JP5957288B2

JP5957288B2 - 固形薬剤の溶解滅菌装置

Info

Publication number: JP5957288B2
Application number: JP2012108831A
Authority: JP
Inventors: 池田　一彦; 一彦池田; 伊藤　太郎; 太郎伊藤; 眞司柿本; 次雄村上
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2016-07-27
Anticipated expiration: 2032-05-10
Also published as: JP2013233523A

Description

本発明は、水利用施設の滅菌用の水溶性固形薬剤溶解装置に関するものであり、さらに詳しくは、次亜塩素酸カルシウム化合物や塩素化イソシアヌール酸（または塩）等の無機もしくは有機の固形塩素剤を溶解する滅菌装置に関する。

生活排水、産業排水、プール循環水、浴場循環水などは、滅菌のため前述の固形塩素剤を用いて殺菌処理を行った後、放流またはプールや浴場等の水利用施設で循環再利用されている。従来、固形塩素剤を処理水中に溶解添加する方法として、循環水の一部を分岐し、これを溶解に供する水（以下、処理水と記す）として、固形塩素剤を充填した密閉容器内に強制的に流通させて溶解を行い、循環水系内に設置された濾過機の入口と出口の間に生じる差圧を利用して溶解液を循環水の主配管に注入する方法（例えば、特許文献１参照）や、固形塩素剤の溶解液を入れた溶解液槽を注入する循環水系の主配管よりも高い位置に設置してヘッド圧で注入する方法（例えば、特許文献１参照）や、開放常圧型の溶解装置において、循環水の一部を分岐した処理水をスプレーノズルで固形塩素剤に噴霧して溶解を行い、溶解液をポンプを利用して循環水の主配管へ注入する方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。

特公昭４５−２９７８８号公報特開平８−９９０８９号公報

密閉容器に処理水を導入して固形塩素剤の溶解を行い、循環水系内に設置された濾過機の入口と出口に生じる差圧を利用して溶解液を循環水の主配管へ注入する方法では、濾過機の運転時間の経過により差圧が変動し、これに連動して溶解液の注入量も共に変動し、滅菌に供する塩素濃度を一定に制御することが困難である。

また、前記の濾過機の差圧を利用して溶解液を循環水の主配管へ注入する方法に加え、特許文献１ではプール水の循環水系の主配管よりも高い位置に設置してヘッド圧で溶解液を注入する方法等が示されているが、実際のプールや浴場等の水利用施設においては、濾過機や固形薬剤の溶解滅菌装置等の設備が該水利用施設よりも低い位置、例えば、階下に設置される場合もある。その場合、注入に必要な差圧が取れず、濾過機の出口側配管への溶解液の注入が困難となり、滅菌処理が不十分になる。

また、浴場や屋内プール等の温水を利用する水利用施設では、細菌が繁殖しやすいため、水利用施設のみならず濾過機内部をも滅菌する。この場合、固形塩素剤の溶解液を濾過機の入口側配管へ注入する必要がある。しかし、その場合、濾過機の差圧を注入に利用することは困難である。

すなわち、機械装置の構造や設置方法等によって生じる差圧を溶解液の注入に利用することが困難な施設では、溶解液の注入をポンプで行うことが有利である。

しかしながら、特に無機の固形塩素剤を長期にわたり溶解する場合、溶解液槽の壁面や配管等の接液部に消石灰や炭酸カルシウム等のスケールの析出や沈殿が避けられず、また固形塩素剤に少量含まれるシリカやアルミナ系の水不溶固形分が溶解液槽内に堆積するといった問題があった。これらのスケールや水不溶固形分の堆積は、溶解液槽に接続された配管や注入ポンプの閉塞や、ポンプ部品の損耗の原因となる。その結果、ポンプ内部の清掃や損耗部品の交換といったメンテナンスの頻度が増加したり、ポンプのキャビテーションにより送液が困難になる場合や、またポンプの交換が必要になるという欠点があった。

