JP6372808B2 - Water reforming unit, reforming system and reforming method - Google Patents

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Description

本発明は水の改質ユニット、改質システムおよび改質方法に関する。より詳しく述べるとあらゆる微生物を殺滅するとともに水本来の性質を変化させず酸化還元電位を低減し、界面活性力・浸透力を高める水の改質ユニット、改質システムおよび改質方法に関する   The present invention relates to a water reforming unit, a reforming system, and a reforming method. More specifically, the present invention relates to a water reforming unit, a reforming system, and a reforming method that kill all microorganisms and reduce the redox potential without changing the original properties of water, thereby increasing the surface activity and osmotic power.

水の無害化や殺菌について多くの研究がなされている。これまでの殺菌は、高温を利用したものであって食品を傷めることなく殺菌ができなかったり、殺菌したとしても不十分であったりしている。この「殺菌」という用語は、使用する者によって意味に非常に幅があり、本明細書においては、滅菌、消毒、殺菌などの用語を、以下のように区別して用いる。また、先行技術を検討する際においても、これらの区別に注意しなければならない。
「滅菌」は、対象物に存在するすべての微生物を殺滅することをいう。「消毒」は、目標とする微生物を殺滅することをいう。「殺菌」は、慣習的に消毒と同意義で使われているが、不明確な言葉である。注意すべきことは、「殺菌」の語が使われるときは、「滅菌」と異なり、すべての微生物が殺滅されるわけではないことである。以上の用法は、感染症新法および厚生省令に従ったものである。なお、本発明で滅菌の対象としている「微生物」は、主として、真菌、細菌、ウイルスおよび原虫を含む。
一般に、滅菌・消毒の方法は、物理的方法、化学的方法およびこれらを組み合わせた方法が知られている。
物理的な滅菌・消毒方法としては、高温や高圧を使用する方法がある。例えば、高圧で100℃以上に所定の時間保持する方法がある。このとき、滅菌対象物は、蒸気中、水中または乾熱中の環境に置かれる。水中において常温より高い温度に維持する方法は、害が無いため昔から広く用いられている。但し、温度によって、消毒できる微生物が異なり、滅菌できない場合があることに注意する必要がある。高温を用いる方法を応用したものとして間欠滅菌法がある。間欠滅菌法は、細菌の芽胞状態を解いて滅菌を行おうとするものであり、温度を上昇させた後、下降させることで、高温でも非常に耐久性の高い芽胞を発芽させ、殺滅を可能とするものである。
化学的な消毒方法としては、いわゆる薬剤を用いる方法があり、対象となる微生物に適した薬剤が選定される。化学的な消毒方法では、一般に滅菌はできない。
しかし、高温や高圧を用いた場合、食品を除菌する(食品に付着した微生物を殺滅する)のには適さない。高温や高圧により、食品中の細胞が破壊されるなど変質してしまうからである。また、化学的な薬剤を用いる方法も、薬剤の残留を考慮すると、食品の除菌には適さない。そのため、高温、高圧を用いない、常温(40℃未満)での安全且つ完全な滅菌方法が求められているのである。
高温、高圧を用いない物理的な殺菌方法としては、従来、紫外線による殺菌が行われてきた。しかし、紫外線による殺菌は、微生物に紫外線が直接当たらなければ効果がないこともあり、それだけでは極めて不完全な殺菌方法であった。
一方、水を活性化させるための装置が、これまで多々研究されている。水の活性化方法としては、電場や磁場を水に掛けることにより、水を活性化させる方法がしばしは採用される。例えば、特許文献1の廃液の濾過活性装置や特許文献2の磁気波動水調整装置では、水に磁場を掛けることにより水を活性化している。そして、磁気により活性化した水に紫外線を照射することで、殺菌をしている。
しかし、紫外線による殺菌は、それだけでは極めて不完全であるのは前述したとおりであり、滅菌には程遠いものである。
特許文献3においては、タンクから出水した水を循環させながら処理する磁気電離水の給水装置が開示されている。この装置においては、循環路において、紫外線を照射した後、磁場を与えており、水の完全殺菌が可能であるとしている。しかし、特許文献3においては、あくまで殺菌は紫外線照射により行われている(段落0050参照)。そして、磁気マグネット回路は、あくまで磁気電離水を生成することを目的として設けられている。また、同文献においては、「完全殺菌」との言葉が使われているが、完全殺菌といっても、本明細書で目的とする滅菌、つまり、芽胞菌などの耐久性が高い微生物の殺滅も完全になされているかは、データの開示も無く極めて疑わしい。これまでの殺菌技術においては、紫外線を当てれば殺菌ができるとの認識に立つ文献が多く、殺菌ができると述べつつも、滅菌はされていないのである。仮に、ある条件で滅菌がされているとしても、芽胞菌の滅菌までは行われていないのである。
また、特許文献3の装置においては、タンクに戻った水を供給しているので、供給される水は、タンク内に残った雑菌が混入する可能性が高いという問題がある。
さらに、上述の特許文献以外の技術(オートクレーブなど)も含め、従来の種々の滅菌装置(高圧蒸気滅菌器、乾熱滅菌器が多く使用される)においては、滅菌に掛かる時間があまり重視されておらず、少なくとも1〜2時間を要するものであった。
本発明者はこのような実情に鑑みあらゆる微生物の殺菌・滅菌を、極めて短時間に常温領域(0〜40℃)において実現する水処理装置を提供することを目的とし、処理対象水が供給され、処理通路内で前記処理対象水に所定の処理をする水処理装置であって、前記処理通路上に設けられ前記処理対象水に紫外線を照射する紫外線照射装置と、前記処理通路における前記紫外線照射装置の下流に設けられ、流通する前記処理対象水に磁場をかける磁気装置と、前記処理通路における前記紫外線照射装置と前記磁気装置との間の、スーパーオキシド(・O )、水素イオン(H)、ヒドロキシルラジカル(HO・)、過酸化水素(H)、一重項酸素()、金属−酸素錯体(M−OO)、オゾン(O)の少なくとも1種を増加させるラジカル増加手段とを備えた装置を提案した(特許文献4)
このような水の改質技術は、各種分野に有望であると考えられている。例えば、湧水等の原水をペットボトル等の容器に充填し密栓するいわゆるボトリングシステムがある。
また、改質水を用いた植物工場や養殖等も考えられるが、微生物的安全性と改質の両方を備えたシステムは現在存在していないのが現状である。
このようなボトリング、植物工場、養殖等に水の殺滅処理を要する場合には多量の水を短時間で処理する必要がある。すなわち、多量の原水を短時間で無菌化し、しかも用途に応じた改質処理を行う要望がある。
Many studies have been conducted on water detoxification and sterilization. Past sterilization uses high temperature and cannot be sterilized without damaging food, or even if sterilized, it is insufficient. The term “sterilization” has a very wide meaning depending on the user. In this specification, terms such as sterilization, disinfection, and sterilization are distinguished as follows. Also, when considering the prior art, attention must be paid to these distinctions.
