JP3083416U - 電気化学的殺菌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ハロゲンイオン含有水を小さな装置で生物に無
害な状態で殺菌し、残留オキシダントも同時に除去でき
る電気化学的殺菌装置を提供する。 【解決の手段】一対の陽極２０２と陰極２０４間に電圧
を印加し、ハロゲンイオン含有水を陽極表面に接触さ
せ、ハロゲンイオンを酸化し、残留オキシダントを生成
させ、被処理水中の細菌または病原性微生物を不活化し
た後、被処理水を陰極表面に接触させて残留オキシダン
トを還元し、無毒化する電気化学的殺菌方法および装
置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は主に水産増養殖、食品加工産業、プール、浴場等に滅菌水を供給する 装置または方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水産増養殖の分野では、飼育水や飼育排水の殺菌のだめに、 紫外線殺菌や塩素殺菌が行なわれてきた。このうち、塩素殺菌は、次亜塩素酸ナ トリウムを添加する方法が多く用いられるが、残留塩素の除去の必要があり、チ オ硫酸ナトリウム等で中和が必要であった。

【０００３】また、紫外線照射による殺菌も行なわれているが、病原体微生物 のなかには、紫外線に対して強い抵抗性をしめすものがあり、また、被処理水の 濁度が高いと十分な殺菌効果は期待できなかった。

【０００４】さらに、海水へのオゾン接触を行なう方法も試みられており、強 い殺菌効果が確認されている(Misao Arimoto,1996,Effect of chemical and ph ysical treatments on the inactivation of striped jack nervous necrosis v irus,Aquaculture)が、残留オキシダントの除去は必要である。

【０００５】また、細菌では海水の電気分解により生成された残留オキシダン トもオゾンの海水接触により生成される残留オキシダントと同様の殺菌効果をし めすことも明らかになった(笠井久会等、2000、流水式海水電解装置の魚類病原 細菌およびウイルスに対する殺菌効果、日本水産学会誌)。

【０００６】このように、海水をはじめとするハロゲンイオン含有水を次亜塩 素添加、電気分解、オゾン接触等の処理を行なうと、被処理水中に残留オキシダ ントが生成する。よって、チオ硫酸ナトリウム等で中和するか、活性炭で分解す る必要があった(特開平7-256280、特開平11-253958)。とくに、大量に残留オキ シダント含有海水を処理するには、チオ硫酸ナトリウムでの処理はコスト面から 不適当であり、チオ硫酸ナトリウムを多く添加しすぎると稚魚等に悪影響を及ぼ すことが知られている。また、活性炭処理をする場合は、非常に大きな処理装置 が必要であり、活性炭に付着している細菌が処理水中に流出するので完全な殺菌 は不可能であった。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、電気化学的な方法で、海水の殺菌処理を行い、かつ殺菌処理した海 水の無毒化も同時に行なうことを特徴とした電気化学的殺菌方法および装置を提 供することを目的とする。また、本考案は、海水のみならず、淡水に塩化物イオ ンや臭化物イオンを添加することで被処理水の殺菌が可能であるので、広塩性淡 水魚の種苗生産、食品の洗浄、水道水の殺菌、浴場の殺菌、プールの殺菌にも応 用できる。

【０００８】

【考案が解決するための手段】

請求項１請求の殺菌方法は、一対の陽極と陰極間に電圧を印加し、ハロゲンイ オン含有水を陽極表面に接触させ、ハロゲンイオンを酸化し、残留オキシダント を生成さしめ、被処理水中の細菌または病原性微生物を不活化した後、該被処理 水を陰極表面に接触させて残留オキシダントを還元し、無毒化する電気化学的殺 菌装置である。

【０００９】この場合、ハロゲンイオンとは主に、臭化物イオン、塩化物イオン をさすがヨウ化物イオン、フッ化物イオンも含まれる。また、ハロゲンイオン含 有水とは、人工的に臭化物イオン、塩化物イオンを溶解させたものでも良いし、 海水、生活排水、各種産業排水、鉱泉水等予めハロゲンイオンが含有している水 も含まれる。経験値より含有するハロゲンイオンの濃度は50ppm以上あることが 望ましいが、不足している場合は、不足分のみ添加しても良い。また、残留オキ シダントとは、ここではハロゲンイオンが酸化されたもので、具体的には次亜塩 素酸、次亜臭素酸等の化合物を指す。電極はこの場合、ステンレス、炭素、チタ ン等電気伝導性のある物質であればどのようなものでもよい。また、電極は二次 元電極のみに限定されるのではなく、三次元電極であっても良い。