さらに、前記のような問題を未然に防止するためには、定期的に運転を停止して溶解液槽内を清掃する必要があり、操作と費用が嵩むことになる。

本発明は、固形塩素剤の溶解液注入ポンプの吐出配管にエゼクターを設置し、溶解液槽と該エゼクターを接続することにより、溶解液槽内のスケールおよび水不溶固形分をエゼクターで吸入し、溶解液槽外への排出を促すことによって前記の課題を解決したものである。

以下、本発明の固形薬剤の溶解滅菌装置を詳細に説明する。

本発明は、水溶性固形薬剤の溶解液を循環させて滅菌処理する装置において、溶解液を注入するポンプと溶解液を注入するエゼクターとが併設され、該エゼクターが該ポンプの吐出配管上に設置されてなることを特徴とする固形薬剤の溶解滅菌装置に関するものである。

特に、固形塩素剤を充填する薬室Ａと、薬室底面にあって固形塩素剤を保持する機能を有する目皿Ｂと、溶解液を保持する溶解液槽Ｃと、溶解液槽の液面調整装置としてフロート式定水位弁Ｄおよび液面調整室Ｅと、固形塩素剤の溶解に供する処理水を装置内へ導入する導入配管Ｌ１と、処理水の導入量を調整するために導入配管Ｌ１上に設置された取水弁Ｖと、溶解液を液出口Ｊを介して注入ポンプＧへ供給する吸入配管Ｌ２と、ポンプの吐出配管Ｌ４と、溶解液を液出口Ｋを介してポンプの吐出配管Ｌ４上に設置されたエゼクターＨへ供給する吸入配管Ｌ３により構成されるものであって、図２で示されるものである。

本発明の固形薬剤の溶解滅菌装置は、例えば、図１に示すようなプール水の循環水系内において使用される。図１においては、水利用施設であるプール２より取水したプール水を所定の水質に保つ処理を行うために、循環ポンプ３によりプール水を濾過機４に送って異物を除去するが、濾過前のプール水の一部を処理水取込口５より分岐して固形塩素剤の溶解液を調製する固形薬剤の溶解滅菌装置１へ導入して、該溶解液を処理水合流点６で濾過機を経たプール水と混合し、殺菌消毒を行う。すなわち、処理水取込口５で分岐された処理水は図２の薬剤溶解用の処理水導入配管Ｌ１を経て固形薬剤の溶解滅菌装置１の内部へ導入され、この処理水導入配管Ｌ１より供給された処理水によって薬室Ａ内の目皿Ｂの上に充填された固形塩素剤を溶解し、該溶解液は溶解液槽Ｃに保持される。該溶解液の一部は溶解液槽Ｃの底部の液出口Ｊに連結された吸入配管Ｌ２を経て注入ポンプＧにより吐出配管Ｌ４に加圧送液される。また、該溶解液の一部は溶解液槽Ｃの底部の液出口Ｋに連結された吸入配管Ｌ３を経て注入ポンプＧの吐出配管Ｌ４上に設置されたエゼクターＨにより吸入され、吐出配管Ｌ４に注入される。そして、合流した固形塩素剤溶解液配管Ｌ５は、循環水系の主配管上の処理水合流点６に接続され、固形塩素剤の溶解液は循環水と合流・混合され、循環水が滅菌される。溶解液と共に注入ポンプＧやエゼクターＨにより吸入され、循環水に注入された消石灰や炭酸カルシウム等のスケールや固形塩素剤に含まれる水不溶固形分は、循環水系内に設置された濾過機４で捕集される。

注入ポンプＧに加え、エゼクターＨで溶解液を注入ポンプＧの吐出配管Ｌ４に注入する機能により、消石灰や炭酸カルシウム等のスケールや固形塩素剤に含まれる水不溶固形分の排出が促され、注入ポンプＧのみで溶解液の注入を行う場合と比較して、溶解液槽Ｃ内に堆積するスケールや水不溶固形分の総量が減少する。

また、注入ポンプＧのみで溶解液の注入を行う場合と比較して、吸入配管Ｌ２を介して注入ポンプＧに吸入される消石灰や炭酸カルシウム等のスケールや固形塩素剤に含まれる水不溶固形分の量が大幅に低減される。そして、これらのことにより運転は安定し、固形薬剤の溶解と滅菌をスムーズに行うことができる。