“Sterilization” refers to the killing of all microorganisms present in an object. “Disinfection” refers to killing target microorganisms. “Sterilization” is conventionally used interchangeably with disinfection, but is an unclear term. It should be noted that when the term “sterilization” is used, unlike “sterilization”, not all microorganisms are killed. The above usage is in accordance with the New Infectious Disease Law and the Ordinance of the Ministry of Health and Welfare. In addition, the “microorganism” to be sterilized in the present invention mainly includes fungi, bacteria, viruses, and protozoa.
Generally, as a sterilization / disinfection method, a physical method, a chemical method, and a combination of these methods are known.
As a physical sterilization / disinfection method, there is a method using high temperature or high pressure. For example, there is a method of holding at a high pressure at 100 ° C. or higher for a predetermined time. At this time, the object to be sterilized is placed in an environment of steam, water or dry heat. A method of maintaining a temperature higher than room temperature in water has been widely used since ancient times because it is not harmful. However, it should be noted that the microorganisms that can be sterilized differ depending on the temperature and cannot be sterilized. As an application of the method using high temperature, there is an intermittent sterilization method. The intermittent sterilization method is intended to sterilize by removing the bacterial spore state, and after raising the temperature, lowering it allows germination and killing of highly durable spores even at high temperatures. It is what.
As a chemical disinfection method, there is a method using a so-called drug, and a drug suitable for the target microorganism is selected. Chemical sterilization methods generally cannot sterilize.
However, when high temperature or high pressure is used, it is not suitable for sterilizing food (killing microorganisms attached to food). This is because the cells in the food are deteriorated due to high temperature or high pressure. In addition, a method using a chemical drug is not suitable for sterilization of food in consideration of the residual of the drug. Therefore, a safe and complete sterilization method at normal temperature (less than 40 ° C.) without using high temperature and high pressure is required.
As a physical sterilization method that does not use high temperature and high pressure, conventionally, sterilization by ultraviolet rays has been performed. However, sterilization with ultraviolet rays may not be effective unless the microorganisms are directly exposed to ultraviolet rays, and that alone is an extremely incomplete sterilization method.
On the other hand, many devices for activating water have been studied so far. As a method for activating water, a method of activating water by applying an electric field or a magnetic field to water is often employed. For example, in the waste liquid filtration activation device of Patent Literature 1 and the magnetic wave water adjustment device of Patent Literature 2, water is activated by applying a magnetic field to water. And it sterilizes by irradiating ultraviolet rays to water activated by magnetism.
However, as described above, sterilization by ultraviolet rays is extremely incomplete by itself, and is far from sterilization.
In patent document 3, the water supply apparatus of the magnetic ionization water processed while circulating the water which flowed out from the tank is disclosed. In this apparatus, a magnetic field is applied after irradiating ultraviolet rays in the circulation path, and water can be completely sterilized. However, in Patent Document 3, sterilization is only performed by ultraviolet irradiation (see paragraph 0050). The magnetic magnet circuit is provided only for the purpose of generating magnetic ionized water. In this document, the term “complete sterilization” is used. However, even though complete sterilization is intended, sterilization intended in this specification, that is, killing highly durable microorganisms such as spore bacteria. There is no disclosure of data, and it is extremely suspicious whether it has been completely destroyed. In the past sterilization techniques, there are many literatures that recognize that sterilization can be performed by applying ultraviolet rays, and although sterilization is possible, sterilization is not performed. Even if sterilization is performed under certain conditions, spore germs have not been sterilized.
Moreover, in the apparatus of patent document 3, since the water which returned to the tank is supplied, there exists a problem that there exists a high possibility that the supplied water will mix the germs which remained in the tank.
Furthermore, in various conventional sterilization apparatuses (including high-pressure steam sterilizers and dry heat sterilizers) including techniques other than the above-mentioned patent documents (such as autoclaves), the time required for sterilization is very important. It took at least 1-2 hours.
In view of such circumstances, the present inventor aims to provide a water treatment apparatus that realizes sterilization and sterilization of all microorganisms in a normal temperature region (0 to 40 ° C.) in a very short time, and water to be treated is supplied. A water treatment apparatus for performing a predetermined treatment on the treatment target water in a treatment passage, the ultraviolet irradiation device provided on the treatment passage for irradiating the treatment target water with ultraviolet rays, and the ultraviolet irradiation in the treatment passage. A superoxide (.O 2 ), a hydrogen ion (between the magnetic device that is provided downstream of the device and applies a magnetic field to the water to be treated, and the ultraviolet irradiation device and the magnetic device in the treatment path H 3 O +), hydroxyl radical (HO ·), hydrogen peroxide (H 2 O 2), singlet oxygen (1 O 2), a metal - oxygen complex (M-OO), small ozone (O 3) Both proposed a device that includes a radical increase means for increasing one (Patent Document 4)
Such water reforming technology is considered promising in various fields. For example, there is a so-called bottling system in which raw water such as spring water is filled in a container such as a plastic bottle and sealed.
In addition, plant factories and aquaculture using modified water are also conceivable, but there is currently no system that provides both microbial safety and modification.
When water sterilization is required for such bottling, plant factories, aquaculture, etc., it is necessary to treat a large amount of water in a short time. That is, there is a demand to sterilize a large amount of raw water in a short time and to perform a modification treatment according to the application.

