤４を配合しつつ効能部の機能を維持することができる。したがって、固形薬剤１を水に触れさせた際に、固形薬剤１の溶解速度を著しく増大させずに固形薬剤１の膨張率を抑えることが可能となる。

（４）固形薬剤１では、結合剤４は、水溶性セルロース系高分子、ビニル系高分子の少なくとも一つを含むような構成とした。

このような構成によれば、結合剤４に含まれる水酸基による水素結合が、薬剤成分間に生じることで、固形薬剤１の化学的安定性を高めることができる。したがって、固形薬剤１を水に触れさせた際に、水素結合によって引力が生じ、固形薬剤１の膨張率を抑えることが可能となる。

（５）固形薬剤１は、結合剤４は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロースの少なくとも一つを含むような構成とした。

このような構成によれば、結合剤４として、医薬品業界でも使用されている添加剤を用いることができ、人体に対して比較的安全な固形薬剤１とすることができる。したがって、固形薬剤１を水処理用に用い、被処理水を浄化した場合、浄化後の処理水を生活用水として用いることが可能である。

（６）固形薬剤１では、ポリビニルアルコールの鹸化度が８０～９５％であるとした。

このようにすることで、ポリビニルアルコールの流動性が高く、粘性が低い性質となるため、製造過程において結合剤４が薬剤成分全体に均一に接着しやすくなり、凝集剤２あるいは賦形剤３の偏在を抑制できる。したがって、賦形剤３の表面積が減少し、固形薬剤１が水に触れた際に、固形薬剤１の膨張率を抑えることが可能となる。

（７）固形薬剤１の製造方法は、被処理水中の微粒子に作用する凝集剤２と、凝集剤２の成形性を向上させる水溶性の賦形剤３と、凝集剤２と賦形剤３とを含んで構成される効能部の接着性を向上させる水溶性の結合剤４と、を撹拌し混合体とする混合工程と、混合体に溶媒を添加する湿潤工程と、溶媒中で混合体を撹拌する造粒工程と、溶媒を蒸発させ、固体を得る蒸発工程と、固体に圧力を加える成形工程と、を含む構成とした。

このような構成によれば、接着性のある結合剤４が均一に分散し、固形薬剤１を成形する。したがって、膨張しやすい賦形剤３の表面積が低下することで、固形薬剤１が水に触れても、賦形剤３が水に触れる面積が小さくなり、固形薬剤１全体の膨張率を抑えることが可能となる。

（８）固形薬剤１の製造方法は、混合工程における撹拌時間を３０秒～３分とし、造粒工程における撹拌時間を３０秒～１分とした。

このような構成によれば、接着力を保った粒子を形成することができる。したがって、成形工程において、粒子同士が強固に接着することで固形薬剤１の硬度が上がり、固形薬剤１全体の膨張率を抑えることが可能となる。

（９）水処理装置１１は、上述した固形薬剤１または上述した製造方法により製造された固形薬剤１を備える構成とした。

このような構成によれば、被処理水に固形薬剤１が溶解し、固形薬剤１中の凝集剤２の効果によって微粒子を凝集させることができる。したがって、濾過部１８などで微粒子を除去することが可能となる。また、薬剤成分が全て水溶性であるために、固形薬剤１が水に触れることにより、各薬剤成分の溶け残りが発生しない。したがって、水処理装置１１に適用した場合、濾過部１８の閉塞等の問題を解決することが可能となる。

以上、本発明に関して実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

なお、本実施の形態１においては、固形薬剤１に対する凝集剤２の含有量は、１～３０重量％、好ましくは１～２０重量％であるとしたが、これに限らない。固形薬剤１に対する凝集剤２の含有割合を高めることにより、被処理水に対する凝集剤２濃度を向上させることができ、含有割合を低減することにより、被処理水に対する凝集剤２濃度を抑制することができる。つまり、凝集剤２の含有割合を変更することにより、被処理水に対する凝集剤２濃度が変動するため、所望の凝集剤濃度が得られるように、固形薬剤１中の凝集剤２の含有割合を変更してもよい。

（本発明の概要）
本発明に係る固形薬剤は、被処理水中の微粒子と作用する水溶性の凝集剤と、凝集剤の成形性を向上させる水溶性の賦形剤と、凝集剤と賦形剤とを含んで構成される効能部と、効能部の接着性を向上させる水溶性の結合剤と、を備えている。こうした構成によれば、結合剤によって各薬剤成分が接着し、膨張しやすい賦形剤の表面積が低下する。したがって固形薬剤が水に触れても、賦形剤が水に触れる面積が小さくなり、固形薬剤全体の膨張率を抑えることが可能となる。さらに、薬剤成分が全て水溶性であるために、固形薬剤が水に触れることにより、各薬剤成分の溶け残りが発生しない。したがって、濾過装置などに適用した場合に濾過部の閉塞等の問題を解決することが可能となる。

また、本発明に係る固形薬剤は、２５℃の被処理水に浸漬した際の体積膨張率が０～１０％である。このような構成とすることにより、短期間での固形薬剤の膨張率抑制の確認ができる。したがって、長期間水に触れさせた際にも固形薬剤の膨張率抑制が期待できる。

また、本発明に係る固形薬剤は、効能部の重量％が８０～９９％であり、結合剤の重量％が１～２０％である。このような構成とすることにより、結合剤を配合しつつ効能部の機能を維持することができる。したがって、固形薬剤を水に触れさせた際に、固形薬剤の溶解速度を上げず、固形薬剤の膨張率を抑えることが可能となる。