【００１０】また、ここで説明したハロゲンイオン、ハロゲンイオン含有水、ハ ロゲンイオンの濃度、残留オキシダント、電極等に関する説明は、請求項２、請 求項３、請求項４、請求項５にも適応される。

【００１１】請求項２の殺菌装置は、請求項１の殺菌装置のうち、陽極と陰極間 に隔膜を設けた電気化学的殺菌装置である。

【００１２】この場合、隔膜はイオン交換膜、多孔質膜、セラミックス膜等どの ような膜でもよく、陽極と陰極間電圧を印加した時に電位差が生じるものであれ ばどのようなものでも良い。

【００１３】請求項３の殺菌装置は、請求項１の殺菌装置のうち、陽極と陰極間 に固体電解質を設た電気化学的殺菌装置である。

【００１４】この場合、固体電解質は、具体的にはデュポン社製のNafion117の ようなイオン交換樹脂で良いが、イオン交換樹脂であればどのようなものでも良 く、液体電解質を吸蔵する電解膜でも良い。

【００１５】請求項４は、請求項１の殺菌装置のうち、陽極での接触処理水を一 時貯留する滞留槽を設け、該滞留槽から陰極部に送水する電気化学的殺菌装置で ある。

【００１６】経験値より、残留オキシダント濃度が残留塩素として0.5mg/lの場 合は、細菌、ウイルス類で15秒〜10分程度が適当である。また、滞留槽に器材を 入れると器材の消毒槽としても利用できるが、この場合は30分から60分の浸漬が 適当である。しかし、特に滞留時間に関しての制限は設けない

【００１７】請求項５は、請求項３記載の殺菌装置のうち、陽陰極での接触処理 水を一時貯留する滞留槽を設け、該滞留槽から陰極部に送水する電気化学的殺菌 装置である。 滞留時間は、15秒〜60分程度が望ましいが、特に滞留時間に関しての制限は設け ない。

【００１８】請求項１記載の殺菌装置のうち、陽極での接触処理水を活性炭に接 触させ、陰極部に送水する電気化学的殺菌装置である。

【００１９】残留オキシダント含有海水に活性炭を接触させると残留オキシダン トの濃度が低下するので、この装置では、陽極での接触で生成された残留オキシ ダントを活性炭に接触させ、濃度を低減させた後、陰極でさらに濃度を低減する 。この場合、活性炭は石油系活性炭、石炭系活性炭、ヤシ殻活性炭等どのような 種類もものでも良い。

【００２０】

【考案の実施例】

次に本考案を実施例に基づき説明をするが、本考案の実施様態はこれに限定さ れない。

【００２１】実施様態1 図1に本考案の実施様態の1例をしめした。101は流入管、103は処理槽、102は 陽極、111は陰極、109は隔膜である。104は酸化ジャケット、112は還元ジャケッ トである。104酸化ジャケットと112還元ジャケットの大きさは任意の大きさで良 く、両者が同じ大きさである必要はない。105は酸化ジャケット出口であり、106 連通管でおよびポンプ107を経由して、還元ジャケット入口108と繋がっている。 110は被処理水流出管である。

【００２２】本考案の実施様態1に係る殺菌装置の動作を示す。陽極102と陰極11 1の間には図示されていない電源装置により電圧が印加されている。ハロゲンイ オン含有水は、流入管101を通じて、酸化ジャケット104に供給される。供給され たハロゲンイオンは陽極102の表面で酸化され、殺菌力を有する残留オキシダン トとなる。酸化ジャケット104で該被処理水は一時滞留し、この間に流入水に含 まれる細菌、ウイルス、原生動物等の病原体は、殺菌、不活化される。この処理 水は、連通管106、送水ポンプ107を経由して還元ジャケット入口108より還元ジ ャケット112に供給される。残留オキシダントは強い殺菌力を有するが同時に生 物に対して毒性も有する。ここで、該被処理水中の残留オキシダントは、陰極11 1で還元され、生物に無害なハロゲン化物イオンになる。以下、殺菌され、かつ 生物に無害となった該被処理水は被処理水流出管を通じて装置より排出される。