特開2006−289317号公報JP 2006-289317 A 特開2001−029957号公報JP 2001-029957 A 特開2002−138526号公報JP 2002-138526 A WO2010/035421号パンフレットWO2010 / 035421 pamphlet

しかし、特許文献4に記載の技術では、微生物の殺滅は可能であるが、更に安全性の高い水、良質な水を提供することが望まれている。さらに、特許文献4に記載の技術では、処理する原水の十分な改質を見極めることが困難で、十分な処理を効率的に行うのは困難であった。
さらに、多量の水を短期間に連続処理する場合、例えば前述のボトリングや養殖、植物工場に単に適用する場合、非常に多数の装置を用いる必要があった。
また、原水の種類によっては、ハロゲン含有炭化水素、種々の有機成分などが含まれていることがありより安全性の高い水の提供が望まれている。また、飲料水としてはいわゆる酸化還元電位の低い水が望まれているが、酸化還元電位の低減には、電気分解や水素導入などの水の性質そのものを変化させてしまうものであった。また、洗浄分野では、界面活性力の高い水が望まれているが、微細気泡を含有させたり界面活性剤を添加する等水そのものの性質を変化させる必要があった。
そこで、本発明の課題は、処理する原水に薬剤を投入せず原水の基本的性質(含有成分、pH等)を実質的に変えず微生物的安全性を高め、界面活性力・浸透力が高くなおかつ界面活性力(浸透力)の高い水に改質する水の改質ユニットおよび改質方法を提供することである。
本発明の別の課題は、処理する原水に薬剤を投入せず原水の基本的性質(含有成分、pH等)を実質的に変えず微生物的安全性を高め、界面活性力が高くなおかつ界面活性力(浸透力)の高い水に改質する水の改質システムを提供することである。
本発明の別の課題は、多量の水を装置数を少なくして処理可能な水の改質システムを提供することである。
本発明の更に別の課題は、このような改質方法、改質方法に基づいた各種分野への用途を提供することである。
However, although the technique described in Patent Document 4 can kill microorganisms, it is desired to provide water with higher safety and good quality. Furthermore, with the technique described in Patent Document 4, it is difficult to determine sufficient modification of raw water to be treated, and it has been difficult to efficiently perform sufficient treatment.
Furthermore, when a large amount of water is continuously treated in a short period of time, for example, when simply applied to the above-described bottling, aquaculture, or plant factory, it is necessary to use a very large number of apparatuses.
In addition, depending on the type of raw water, halogen-containing hydrocarbons, various organic components, and the like may be contained, and provision of water with higher safety is desired. In addition, water having a low so-called redox potential is desired as drinking water, but to reduce the redox potential, the nature of the water itself such as electrolysis and hydrogen introduction is changed. In the field of cleaning, water having high surface activity is desired, but it has been necessary to change the properties of water itself, for example, by adding fine bubbles or adding a surfactant.
Therefore, the object of the present invention is to increase the microbial safety without substantially changing the basic properties (containing components, pH, etc.) of the raw water without adding any chemicals to the raw water to be treated, and to have high surface activity and penetrating power. Furthermore, the present invention is to provide a water reforming unit and a reforming method for reforming water having high surface activity (osmotic power).
Another object of the present invention is to improve the microbial safety without substantially changing the basic properties (containing components, pH, etc.) of the raw water without adding any chemicals to the raw water to be treated, having high surface activity and high surface activity. The object is to provide a water reforming system that reforms water with high power (osmotic power).
Another object of the present invention is to provide a water reforming system capable of treating a large amount of water with a reduced number of devices.
Still another object of the present invention is to provide such a modification method and uses in various fields based on the modification method.

上記課題を解決する本発明は、次の各項目に関する。
1 改質処理する原水を貯留し改質処理するための処理タンクと、前記処理タンクと循環可能に接続され、前記原水中の微生物を殺滅し、前記原水に存在する成分を分解・還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高める水または水性媒体を改質処理する改質装置本体とを備えた水改質ユニットであって、
前記改質装置本体は、
前記処理タンクからの原水を導入するための導入口と、
前記処理タンクに原水を排出するための排出口と、
導入口から導入された原水を通過させることによって水由来の複数のラジカル種を発生させるラジカル発生部と、前記ラジカル発生部と配管を介して接続され、発生した水由来のラジカル種を含む原水を通過させることによって前記ラジカル種を増幅保持するラジカル増幅部と、前記ラジカル増幅部と配管を介して接続され、増幅したラジカル種を含む原水を通過させることによってラジカル種を消去し、排出口から排出させるラジカル消去部とを備えた改質部と、
前記原水を前記処理タンクと前記改質部との間を循環して前記原水を循環改質処理するための循環手段と、を備え、そして
前記処理タンクまたは前記改質部の所定箇所に前記制御部に原水の酸化還元情報を出力する酸化還元電位測定装置を備え、そして
前記改質ユニットは、前記循環改質処理を制御するための制御部を備え
前記制御部は、実行する改質処理条件下で前記原水の改質による酸化還元電位の時間的推移とその極小値を含む改質処理情報を記憶する記憶部を備えており、前記改質処理情報に基づいて前記循環改質処理を制御し、
前記制御部は、さらに前記原水の改質限界を酸化還元電位の時間推移により到達する極小値により決定する条件設定モードを有しており、
前記制御部は、改質限界まで改質を行う改質優先モードと、前記条件設定モードに基づいて処理量を優先させる処理量優先モードを有していることを特徴とする水又は水性媒体の改質ユニット。
2 前記制御部は、酸化還元電位(ORPini)を有する原水が酸化還元電位の極小値(ORPmin)に到達するまでの
(ORPx−ORPini)/(ORPmin−ORPini)x100
で表される目標値(%)を有し、前記目標値に基づいて改質を行うことを特徴とする1に記載の改質ユニット。
3 処理優先モードは、目標値50%以上に設定された第1のモードと75%以上に設定された第2のモードを有することを特徴とする2に記載の改質ユニット。
前記改質ユニットは、2または3組の前記改質装置本体と前記原水処理タンクと前記循環ポンプとからなる改質ラインと、前記改質ラインの各原水処理タンクの原水導入口に原水を分配供給するための原水分配タンクと、
前記電子制御装置とから構成されることを特徴とする1に記載の改質ユニット。
前記改質ユニットは、3対または3の倍数対の水または水性媒体の改質ラインを有しており、各対の水または水性媒体の改質ラインは、各々原水の導入、改質、改質した原水の排水を同時に行うことを特徴とするに記載の改質ユニット。
さらに、所定の改質度まで改質された処理タンク中の原水を一時貯留する一時貯留タンクを備えたことを特徴とするに記載の改質ユニット。
さらに、所定の改質度まで改質された原水処理タンク中の原水を一時貯留する一時貯留タンクを備えたことを特徴とするに記載の改質ユニット。
水または水性媒体からなる原水を通過させることによって原水中の水由来の複数のラジカル種を発生させるラジカル発生工程と、
前記ラジカル発生工程で発生した水由来のラジカル種を含む水を通過させることによって原水中の前記ラジカル種を増幅保持するラジカル増幅工程と、
前記ラジカル増幅工程で増幅したラジカル種を含む水を通過させることによって原水中のラジカル種を消去するラジカル消去工程と、
を含む原水の改質処理工程を繰り返し、原水中の微生物を殺滅し、原水に存在する成分を分解・還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高める水または水性媒体の改質方法であって、
前記改質処理工程は、実行する改質処理条件下で前記原水の改質処理による酸化還元電位の時間的推移とその極小値を含む改質処理情報を取得し、
前記改質処理工程は、前記改質情報から酸化還元電位の極小値までに至る時間を決定し、決定した時間に基づいて極小値まであるいは、
前記改質処理工程は、前記改質情報から酸化還元電位を有する原水が酸化還元電位の極小値に到達するまでの度合として改質目標値を設定し、前記改質目標値に基づいて改質処理工程を繰り返すことを特徴とする水または水棲媒体の改質方法。
前記改質目標値を酸化還元電位の実測により決定することを特徴とするに記載の改質方法。
10 前記改質目標値を前記酸化還元電位に到達するまでの時間により決定することを特徴とするに記載の水または水性媒体の改質方法。
11 前記改質目標値を所定量の原水が前記改質処理工程の繰り返し数に基づいて実行することを特徴とするに記載の水または水性媒体の改質方法。
12 原水を通過させることによって水由来の複数のラジカル種を発生させるラジカル発生工程と、前記ラジカル発生工程で発生した水由来のラジカル種を含む水を通過させることによって前記ラジカル種を増幅保持するラジカル増幅工程と、前記ラジカル増幅工程で増幅したラジカル種を含む水を通過させることによってラジカル種を消去するラジカル消去工程と、を含む原水の改質処理を繰り返し、前記原水の酸性負荷度を評価する方法であって、前記原水を改質処理を酸化還元電位が極小となるまで繰り返し、前記処理前の原水の酸化還元電位と前記酸化還元電位の極小値とに基づき原水の酸性負荷度を評価することを特徴とする原水の酸性負荷度の評価方法。
The present invention for solving the above problems relates to the following items.