また、本発明に係る固形薬剤は、結合剤は、水溶性セルロース系高分子、ビニル系高分子の少なくとも一つを含む。このような構成とすることにより、結合剤に含まれる水酸基による水素結合が、薬剤成分間に生じることで、固形薬剤の化学的安定性を高めることができる。したがって、固形薬剤が水に触れさせた際に、水素結合によって引力が生じ、固形薬剤の膨張率を抑えることが可能となる。

また、本発明に係る固形薬剤は、結合剤は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロースの少なくとも一つを含む。このような構成とすることにより、各結合剤は医薬品業界でも使用されている添加剤のため、人体に対して比較的安全である。したがって、固形薬剤を水処理用途として被処理水を浄化した場合、浄化後の処理水を生活用水として用いることが可能である。

また、本発明に係る固形薬剤は、ポリビニルアルコールの鹸化度が８０～９５％である。このような構成とすることにより、ポリビニルアルコールの流動性が高く、粘性が低い性質となるため、薬剤全体が均一に接着しやすくなる。したがって、賦形剤の表面積が減少し、固形薬剤が水に触れた際に、固形薬剤の膨張率を抑えることが可能となる。

また、本発明に係る固形薬剤の製造方法は、被処理水中の微粒子に作用する凝集剤と、凝集剤の成形性を向上させる水溶性の賦形剤と、凝集剤と賦形剤とを含んで構成される効能部の接着性を向上させる水溶性の結合剤と、を撹拌し混合体とする混合工程と、混合体に溶媒を添加する湿潤工程と、溶媒中で混合体を撹拌する造粒工程と、溶媒を蒸発させ、固体を得る蒸発工程と、固体に圧力を加える成形工程と、を含む。このような構成とすることにより、接着性のある結合剤が均一に分散し、固形薬剤を成形する。したがって、膨張しやすい賦形剤の表面積が低下することで、固形薬剤が水に触れても、賦形剤が水に触れる面積が小さくなり、固形薬剤全体の膨張率を抑えることが可能となる。

また、本発明に係る固形薬剤の製造方法は、混合工程における撹拌時間を３０秒～３分とし、造粒工程における撹拌時間を３０秒～１分とする。このような構成とすることにより、接着力を保った粒子を形成することができる。したがって、成形工程において、粒子同士が強固に接着することで固形薬剤の硬度が上がり、固形薬剤全体の膨張率を抑えることが可能となる。

また、本発明に係る水処理装置は、上述した固形薬剤または上述した製造方法により製造された固形薬剤を備える。このような構成とすることにより、被処理水に固形薬剤が溶解し、固形薬剤中の凝集剤の効果によって微粒子を凝集させることができる。したがって、濾過部などで微粒子を除去することが可能となる。

本発明に係る固形薬剤及び固形薬剤の製造方法及びそれを用いた水処理装置は、水に触れた際に、膨張を抑制可能な固形薬剤及びそれを用いた水処理装置として有用であり、建物入口設置型浄水装置（ＰＯＥ）、使用場所設置型浄水装置（ＰＯＵ）等に適用することが可能である。

１ 固形薬剤
２ 凝集剤
３ 賦形剤
４ 結合剤
５、５ａ、５ｂ 金型
６ 内部空間
７ 加圧部
８ 基部
１１ 水処理装置
１２ 水源
１３ 流入口
１４ 通水管
１５ 通水ポンプ
１６ 浄水排出口
１７ 薬剤添加部
１８ 濾過部
１９ 樹脂タブレット
２０ 試験タブレット

Claims (10)

1. 被処理水中の微粒子と作用する水溶性の凝集剤と、
   前記凝集剤の成形性を向上させる水溶性の賦形剤と、
   前記凝集剤と前記賦形剤とを含んで構成される効能部と、
   前記効能部の接着性を向上させる水溶性の結合剤と、を備える固形薬剤。
2. ２５℃の前記被処理水に浸漬した際の体積膨張率が０～１０％である請求項１に記載の固形薬剤。
3. 前記効能部の重量％が８０～９９％であり、
   前記結合剤の重量％が１～２０％である請求項１または２に記載の固形薬剤。
4. 前記凝集剤の重量％が１０～３０％であり、
   前記賦形剤の重量％が５０～８９％である請求項３に記載の固形薬剤。
5. 前記結合剤は、水溶性セルロース系高分子、ビニル系高分子の少なくとも一つを含む請求項１から４のいずれか一項に記載の固形薬剤。
6. 前記結合剤は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロースの少なくとも一つを含む請求項１から４のいずれか一項に記載の固形薬剤。
7. 前記ポリビニルアルコールの鹸化度が８０～９５％である請求項６に記載の固形薬剤。
8. 被処理水中の微粒子に作用する凝集剤と、前記凝集剤の成形性を向上させる賦形剤と、前記凝集剤と前記賦形剤とを含んで構成される効能部の膨張を抑制する結合剤と、を撹拌し混合体とする混合工程と、
   前記混合体に溶媒を添加する湿潤工程と、
   前記溶媒中で前記混合体を撹拌する造粒工程と、
   前記溶媒を蒸発させ、固体を得る蒸発工程と、
   前記固体に圧力を加える成形工程と、
   を含む固形薬剤の製造方法。
9. 前記混合工程における撹拌時間を３０秒～３分とし、
   前記造粒工程における撹拌時間を３０秒～１分とする請求項８に記載の固形薬剤の製造方法。
10. 請求項１～７のいずれか一項に記載の固形薬剤または請求項８～９のいずれか一項に記載の製造方法により製造された固形薬剤を備える、水処理装置。

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