本発明の固形薬剤の溶解滅菌装置は、形状、大きさ、材質に特に制限はない。円筒であっても、方形であってもよい。また、固形塩素剤を充填する薬室Ａの内部が仕切り板によって複数に区切られていてもよい。また、溶解液槽Ｃの液深に制限はないが、溶解液の注入装置である注入ポンプＧおよびエゼクターＨの吸入の安定性の観点から、溶解液槽Ｃの溶解液槽底面からの液深が１０ｃｍ以上であることが好ましく、１５ｃｍ以上であることが特に好ましい。

溶解液槽Ｃの液面調整を行う装置においては、その機能が同じであれば、前記のフロート式定水位弁Ｄに限定されず、電極式液面計と電気回路で構成される液面調整装置や、液深の変化による圧力変化を検出する差圧式液面計と電気回路で構成される液面調整装置であってもよい。

また、注入ポンプＧは種々選択できるが、注入ポンプＧの吸入による溶解液槽Ｃの液切れを防止する観点から、注入ポンプＧの定格流量は、処理水を装置内へ導入する導入配管Ｌ１や、取水弁Ｖや、フロート式定水位弁Ｄの定格流量を下回る必要がある。注入ポンプＧの定格流量は、導入配管Ｌ１、取水弁Ｖ、フロート式定水位弁Ｄの内、最も小さい定格流量の０．８倍以下であることが好ましい。溶解液の注入量の確認は、例えば、図２の処理水導入配管Ｌ１上に設置された流量計Ｆによって確認することができる。

また、エゼクターＨは種々選択できるが、最大使用圧力が１．０ＭＰａ以上であって、最大流量が１０Ｌ／ｍｉｎ以上、吸入流量が３Ｌ／ｍｉｎ以上の能力を有するものが好ましい。

そして、溶解液槽底部に少なくとも２つの液出口を有し、液出口の一方が注入ポンプと溶解液槽を連結する吸入配管Ｌ２に接続され、他方がエゼクターと溶解液槽を連結する吸入配管Ｌ３に接続されていることが好ましい。

溶解液を注入ポンプＧに供給する吸入配管Ｌ２が溶解液槽Ｃと連結する液出口Ｊは、溶解液槽Ｃの下部であれば、底面、側面のいずれでもよいが、固形塩素剤に含まれる水不溶固形分の吸入を低減するために、液面調整室Ｅの底面に配置することが好ましい。この時、吸入配管Ｌ２が溶解液槽Ｃの内部へ挿入され、液出口Ｊが溶解液槽Ｃの内部に位置してもよい。

溶解液をエゼクターＨに供給する吸入配管Ｌ３が溶解液槽Ｃと連結する液出口Ｋは、溶解液槽Ｃの下部であれば、底面、側面のいずれでもよいが、固形塩素剤に含まれる水不溶固形分の吸入を促すために、目皿Ｂの直下に配置し、さらに溶解液槽Ｃの底面に配置することが好ましい。この時、吸入配管Ｌ３が溶解液槽Ｃの内部へ挿入され、液出口Ｋが溶解液槽Ｃの内部に位置してもよい。

また、液出口Ｊを介して水不溶固形分が注入ポンプＧに吸入されることを低減しつつ、かつ液出口Ｋを介して水不溶固形分がエゼクターに吸入されることを促進するために、溶解液槽底部に少なくとも２つ設置された液出口を結ぶ線分を分割する位置に、溶解液槽底面上に連続する高さ５ｃｍ以上の堰を設けることが好ましい。例えば、図２で示すように、液出口Ｊおよび液出口Ｋを結ぶ線分を分割する位置に溶解液槽Ｃの底部を２つ以上に仕切る堰Ｗを設置してもよい。該堰Ｗの高さは、溶解液槽Ｃの底面から５ｃｍより高く、かつ目皿Ｂの設置位置より低く設定することが好ましい。該堰Ｗの高さを溶解液槽Ｃの底面から高さ５ｃｍより高く設定すると、液出口Ｋを介してエゼクターＨに吸入される水不溶固形分量が増加し、溶解液槽Ｃ底部に堆積する水不溶固形分量が著しく減少するため好ましい。また、該堰Ｗの高さを目皿Ｂの設置位置より高く設定すると、溶解液が液出口Ｊに十分に供給されず、滅菌が不安定になり好ましくない。なお、隔壁Ｗは、複数設けてもよい。