1. A processing tank for storing and reforming raw water to be reformed, and a circulation tank connected to the processing tank to circulate, killing microorganisms in the raw water, and decomposing / reducing components present in the raw water A water reforming unit comprising a reformer main body for reforming water or an aqueous medium that converts the raw water into water and enhances the surface activity of raw water,
The reformer body is
An inlet for introducing raw water from the treatment tank;
An outlet for discharging raw water into the treatment tank;
A radical generator that generates a plurality of water-derived radical species by passing the raw water introduced from the introduction port, and the raw water containing the generated water-derived radical species that is connected to the radical generator through a pipe. A radical amplifying unit that amplifies and holds the radical species by passing through, and is connected to the radical amplifying unit through a pipe, and the raw water containing the amplified radical species is passed through to eliminate the radical species and discharge from the outlet. A reforming part having a radical scavenging part to be
Circulating means for circulating and reforming the raw water by circulating the raw water between the treatment tank and the reforming unit, and
An oxidation-reduction potential measuring device that outputs oxidation-reduction information of raw water to the control unit is provided at a predetermined location of the treatment tank or the reforming unit , and the reforming unit is a control for controlling the cyclic reforming process with a part,
The control unit includes a storage unit that stores reforming processing information including a temporal transition of the oxidation-reduction potential due to reforming of the raw water and a minimum value under the reforming processing condition to be executed, and the reforming processing Controlling the cyclic reforming process based on the information;
The control unit further has a condition setting mode for determining the reforming limit of the raw water based on a minimum value reached by the time transition of the oxidation-reduction potential,
The control unit has a reforming priority mode for reforming to a reforming limit and a processing amount priority mode for prioritizing a processing amount based on the condition setting mode. Reforming unit.
2 The control unit determines whether the raw water having the oxidation-reduction potential (ORPini) reaches the minimum value (ORPmin) of the oxidation-reduction potential.
(ORPx-ORPini) / (ORPmin-ORPini) x100
2. The reforming unit according to 1, wherein the reforming unit has a target value (%) expressed by:
3. The reforming unit according to 2, wherein the processing priority mode includes a first mode set to a target value of 50% or more and a second mode set to 75% or more.
4 The reforming unit is configured to supply raw water to a reforming line composed of two or three sets of the reformer body, the raw water treatment tank, and the circulation pump, and raw water inlets of the raw water treatment tanks of the reforming line. Raw water distribution tank for distribution supply;
2. The reforming unit according to 1, wherein the reforming unit comprises the electronic control unit.
5 The reforming unit has three pairs or multiples of three pairs of water or aqueous medium reforming lines, and each pair of water or aqueous medium reforming lines includes introduction of raw water, reforming, 5. The reforming unit according to 4 , wherein the reformed raw water is drained simultaneously.
[6 ] The reforming unit according to [ 4] , further comprising a temporary storage tank for temporarily storing raw water in the treatment tank that has been reformed to a predetermined reforming degree.
[7 ] The reforming unit according to [ 5] , further comprising a temporary storage tank for temporarily storing raw water in the raw water treatment tank reformed to a predetermined reforming degree.
A radical generating step of generating a plurality of radical species derived from water in the raw water by passing raw water consisting of 8 water or an aqueous medium;
A radical amplification step of amplifying and holding the radical species in the raw water by passing water containing radical species derived from water generated in the radical generation step;
A radical scavenging step of scavenging radical species in the raw water by passing water containing the radical species amplified in the radical amplification step;
A method of reforming water or an aqueous medium that repeats the process of reforming raw water containing water, kills microorganisms in the raw water, converts the components present in the raw water into decomposed and reduced forms, and enhances the surface activity of the raw water There,
The reforming process step acquires the reforming process information including the temporal transition of the oxidation-reduction potential by the reforming process of the raw water under the reforming process to be executed and the minimum value thereof
The reforming process step determines the time from the reforming information to the minimum value of the oxidation-reduction potential, to the minimum value based on the determined time, or
The reforming step sets a reforming target value as a degree until the raw water having a redox potential reaches a minimum value of the redox potential based on the reforming information, and reforming is performed based on the reforming target value. A method for modifying water or a water tank medium, characterized by repeating the treatment step.
(9) The reforming method according to ( 8) , wherein the reforming target value is determined by actual measurement of an oxidation-reduction potential.
(10) The method for reforming water or an aqueous medium according to ( 8) , wherein the reforming target value is determined by a time until the redox potential is reached.
(11) The method for reforming water or an aqueous medium according to ( 9) , wherein the reforming target value is executed based on the number of repetitions of the reforming process step for a predetermined amount of raw water.
12 radical generating step for generating a plurality of water-derived radical species by passing raw water, and radical for amplifying and holding the radical species by passing water containing water-derived radical species generated in the radical generating step A raw water reforming process including an amplification step and a radical elimination step of eliminating radical species by passing water containing the radical species amplified in the radical amplification step is repeated to evaluate the acid load of the raw water. In this method, the raw water is subjected to reforming treatment until the oxidation-reduction potential becomes minimum, and the acid load of the raw water is evaluated based on the oxidation-reduction potential of the raw water before the treatment and the minimum value of the oxidation-reduction potential. A method for evaluating the acid load of raw water.