【００２３】実施様態2 図2に本考案の実施様態の1例ををしめした。201は流入管、202は陽極、204は 陰極、203は固体電解質である。205は酸化ジャケット、210は還元ジャケットで ある。205酸化ジャケットと210還元ジャケットの大きさは任意の大きさで良く、 両者が同じ大きさである必要はない。206酸化ジャケット出口であり、207連通管 を経由して、還元ジャケット入口208と繋がっている。209は被処理水流出管であ る。

【００２４】本考案の実施様態2に係る殺菌装置の動作を示す。陽極202と陰極20 4の間には図示されていない電源装置により電圧が印加されている。ハロゲンイ オン含有水は、流入管201を通じて、酸化ジャケット205に供給される。供給され たハロゲンイオンは陽極202の表面で酸化され、殺菌力を有する残留オキシダン トとなる。酸化ジャケット205で該被処理水は一時滞留し、この間に流入水に含 まれる細菌、ウイルス、原生動物等の病原体は、殺菌、不活化される。この処理 水は、連通管207を経由して還元ジャケット入口208より還元ジャケット210に供 給される。残留オキシダントは強い殺菌力を有するが同時に生物に対して毒性も 有する。ここで該被処理水中の残留オキシダントは、陰極204で還元され、生物 に無害なハロゲン化物イオンになる。以下、殺菌され、かつ生物に無害となった 該被処理水は被処理水流出管209を通じて装置より排出される。

【００２５】実施様態3 図3に本考案の実施様態をしめした。301は流入管、302は陽極、304は陰極、30 3は固体電解質である。305は酸化ジャケット、312は還元ジャケットである。305 酸化ジャケットと312還元ジャケットの大きさは任意の大きさで良く、両者が同 じ大きさである必要はない。306は残留オキシダント含有水貯留部からの出口で あり、307連通管を経由して、残留オキシダント含有水貯留槽310に供給される。 残留オキシダント含有水貯留槽310は還元ジャケット入口308と繋がっている。30 9は被処理水流出管である。

【００２６】本考案の実地様態3に係る殺菌装置の動作を示す。陽極302と陰極30 4の間には図示されていない電源装置により電圧が印加されている。ハロゲンイ オン含有水は、流入管301を通じて、酸化ジャケット305に供給される。供給され たハロゲンイオンは陽極302の表面で酸化され、殺菌力を有する残留オキシダン トとなる。残留オキシダント含有水貯留部分305で該被処理水は一時滞留し、こ の間に流入水に含まれる細菌、ウイルス、原生動物等の病原体は、殺菌、不活化 される。この処理水は、連通管307、を経由して残留オキシダント含有水貯留槽3 10に供給され、残留オキシダント含有水の滞留時間を長くするために利用される 。残留オキシダント含有水貯留槽に器材等を入れれば殺菌槽として利用できる。 該残留オキシダント含有水は、残留オキシダント含有水貯留槽310から還元ジャ ケット入口311を経由して還元ジャケット312に供給される。ここで、該被処理水 中の残留オキシダントは、陰極304で還元され、生物に無害なハロゲン化物イオ ンになる。以下、殺菌され、かつ生物に無害となった該被処理水は被処理水流出 管309を通じて装置より排出される。

【００２７】実施様態4 図4に本考案の実施様態の1例をしめした。401は流入管、402は陽極、404は陰 極、403は固体電解質である。405は酸化ジャケット、412は還元ジャケットであ る。405酸化ジャケットと412還元ジャケットの大きさは任意の大きさで良く、両 者が同じ大きさである必要はない。406は酸化ジャケット出口であり、407連通管 を経由して、活性炭槽410に供給される。残留オキシダント含有水貯留槽410は還 元ジャケット入口408と繋がっている。409は被処理水流出管である。

【００２８】本考案の実地様態4に係る殺菌装置の動作を示す。陽極402と陰極40 4の間には図示されていない電源装置により電圧が印加されている。ハロゲンイ オン含有水は、流入管401を通じて、酸化ジャケット405に供給される。供給され たハロゲンイオンは陽極402の表面で酸化され、殺菌力を有する残留オキシダン トとなる。残留オキシダント含有水貯留部分405で該被処理水は一時滞留し、こ の間に流入水に含まれる細菌、ウイルス、原生動物等の病原体は、殺菌、不活化 される。この処理水は、連通管407、を経由して活性炭槽410に供給され、残留オ キシダント濃度が低減される。該残留オキシダント含有水は、活性炭槽410から 還元ジャケット入口411を経由して還元ジャケット412に供給される。ここで、残 留オキシダント濃度が低減された該被処理水は、陰極404で効率良く還元され、 生物に無害なハロゲン化物イオンになる。以下、殺菌され、かつ生物に無害とな った該被処理水は被処理水流出管409を通じて装置より排出される。