また、目皿Ｂは、溶解液面に対し水平に設置してもよいが、固形塩素剤に含まれる水不溶固形分の薬室Ａからの排出を促すため、傾斜をつけて設置することもできる。目皿Ｂの設置角度は、溶解液面に対し水平（０度）〜４０度の範囲が好ましい。４０度を越える傾斜になると薬室Ａの容積が減るため好ましくなく、固形塩素剤の溶解性と水不溶固形分の排出効果の観点から１０〜２０度の範囲が特に好ましい。なお、傾斜の方向に制限はない。

固形塩素剤の溶解液注入に、ポンプに加えエゼクターを併用することにより、特別な運転操作を必要とせず、容易に固形塩素剤の溶解と安定的な滅菌処理が実現できる。さらに、溶解液槽の清掃頻度の低減や注入ポンプの故障の低減による経済的効果は、エゼクターの設置費用を大きく上回る。

溶解液槽内に析出、沈殿するスケールや水溶性固形薬剤に含まれる水不溶固形分をエゼクターを介して効率的に溶解液槽外へ排出することにより、析出、沈殿したスケールや固形塩素剤に含まれる水不溶固形分の吸入によるポンプ故障や配管閉塞の防止や、溶解液槽内の清掃頻度の低減が可能となり、固形薬剤の溶解および滅菌処理が安定的に行われる。

プール水の循環水系の概略図である。本発明である固形薬剤の溶解滅菌装置の断面図である。

本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１
図２に示す形状の装置を用い、固形薬剤の溶解試験を行った。幅５００ｍｍ、奥行３００ｍｍ、高さ５５０ｍｍの塩化ビニル製の薬室Ａの底部に、水平に対し１０度斜め下方向に傾斜した目皿Ｂを設置し、その上に固形塩素剤として次亜塩素酸カルシウム組成物錠剤（トヨクロンファインＢＨ−１０）５．６ｋｇを不規則充填した。なお、外壁と目皿Ｂが接する位置は、溶解液槽の底面から１０５ｍｍとした。また、堰Ｗの高さは１２０ｍｍで、溶解液槽の側壁から３７０ｍｍの位置に奥行き３００ｍｍ長さで区切る形とした。注入ポンプ液出口Ｊとエゼクター液出口Ｋは、図２の正面図のそれぞれ近い外壁から５０ｍｍ、８０ｍｍの位置で、奥行きに対して中央部に設けた。注入ポンプＧは最大流量１５Ｌ／ｍｉｎのダイヤフラムポンプ、エゼクターＨは最大注入量２．５Ｌ／ｍｉｎのＭａｚｚｅｉ社製のＭｏｄｅｌ４８４Ｘを用いた。そして、フロート式液面調整器にて、液面が溶解液槽の底面から１５５ｍｍになるようにセットした。この装置に、水温５℃の処理水を流量６００Ｌ／ｈｒで処理水導入配管Ｌ１を通じて導入して、固形塩素剤の溶解を行った。注入ポンプＧの流量は４８０Ｌ／ｈｒであり、エゼクターＨの注入量は１２０Ｌ／ｈｒであった。その結果、固形塩素剤溶解液配管Ｌ５の有効塩素濃度は、１２０〜１６０ｍｇ／Ｌで安定した。４８ｈｒ運転後、装置を止めて溶解液槽底部に堆積した水不溶固形分を全量採取し、１１０℃で乾燥してその重量を測定したところ７５．１ｇであった。この量は、比較例１の水不溶固形分１１８．０ｇに比べて３６．４％少ないものであった。