図1は本発明の水の改質方法により原水を循環させた際のORP値、微生物数、塩素濃度の経時的変化を示す概念グラフである。
図2は本発明の改質方法の対象となる水または水性媒体の一例とその改質目標値を示す図面である。
図3は本発明の改質方法により処理した水と改質前の水との大豆の経時的吸収率の比較を示す図面である。
図4は本発明の水の改質方法におけるORP値の極小値の決定を示すフローチャートである。
図5は本発明の水の改質方法においてORP値が改質目標値にまで低減するまで改質処理する場合のフローチャートを示す。
図6は本発明の水の改質方法においてORP値の低減を経過時間により制御する場合のフローチャートである。
図7は本発明の水の改質ユニット一例を示す図面である。
図8は図7に示す水の改質ユニットを実行するための電子制御装置を示す図面である。
図9は図7に示す水の改質ユニットを実行するための実行モードを示すフローチャートである。
図10は本発明の水の改質ユニットの他の一例を示す図面である。
図11は、一時貯留タンクを有する本発明の水の改質ユニットの一例を示す図面である。
図12は本発明の改質ユニットにおいて、ラジカル発生部、ラジカル増幅部およびラジカル消去部を複数の改質装置で供給した例を示す図面である。
図13は本発明の図11に示す改質ユニットを直列および並列に配置した本発明の改質装置の一例を示す図面である。
図14(a)、(b)、(c)および(d)は本発明で改質した原水を洗浄用途に使用する例を示す図面である。
図15(a)、(b)および(c)は本発明の水の改質システムの応用例を示す図面である。
FIG. 1 is a conceptual graph showing temporal changes in the ORP value, the number of microorganisms and the chlorine concentration when raw water is circulated by the water reforming method of the present invention.
FIG. 2 is a drawing showing an example of water or an aqueous medium to be subjected to the reforming method of the present invention and its reform target value.
FIG. 3 is a drawing showing a comparison of the absorption rate of soybean over time between water treated by the modification method of the present invention and water before modification.
FIG. 4 is a flowchart showing determination of the minimum ORP value in the water reforming method of the present invention.
FIG. 5 shows a flowchart in the case of performing the reforming process until the ORP value is reduced to the reforming target value in the water reforming method of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart when the ORP value reduction is controlled by the elapsed time in the water reforming method of the present invention.
FIG. 7 shows an example of the water reforming unit of the present invention.
FIG. 8 is a view showing an electronic control unit for executing the water reforming unit shown in FIG.
FIG. 9 is a flowchart showing an execution mode for executing the water reforming unit shown in FIG.
FIG. 10 is a drawing showing another example of the water reforming unit of the present invention.
FIG. 11 is a drawing showing an example of the water reforming unit of the present invention having a temporary storage tank.
FIG. 12 is a view showing an example in which a radical generating unit, a radical amplifying unit, and a radical scavenging unit are supplied by a plurality of reformers in the reforming unit of the present invention.
FIG. 13 is a view showing an example of the reforming apparatus of the present invention in which the reforming units shown in FIG. 11 of the present invention are arranged in series and in parallel.
14 (a), (b), (c) and (d) are drawings showing an example in which the raw water modified according to the present invention is used for cleaning.
15 (a), (b) and (c) are drawings showing an application example of the water reforming system of the present invention.

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
[定義および一般的説明]
