JP5877938B2 - 安定な殺生物剤を生成する装置 - Google Patents

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安定な酸化型殺生物剤の生成物およびこの生成物に使用される装置に関する。本発明は、この装置のいくつかの実施例を有するが、本発明の主な実施例は、インサイチュウ生成物およびリモート生成物の２つである。酸化殺生物剤がより安定な形状にあるという事実によって、その生成、貯蔵および輸送が可能となった。本発明は、安定な酸化剤殺生物剤の一例として安定かつ機能的なクロラミンを生成するのに使用される装置を示し、この安定な酸化殺生物剤によって、殺生物成分が急速に分解しないので、水処理システムおよびその他各種の処理システム中でのクロラミンの使用が可能となる。

本明細書に記載される本発明は、生物付着制御剤を生成する装置に関する。本発明のベースは、反応物の成分および濃縮反応物を使用した生成条件を提供する装置であり、２つの溶液を天然の化学形態から別の形態に変換し、殺生物特性を改良する。

世界中に、数多くの種類の工業用水システムが存在する。化学的機構および生物学的プロセスが所望の成果を得るために実行可能なように、工業用水システムが存在する。付着物は、現在利用可能な最もよい水処理プログラムを用いて処理される工業用水システムにも均等に生じる可能性がある。この特許出願の目的において、「付着（ｆｏｕｌｉｎｇ）」は、「表面上の有機または無機材料の堆積」として定義される。

工業用水システムに微生物付着制御のための処理がなされない場合は、システムに重度の付着が生じる。付着は、工業用水システムに負の影響を及ぼす。例えば、厳しいミネラルスケール（無機材料）が水接触面に構築され、微生物の成長には理想的環境である。

付着は、空気伝達および風邪伝達による汚染物質堆積および水によって形成される汚染物質堆積、水の汚れ、プロセスリークおよび他の因子を含む各種機構によって生じる。進展が認められる場合、このシステムには、運転効率の低下、時期尚早の装置故障、生産性の低下、製品の品質低下、および、微生物付着に関連した健康関連リスクの上昇の可能性がある。

さらに、付着は、微生物汚染物質に起因しておこる場合がある。工業用水システム中の微生物汚染物質源は多数有り、限定するものではないが、空気伝達汚染、水のメークアップ（ｗａｔｅｒ ｍａｋｅ−ｕｐ）、プロセスリークおよび不適切に洗浄された設備、を含んでもよい。これらの微生物は、工業用水システムの湿潤または半湿潤表面の上に微生物コミュニティを構築することができる。これらの微生物のポピュレーションが、バルク水中にあると、９９％以上の微生物は、水中に、バイオフィルムの形態で、全ての表面に存在するであろう。

微生物から分泌されたエキソポリメリック物質は、微生物コミュニティが表面で展開するとき、バイオフィルムの形態を促進する。これらのバイオフィルムは、栄養素を濃縮する手段を構築して増殖に対する保護を提供する、複合体生態系（ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ）である。バイオフィルムは、スケール、腐食および他の付着プロセスを加速させることができる。バイオフィルムは、システムの効率の低減に影響を及ぼすだけでなく、病原体バクテリアを含むおそれのある微生物の増殖環境を提供する。従って、バイオフィルムおよびその他の付着プロセスが、可能な限り最大限に、プロセス効率を最大化して、水伝達病原体から健康関連リスクを最小限にするように、低減されることが重要である。

いくつかの因子は、生物学的付着の問題に影響を及ぼし、その拡張範囲を決定する。水温、水ｐＨ；有機および無機栄養分、好気性または嫌気性条件などの増殖条件、および、日光などのあり、なしは、重要な役割を果たす。さらに、これらの因子は、どのような微生物の種類が水システムに存在する可能性があるか、判定するのに役立つ。

上述したように、生物学的付着は、望ましくないプロセス干渉を生じさせるおそれがあり、従って、制御しなければならない。多種多様なアプローチは、工業プロセスにおける生物学的付着の制御に利用されている。最も一般的に使用されている方法は、処理水に殺生物剤化合物を加えることである。加えられた殺生物剤は、天然において、酸化型または非酸化型でもよい。経済および環境問題など、いくつかの異なる因子のために、酸化型の殺生物剤が好ましい。塩素ガス、次亜塩素酸、臭素由来殺生物剤、および、他の酸化型殺生物剤など、酸化型殺生物剤は、工業用水システムの処置に幅広く使用される。

酸化型殺生物剤の効率を規定する因子の１つは、「塩素要求量」または酸化型殺生物剤要求量を構成する水マトリックス内成分の存在である。「塩素要求量」は、水中の物質によって、還元されるか、あるいは、不活性形態の塩素に変換される塩素量として規定される。塩素消費物質は、限定するものではないが、微生物、有機分子、アンモニアおよびアミノ誘導体、硫化物、シアン化物、酸化可能なカチオン、パルプリグニン、スターチ、糖、オイル、スケールおよび腐食インヒビタなどの水処理添加物など、を含む。水中およびバイオフィルム中での微生物の増殖は、水の塩素要求量および処理されるシステムの塩素要求量に影響を与える。従来の酸化型殺生物剤は、重スライム（ｈｅａｖｙ ｓｌｉｍｅ）など、高塩素要求量を含む水中では非効率的であることがわかっている。