比較例１
エゼクターＨと堰Ｗを設置しない以外は、実施例１と同様の装置と方法で試験した。なお、この時の注入ポンプＧの流量は約６００Ｌ／ｈｒであった。その結果、４８ｈｒ運転後の溶解液槽底部に堆積した水不溶固形分量は、乾燥重量で１１８．０ｇであり、実施例１のそれに比べて１．６倍の量であった。

実施例２
薬室Ａに固形塩素剤を１０ｋｇ充填した以外は、実施例１と同様の装置と方法で試験した。その結果、９６ｈｒ運転後の溶解液槽底部に堆積した水不溶固形分量は、乾燥重量で１２１．７ｇであり、比較例２のそれに比べて４２．０％少ないものであった。

比較例２
エゼクターＨと堰Ｗを設置しない以外は、実施例２と同様の装置と方法で試験した。なお、この時の注入ポンプＧの流量は約６００Ｌ／ｈｒであった。その結果、９６ｈｒ運転後の溶解液槽底部に堆積した水不溶固形分量は、乾燥重量で２０９．８ｇであり、実施例２のそれに比べて１．７倍の量であった。

実施例３
薬室Ａに固形塩素剤を５０ｋｇ充填した以外は、実施例１と同様の装置と方法で試験した。その結果、３６０ｈｒ運転後の溶解液槽底部に堆積した水不溶固形分量は、乾燥重量で４５８．９ｇであり、比較例３のそれに比べて５６．３％少ないものであった。

比較例３
エゼクターＨと堰Ｗを設置しない以外は、実施例３と同様の装置と方法で試験した。なお、この時の注入ポンプＧの流量は約６００Ｌ／ｈｒであった。その結果、３６０ｈｒ運転後の溶解液槽底部に堆積した水不溶固形分量は、乾燥重量で１０５０．１ｇであり、実施例２のそれに比べて２．３倍の量であった。

実施例１乃至３および比較例１乃至３の結果より、本発明の効果が大きいことは明らかである。また、水量３００〜４００トンの標準的な大きさの２５ｍプールでは年間５００ｋｇ程度の固形塩素剤が使用されるが、本発明の実施例から溶解液槽底部に堆積する水不溶固形分量は、従来の装置と比較して大幅に低減されることが予想され、より大きな効果が期待される。

１固形薬剤の溶解滅菌装置の本体部
２プール
３循環ポンプ
４濾過機
５処理水取込口
６処理水合流点
Ａ薬室
Ｂ目皿
Ｃ溶解液槽
Ｄフロート式定水位弁
Ｅ液面調整室
Ｆ流量計
Ｇ注入ポンプ
Ｈエゼクター
Ｊ注入ポンプ液出口
Ｋエゼクター液出口
Ｖ取水弁
Ｗ堰
Ｌ１処理水導入配管
Ｌ２注入ポンプ吸入配管
Ｌ３エゼクター吸入配管
Ｌ４注入ポンプ吐出配管
Ｌ５固形塩素剤溶解液配管

Claims

水溶性固形薬剤を充填する薬室部と、前記薬室部底部の目皿と、前記目皿の直下に配置される前記水溶性固形薬剤が溶解した溶解液を保持する溶解液槽と、前記溶解液槽の液面調整装置と、前記溶解液槽の溶解液の一部を吸入するポンプと、前記溶解液槽の溶解液の一部を吸入するエゼクターとを構成要素として含み、前記エゼクターが前記ポンプの吐出配管上に設置されており、また前記溶解液槽底部に少なくとも２つの液出口を有し、液出口の一方が溶解液の一部を吸入するポンプと溶解液槽を連結する吸入配管に接続され、他方がエゼクターと溶解液槽を連結する吸入配管に接続され、さらに溶解液槽底部に設置された液出口を結ぶ線分を分割する位置に、溶解液槽底面上に連続する高さの堰を設けてなることを特徴とする水の滅菌用の水溶性固形薬剤の溶解装置。
水溶性固形薬剤を充填する薬室底部の目皿が、水平方向に対し１０度〜２０度の角度で傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の水の滅菌用の水溶性固形薬剤の溶解装置。