本発明は、水または水性媒体からなる原水を通過させることによって原水中の水由来の複数のラジカル種を発生させるラジカル発生工程と、前記ラジカル発生工程で発生した水由来のラジカル種を含む水を通過させることによって原水中の前記ラジカル種を増幅保持するラジカル増幅工程と、前記ラジカル増幅工程で増幅したラジカル種を含む水を通過させることによって原水中のラジカル種を消去するラジカル消去工程と、を繰り返すと、原水中の微生物を殺滅し、原水に存在する成分を分解・還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高めることが可能となることを見出した。そして、改質処理する原水は、原水中に含まれる成分の種類に応じて固有の酸化還元電位を有し、そしてこの改質工程を繰り返すと原水の酸化還元電位が極小値まで低減できること、またこの酸化還元電位の経時的減少プロフィールが原水に固有であるという知見に基づくものである。本発明はさらに、この酸化還元電位の経時的減少プロフィールに基づいて、どの程度酸化還元電位を減少させると、原水の状態がどのようになるかを見出した。具体的には、酸化還元電位の減少初期段階で、原水に含まれる全ての微生物が殺滅し、微生物学的に安全な水となり、酸化還元電位が減少するのに従って、界面活性力や浸透力が増加し、最終的に原水の酸化還元電位が極小値に到達するとラジカル的に安定した水となる。
また、本発明における改質は、最終工程がラジカル消去工程であり、本発明の改質処理を酸化還元電位の値をどの段階で改質処理を終了させても、改質した原水が還元体となった段階で終了する。そのため、本発明の改質により得られた水は、安全性が高く環境に対して悪影響を加えることがないと考えられる。
なお、本発明で使用する用語は以下の意義を有する。
(原水) 原水とは、水を主体とし、所定量の有機および/または無機成分を含有する水溶液、水分散液、水懸液を含むことを意味し、湖沼、河川、地下水、湧水等のいわゆる淡水、水道水、海水、温泉等などいわゆる水源からの水、薬剤が添加された水、有機成分、例えば油等が混入した水、酸素、エア等の微細気泡が混入する水を含むものと解釈される。また、本発明の原水には、実質的に溶質を含まない純水や超純水も改質対象の原水として含まれるものと解釈される。
(微生物) 本発明で処理対象となる微生物とは、原虫(Protozoa)、真菌類(Fungus)、バクテリア類(Bacteria:嫌気性菌、好気性菌、芽胞菌を含む)、ウイルス(Virus)を含むことを意味する。
(殺滅) 増殖性を持つあらゆる微生物を完全に殺滅又は除去する状態を実現するための作用・操作をいう。言い換えると、本発明の改質処理を行った水または水性媒体中には微生物が存在せず、いわゆる微生物フリーの状態である。
(ラジカル種) 水にエネルギを印加した際に発生するラジカル種であって、原水に存在する水分子の構成要素HおよびOに由来するラジカル種、代表的にはスーパーオキシドアニオンラジカル、ヒドロキシルラジカル、過酸化水素、一重項酸素、その他原水中に存在する成分に由来するラジカル種、例えば過酸化脂質を複数種含むことを意味する。
(増幅・保持) ラジカル種の増幅・保持とは、半減期の短いラジカル種をそのラジカル形態を維持する操作を言う。
(酸化・還元)
なお、酸化・還元とは、化学反応のうち、反応物から生成物が生ずる過程において、原子やイオンあるいは化合物間で電子の授受がある反応のことである。すなわち、電子を受ける側が酸化反応であり、電子を与える側が還元反応である。本発明では、ラジカル種の発生・増幅・保持環境へ原水を通過させることにより、ラジカル種により原水中の成分が電子放出し(酸化反応)、引き続いてラジカル消去系に電子を失った(酸化された)原水を通過させることにより電子を受け取る(還元反応)。原水(水を含む原水中の成分全て)をこの酸化反応系と還元反応系を連続的に繰り返すこととなる。
(改質) 改質とは、図1(a)に示す通り、ラジカルの発生、増幅・保持、消去(以下、ラジカル発生・消去反応という)により、水の質を向上させることを言う。すなわち、1回のラジカル発生・消去反応の過程により、原水中に存在するあらゆる微生物を殺滅し、その後ラジカル発生・消去反応を繰り返すことにより、水の水素結合を切断し、水中に含まれ含有成分を段階的に分解・還元型へと転化する操作を言う(循環改質処理)。原水中の含有成分は、ラジカル発生・消去反応を繰り返すことによって、分解または最終的に還元系へと転化される。このような水中に含まれる成分は、原水に依存するが、金属化合物、金属イオン、有機性物質等に加えて微生物の代謝物(毒素を含む)。本発明の分解は、前述した微生物の殺滅とともに毒素を分解する操作を行う。このように、原水を循環改質処理することによって原水中の微生物およびその代謝物を分解処理するとともに、酸化性の成分を還元型に転化することを改質という。なお、本発明の改質処理では、最終工程として必ずラジカル消去を行う。
本発明で改質された原水は、原水のpHおよび原水を構成する構成成分を変えることなしに(原水の性質を維持しつつ)、微生物フリーであり、含有成分が還元型に変換されそして水の水素結合の切断により界面活性が高い水となる。換言すると、本発明の改質は、ラジカル発生部とラジカル増幅部により通過させる原水を酸化する酸化系とラジカル消去部により酸化した原水を還元する還元系により酸化反応と還元反応を繰り返し行うことによる改質と言える。また、本発明の改質処理において、最終的には必ずラジカル消去側、すなわち、還元側で終了している。言い換えると、酸化側の水に対して酸化反応・還元反応を行い最終的には還元側で終了している。
(改質限界) また、改質限界とは、これ以上改質しても原水が実質的に変化しないことを言う。具体的には、図1に示す通り酸化還元電位値は改質当初は劇的に減少しその後徐々に減少していく。そして酸化還元電位値は、いくら時間をかけてもこれ以上変化しない極小値を有している。この曲線の特徴は、水または水性媒体に存在する成分、特に溶質に依存して異なるが、本発明者の繰り返しの実験によるとどのような水または水性媒体であってもその水または水性媒体に特有の酸化還元電位(ORP)変移化曲線を有することが判った。このように処理する水または水性媒体のORP値が極小値となることを本発明では改質限界という。
すなわち、ラジカルの発生・消去反応の繰り返しによりもはや水および水に存在する成分からラジカルが発生しない状態を改質限界と言う。本発明者等の実験によると、改質限界まで改質処理した原水は、NC9クラッシャ混合物の変異原性試験でも変異原性がないことが確認され、しかもラジカルセンシティブDNA検査でも陰性であった。
(目標値) 本発明で使用する用語「目標値」とは、酸化還元電位(ORPini)を有する原水が酸化還元電位の極小値(ORPmin)に到達するまでの度合いを言う。所定時間改質循環処理した際の酸化還元電位値をORPxとすると、目標値(%)は、(ORPx−ORPini)/(ORPmin−ORPini)x100として表すことができる。また、図1(b)に示す通り、本発明の循環改質処理を実行すると原水の種類に依存して原水に特有のORP変移化曲線を有しているので、所定の原水における所定の改質循環処理した時間txとその際の酸化還元電位値をORPxとは一意対応する。そのため、処理する原水に特有のORP変移化曲線が判っている場合、その原水が本発明の循環改質処理を行って酸化還元電位の極小値(ORPmin)に到達するまでの時間をTminとすると目標値(%)は、(Tx/Tmin)で表すことができる。
本発明で使用する用語「目標値」は、言い換えるといわゆる本発明の改質により改質処理する原水がどのような状態となるかの指標である。すなわち、改質限界の項目で示したように原水を本発明の改質方法で一定時間改質すると、ORP値は時間経過とともに減少して極小値となる。その間、原水中に含まれる微生物は殺滅し、微生物フリーの状態となり、そして、有害物質等はラジカルによる酸化・ラジカル消去による還元を繰り返しながら分解され還元体へと変化していく。そして、最終的にはこれ以上反応しない安定な状態(改質限界)となる。
以下に限定されるものではないが、本発明の好ましい実施形態によると目標値を例えは3段階の段階を設けて、決定することができる。