【００２９】

【実施例】実施例1 次に、実施様態2を用いて、海水殺菌を行なった例をしめす。

【００３０】実験は、海水を用い毎分1リットルの割合で殺菌した。このとき、 、酸化ジャケットの滞留時間は10分、還元ジャケットでの滞留時間は30分であっ た。電圧は、2Vであった。以下、原水、酸化ジャケット出口の水、処理水につい て、残留オキシダント濃度及び一般細菌数を測定した結果を表1に示す。

【００３１】

【表1】

【００３２】表1に示したごとく、原水中2.3×10000CFU/mlあった一般細菌数は 、処理水では、1.3×10CFU/mlと99.94％の殺菌率となった。このときの残留オキ シダント濃度は原水0mg/l、酸化ジャケット出口0.65mg/l、処理水0.005ｍｇ/ｌ となった。なお、残留オキシダントは0.01mg/l以上の濃度で生物に有害であると いわれており、本装置の処理水は生物に安全なレベルまで残留オキシダントを低 減している。

【００３３】実施例2 次に、実施様態2を用いて、淡水に300ppmの食塩を溶解させた場合例をしめす 。

【００３４】実験は、淡水に300ppmの食塩を溶解させた水を用い毎分1リットル の割合で殺菌した。このとき、、酸化ジャケットの滞留時間は10分、還元ジャケ ットでの滞留時間は30分であった。電圧は、2Vであった。以下、流入原水、酸化 ジケット出口の水、処理水について、残留オキシダント濃度及び一般細菌数を測 定した結果を表2に示す。

【００３５】

【表2】

【００３６】表2に示したごとく、原水中4.8×100CFU/mlあった一般細菌数は、 処理水では、0.9×10CFU/mlと98.1％の殺菌率となった。このときの残留オキシ ダント濃度は原水0mg/l、酸化ジャケット出口0.21mg/l、処理水0.003ｍｇ/ｌと なった。

【００３７】

【考案の効果】 以上、本考案を利用すると、ハロゲンイオンが含有されている処理水であれば 、一基の装置で殺菌および残留オキシダント中和が同時に行なえ、その結果エネ ルギーを節約でき、装置全体を小型化できる。また、本装置は、海水の殺菌だけ でなく、水道水の殺菌、脱遊離塩素化やプールや浴場の殺菌食品の洗浄水の製造 、、広塩性淡水魚の飼育水の殺菌等に応用できる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本考案の実施様態1

【図２】本考案の実施様態2

【図３】本考案の実施様態3

【図４】本考案の実施様態4

【符号の説明】

101：流入管 102：陽極 103：処理槽 104：酸化ジャケット 105：酸化ジャケット出口 106：連通管 107：送水ポンプ 108：還元ジャケット入口 109：隔膜 110：被処理水流出管 111：陰極 112：還元ジャケット 201：流入管 202：陽極 203：固体電解質 204：陰極 205：酸化ジャケット 209：被処理水流出管 210：還元ジャケット 301：流入管 302：陽極 303：固体電解質 304：陰極 305：酸化ジャケット 309：被処理水流出管 310：残留オキシダント含有水貯留槽 312：還元ジャケット 410：活性炭槽

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の陽極と陰極間に電圧を印加し、ハロ
   ゲンイオン含有水を陽極表面に接触させ、ハロゲンイオ
   ンを酸化し、残留オキシダントを生成さしめ、被処理水
   中の細菌または病原性微生物を不活化した後、該被処理
   水を陰極表面に接触させて残留オキシダントを還元し、
   無毒化する電気化学的殺菌装置。
2. 【請求項２】請求項１の殺菌装置のうち、陽極と陰極間
   に隔膜を設けた電気化学的殺菌装置。
3. 【請求項３】請求項１の殺菌装置のうち、陽極と陰極間
   に固体電解質を設た電気化学的殺菌装置。
4. 【請求項４】請求項１の殺菌装置のうち、陽極での接触
   処理水を一時貯留する滞留槽を設け、該滞留槽から陰極
   部に送水する電気化学的殺菌装置。
5. 【請求項５】請求項１記載の殺菌装置のうち、陽極での
   接触処理水を活性炭に接触させ、陰極部に送水する電気
   化学的殺菌装置。