通常、クロラミンは、塩素などの酸化型殺生物剤に対する高い要求量がある条件、あるいは、「酸化型」殺生物剤の残留から利益を得る条件下で使用される。家庭用水システムは、クロラミンで処理されることが多くなっている。一般的にクロラミンは、遊離塩素が水に存在するアンモニアまたは水に加えられたアンモニアと反応するときに形成される。クロラミンを生産する多種多様の方法が開示されている。塩素と窒素源との間の反応の重要な所定のパラメータが、生成された殺生物剤化合物の安定性および効率を決定する。前述した方法は、いずれかの反応物の希釈液のプリフォーメーションに依存しており、これらを混合してクロラミン溶液を生成する。反応物は、アンモニウム塩（硫酸塩、臭化物または塩化物）の形態のアミン源、および、ガス状またはアルカリ土類金属（ＮａまたはＣａ）と結合したＣｌ−提供体（ｄｏｎａｒ）（塩素提供体）、である。さらに、上述した方法は、高ｐＨでの反応物の添加、または、腐食性（ｃａｕｓｔｉｃ）溶液の個別添加による、反応混合液のｐＨの調製に依存している。従って、生成された消毒剤は、この消毒剤が急速に分解するので、処理すべきシステムに即時に供給されなければならない。消毒溶液は、処理されるシステムの外側で作成され、次いで、処理するための水溶液システムに供給される。生物学的付着を制御するための液体を生成する上述の方法において、殺生物剤の活性成分が、化学的に不安定であり、急速に分解され、ｐＨが急激に低下するという重大な問題が生じた。このような殺生物剤成分の急速な劣化は、効率面での低下につながる。殺生物剤の活性成分のｐＨは、殺生物剤成分の急速な分解によって、けっして８．０を超えることがないことも観察された（米国特許第５，９７６，３８６号参照）。

本発明は、以下の重要な側面を開示する：
１．安定な酸化型殺生物剤を適切に調製する装置。
２．リモート生成またはインサイチュウ生成として、酸化型殺生物剤を生成することができる装置。
３．混合前に反応成分を希釈する必要のない安定な酸化型殺生物剤を生成する方法。
４．生成された安定な酸化型殺生物剤がクロラミンである。

図１は、装置の一実施例の概略図である。

図２は、蔵置の別の実施例の概略図である。

上述した内容は、以下の図を参照することによって、よりよく理解されるであろう。図面は、本発明を実施する方法を例示することを意図するものであり、本発明の範囲を限定するものではありません。

本発明は、第１の供給ライン１２と、第２の供給ライン１４と、第３の供給ライン１５と、撹拌機１６と、生成物出口１７とを具える安定な酸化型殺生物剤を生成するための装置１０に関連している。本発明の第３の供給ライン１５は、反応媒体と反応物を装置に供給して、安定な酸化型殺生物剤を生成するのに使用される。第３の供給ライン１５は、好ましくは水、最も好ましくはシステムの駆動水である反応媒体（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｍｅａｎｓ）に使用される。この駆動水は、酸化型殺生物剤で処理されるプロセスから得ることができる。

本発明の別の実施例においては、安定な酸化型殺生物剤を生成する装置１０は、第１の供給ライン１２、第２の供給ライン１４、撹拌機１６および生成物出口１７を具える。第１の供給ライン１２および第２の供給ライン１４は、安定な酸化型殺生物剤を生成するのに使用される生成物の輸送に適している。本発明の実施例は、共通に以下のコンポーネントを含み、従って、下記の説明は、全ての実施例に関連している。

本発明の撹拌機１６は、最も好ましくは静置型のインライン式ミキサである。本発明の生成物の生成物出口１７は、酸化型殺生物剤のインサイチュウ生成を提供するように処理されるプロセスに直接連結されるか、後で使用するために酸化型殺生物剤を保存する保存用デバイスに連結されてもよい。また、本発明は、インサイチュウ生成を提供するように、処理されるプロセスに流体連通する生成物出口１７を有することができる。

装置１０を用いて生成される好ましい安定な殺生物剤は、安定なクロラミンである。安定なクロラミンを生成するために、第１の供給ライン１２および第２の供給ライン１４を通過する反応物は、塩素源で濃縮され、アミン源で濃縮される。

本明細書に記載される好適な実施例に対する各種変形および修正は、当業者には明らかであることを理解されたい。このような変形および修正は、本発明の意図および範囲から逸脱することなく、かつ意図した利点を低減することなく実施されうる。従って、上述した変形および修正は、添付の請求の範囲に含まれるものとする。

Claims (1)

1. 安定な酸化型殺生物剤を生成する装置において、
   （ｉ）塩素源を輸送する第１の供給ラインと、
   （ｉｉ）アミン源を輸送する第２の供給ラインと、
   （ｉｉｉ）前記塩素源及び前記アミン源の混合物を輸送する第３の供給ラインと、
   （ｉｖ）撹拌機と、
   （ｖ）該攪拌機が供給する生成物出口とを具え、
   前記第１の供給ラインと前記第２の供給ラインがそれぞれ前記第３の供給ラインの開口部を通じて前記第３の供給ラインに供給し、これらの開口部が対抗して配置されており、これらの開口部は前記第１及び前記第２の供給ラインの内容物が反対方向から互いに向き合うように構築及び配置され、これによりこれらの内容物が前記攪拌機に入る前に混合され、前記第１の供給ラインは内容物を上方向に供給し、前記第２の供給ラインは内容物を下方向に供給し、前記第３の供給ラインが前記攪拌機に供給し、
   前記生成物出口は、クロラミンのインサイチュウ生成を提供するように処理されるプロセスに直接接続されており、前記撹拌機が静置型のインライン式ミキサであることを特徴とする装置。

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