(改質1) 図1に示す時間T1において原水中に含まれる全ての微生物が殺滅する。換言すると、微生物フリーの原水が得られる段階である(一般にワンパス処理)。
(改質2) 改質1で微生物が殺滅した後、本発明の改質処理により原水中に含まれる成分、これらを構成する元素・電子等がラジカルによる酸化分解/ラジカル消去による再配列を繰り返していく。原水中に含まれる有機物質がラジカル種により分解される。換言すると、原水中に含まれる有機性物質(微生物の残骸、代謝物を含む)が実質的に分解される。一般にこのレベルに到達するのは目標値((ORPx−ORPini)/(ORPmin−ORPini)x100)50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上である。
(改質3) 本発明の改質処理により原水中に含まれる成分、これらを構成する元素・電子等がラジカルによる酸化分解/ラジカル消去による再配列が更に進行し、ラジカル反応・ラジカル連鎖反応により生じたオゾン、過酸化水素、NOラジカル、過酸化脂質、金属ラジカルが実質的に消去されるとともに、得られた水および水中に含まれる成分由来の元素は安定した電子状態へと収束していく。そのため、界面活性力・浸透力(特に、細胞への浸透力)が非常に高まった水となる。換言すると、細胞に悪影響を与えない高い界面活性力・浸透力を有する水が得られる。例えば、図2に示す通り、本発明の改質方法により改質した原水(RO水)と改質していない原水の大豆の吸収曲線から判る通り、改質3まで改質した水は浸透性が6時間も立たず100%を超える。一般にこのレベルに到達するのは目標値((ORPx−ORPini)/(ORPmin−ORPini)x100)75%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上である。
(改質Max) 本発明の改質処理により原水中に含まれる成分、これらを構成する元素・電子等がラジカルによる酸化分解/ラジカル消去による再配列が更に進行し、ラジカル反応・ラジカル連鎖反応により生じたオゾン、過酸化水素、NOラジカル、過酸化脂質、金属ラジカルが実質的に消去されるとともに、得られた水および水中に含まれる成分由来の元素は安定した電子状態へと収束して最も安定した状態となる。また、外部から強いエネルギを加えない限り、この状態が安定して維持される。そのため、界面活性力・浸透力(特に、細胞への浸透力)が非常に高まった長期間保存可能な水となる。なお、改質Maxまで改質した水の変異原性を調査したところ変異原性は見られなかった。また、原水中に生体内に有効な微量元素が含まれる場合、本発明の改質方法で改質Max(場合によっては改質3)まで改質した水は当該微量元素を生体内に取り込むのに非常に有効な媒体となる。
本発明の改質方法では、このような水の改質を実質的にpHを変えることなく行うことができる。全ての原水を改質Maxまで改質処理を行うことが好ましいが、処理時間の関係と目的とする水との関係で、得られる水の目標値を設定する。例えば、原水処理タンクの容量が200Lで後述する所定の本発明の改質システムで改質2までに所定の原水を改質する時間が15分、改質3までに改質時間が30分、改質Maxまで処理する時間が60分であると仮定すると、改質2まで原水を改質する場合、800L/時、改質3までは400L/時、改質Maxまでは200L/時の処理量である。
従って、本発明の水または水性媒体の改質方法(以下、単に水の改質方法という)は、改質した水の用途に見合った改質(改質1から改質Max)まで水等を改質することを目的としている。図3に出発原水と、用途に応じた改質レベルを示す。このように、本発明の水の改質方法は、目的に応じて無菌でかつ安全な水として使用することができる。また、本発明の水の改質方法で改質した水(改質2から改質Max)は、高い界面活性能力を有しているので洗剤を全く使用せずもしくは微量の使用により目的とする対象物を洗浄化能となる。すなわち、いわゆる完成した活きた水となる。
すなわち、前述の通り、酸化還元電位を示すORP値は、処理時間の経過ととともに対数関数的に減少し、所定時間経過後に極限まで低下する。本発明者の調査によると、水道水(酸化還元電位700mV)は処理温度に依存して2〜5分後には350から500mV程度に低下し、その後徐々に低下して20〜30分後には150−300mV程度に低下し、そして60分付近で極小値となり、その後は変化しない(80時間以上酸化還元電位変化せず)。その際にpH値は、約7.4であり、処理前後で不変である(図中△で示す)。
また、残留塩素濃度は、初期に0.5〜1ppmであったのに対して循環処理することにより1分程度で0.5ppmに低下し、1〜2分後には0になる(図中○出示す)。そして、微生物は、特許文献4に記載の方法と同様に処理直後の原水からは検出されない(図中、×出示す)。
このように、ラジカル発生反応とラジカル消去反応を繰り返すことにより原水中に含有する成分は還元方向に変化し所定時間経過後には最終的に極小値まで低減する。また、酸化還元電位値が極小値まで低下した水(処理水)と、処理前の水(原水)とを平面プレート上に滴下したところ、処理水は、平面プレート上に広がったが、原水は、球上であった。このことから、第1の水の改質システムで処理した水は、非常に高い界面活性を有していることが判る。このことは、処理前の原水は、水分子間に多数の水素結合が存在していたが、第1の水の改質システムでの繰り返しのラジカル発生/消去反応により水素結合が切断されたものと考えられる。また、界面活性力の増加は、水の浸透性の増加にも繋がる。そして本発明の改質処理により原水中に含まれる成分、これらを構成する元素・電子等がラジカルによる酸化分解/ラジカル消去による再配列が進行し、ラジカル反応・ラジカル連鎖反応により生じたオゾン、過酸化水素、NOラジカル、過酸化脂質、金属ラジカルが実質的に消去されるとともに、得られた水および水中に含まれる成分由来の元素は安定した電子状態へと収束して最も安定した状態となる。このことはラジカルの発生・消去の繰り返しによりもはや水および水に存在する成分からラジカルが発生しない状態となったものと推察される。事実NC9クラッシャ混合物の変異原性試験でも本発明の改質方法により酸化還元電位が極小値となるまで処理した水は変異原性がないことが確認され、しかもラジカルセンシティブDNA検査でも問題は見出されなかった。
また、このような経時的酸化還元電位の変移は、同一の処理条件(同一装置、同一温度、同一循環速度および同一容量)で改質する水の種類に依存して、同一の曲線となる。そのため、本発明は、図1に示すような原水の改質による酸化還元電位の時間的推移とその極小値を含む改質処理情報に基づいて水の改質処理を行うことによって、実質的に同一の改質処理効果が得られることを見出した。このように本発明においては、改質の度合い、すなわち、目標値を予め設定して、設定した改質の度合い、すなわち改質目標値まで改質することを特徴としている。
また、図1に示す通り、図1(a)に示す改質循環処理を行った際に、原水の性質に応じたORP変移化曲線が得られる。このORP変移曲線は、改質処理温度により、若干シフトする。例えば、4℃から15℃程度の低温領域では、ORP値の極小値への到達時間は、温度に依存して15から30℃の常温領域と比較して、2から5%長くなり(すなわち、ORP変移曲線は右側にシフトし)、一方30℃から60℃の高温領域では、温度に依存して15から30℃の常温領域と比較して、2から10%短くなる(すなわち、ORP変移曲線は左側にシフトする)。このことにより、予め、各温度のORP変移曲線を実測し、記憶することにより、実際の循環改質処理の際に処理温度における改質目標値の補正を行うことが可能となる。
また、本発明の特定の実施形態では、例えば硫酸酸性の金属イオン液を原水である水道水(初期ORP値675mV)20Lに対して1ccを添加した場合(対象区)、初期のORP値は785mvと105mv増加した。両者を本発明の循環改質処理を実施したところ、両者とも開始約30分で極小値210mVに到達した。このことより、(1)酸化度の進行した原水も酸化度の進行していない原水も改質循環処理時間は変わらないこと、(2)ORPの変移曲線が原水の酸化状態を示す指標となりえること(改善できる酸化度を有する原水)、(3)酸化負荷された原水でも十分改質可能なこと、および(4)酸化負荷と同時に原水中の金属イオン成分を添加可能なこと等が判った。
すなわち、原水である水道水に硫酸酸性の金属イオン液という酸化負荷を加えた水が対象区であり、対象区は、水道水の負っている負荷に加えて硫酸酸性の金属イオン液という酸化負荷を負っている。このような酸化負荷に対して、本発明の循環改質方法で酸化還元電位値を極小値まで下げることが可能である。そのため、処理前の原水の酸化還元電位値と極小値までに本発明の循環改質方法により処理した際の酸化還元電位値の幅は、原水の負っている酸化負荷値と言い換えることができる。また、例えば微量金属イオン等を原水に添加したい場合にはこのような酸化系の添加液を溶質源として添加しても原水のORP値を下げることが可能である。また、このような酸化負荷を変えたとしても(すなわち、負荷変動が生じても)、その原水のORP変移曲線を指標とした本発明の循環改質方法により適正に循環改質処理することが可能となる。
また、本発明において、後述する図7に示すようにこのようなラジカル発生系とラジカル増幅・保持系とラジカル消去系を有する後述する装置を改質装置または改質装置本体といい、このような改質装置本体と、改質装置本体に改質すべき原水を貯水し改質装置本体と循環するためのタンクとこれらの循環を制御する制御部から構成されたものを改質ユニットといい、そして、特定の目的のために改質ユニットを直列および/または並列で接続したものを改質システムという。
本発明は、以上のような知見に基づいてなされたものであり、以下順に本発明の具体的実施形態を説明する。
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態に係る本発明の改質方法を図4から図6に基づいて(説明する(適宜図1を参照)。
本発明の水の改質方法において、まず実行する改質処理条件下で原水の改質による酸化還元電位の時間的推移とその極小値を含む改質処理情報を取得する。すなわち、図1(a)に示す通り改質循環処理する原水をラジカル発生・増幅・消去反応を、原水の酸化還元電位がこれ以上減少しない点まで繰り返し行い経時的酸化還元電位の推移を記録する。このように経時的酸化還元電位の推移を記録することにより、図1(b)に示すような改質循環処理する原水固有の経時的酸化還元電位の推移情報を取得できる。
より具体的には、図4に示す通り、まず原水中に水由来のラジカル種を発生させ(S1)、発生したラジカルを増殖・保持する(S2)。この間に原水中に存在する微生物はラジカルにより殺滅され、そして原水中の含有成分のラジカルによる分解が開始される(主として、ラジカルによる酸化分解)。
次いで、S1で発生し、S2で増殖・保持されたラジカル種を工程S3で消去する。この工程で原水中の含有成分のラジカル分解反応が一時的に停止し、分解中間体となる(還元中間体)。このようにして、原水中の成分が還元されることにより、原水の酸化還元電位値が減少する。
次いで、工程S4で原水の酸化還元電位(ORP値)を測定し測定結果を測定時間とともに記録する。そして工程S5で記録した酸化還元電位値(ORP値)が前回測定した酸化還元電位値(ORP値)(以下前回測定値という)と同じか否か(すなわち、酸化還元電位値(ORP値)が減少しないか否か)を判定する。工程S5で酸化還元電位値(ORP値)が前回測定値と同じでない場合(すなわち酸化還元電位値(ORP値)が減少している場合)(S4 No)、工程S1に戻り改質を続ける。
そして、工程S5でORP値が前回測定値と同一である場合(S4 Yes)、酸化還元電位値(ORP値)が極小値に到達したと判断して終了する。なお、本発明の好ましい実施形態においては、酸化還元電位値(ORP値)が前回測定値と同一となった場合(S5 Yes)でも、工程S1からS4を繰り返す。例えば、酸化還元電位値(ORP値)が前回測定値と同一となった後、所定時間、例えば5分間工程S1からS4を繰り返すように構成することが好ましい。このように構成することにより、より確実な原水の改質限界までの酸化還元電位の時間推移情報が改質処理情報として得られる。
なお、この酸化還元電位の極小値に至るまでの経時的推移情報を含む改質処理情報は、同一の処理条件で行う場合には原水の性質に応じて一義的に決定できるので、原水の性質が略一定である変動が少ない原水(例えば、同一水源の水道水)の場合には1度決定すれば同一条件で同一の結果が得られる。従って、本発明の所定の実施形態では、予め測定した原水の酸化還元電位の極小値に至るまでの経時的推移情報を含む改質処理情報は、実測する改質処理情報の代用として使用できる。また、後述する通り、同一原水を改質循環処理し、酸化還元電位を実測した際に、予め測定した経時的推移情報を含む改質処理情報の酸化還元電位の極小値に至らない場合には反応ラインを逆洗することができる。
ついで、本発明の水の改質方法において、酸化還元電位の極小値に至るまでの推移情報に基づいて、改質目標値を決定する。すなわち、図1に示す改質1から改質Maxのどのレベルまで改質を行うかを決定する。例えば、改質2を酸化還元電位から極小値への変移量の60%、改質3を80%、改質Maxを極小値と設定し、取得した改質処理情報より、目標酸化還元電位値または目標酸化還元電位値に到達するのに要する時間として決定することができる。
このような目標値は、本発明の水の改質方法により改質した原水の使用目的に応じて決定する。例えば、純水を本発明の水の改質方法により改質して医療用に使用する場合、比較的長い処理時間をかけて、酸化還元電位を極小値まで減少させ高品質の水へと改質する(品質優先の改質)。一方、多量の水を使用する用途、例えば食品、食器、機械類等の一次洗浄や洗浄等の場合、酸化還元電位を極小値以前で目標値を設定し(例えば、前述の改質2、改質3のレベル)、比較的短時間で多量の改質を行う。このように、本発明の水の改質処理方法では、目標とする改質レベルに応じて確実に改質実施計画を設定することが可能となる(図2参照)。
次いで、このように取得した改質情報に基づいて決定した改質目標値となるように、水の改質処理を実施する。この際の改質状態の確認は、図5に示す通り、酸化還元電位値(ORP値)の実測により実施してもよく、あるいは図6に示す通り、処理時間により決定してもよい。
図5に示す酸化還元電位値(ORP値)の実測により実施する場合、まず取得した改質処理情報を読み込み、読み込んだ改質処理情報に基づいて、改質目標値(ORP値)を閾値として設定する(工程S101)。
次いで、原水中に水由来のラジカル種を発生させ(S102)、発生したラジカルを増殖・保持する(S103)。この間に原水中に存在する微生物はラジカルにより殺滅され、そして原水中の含有成分のラジカルによる分解が開始される(主として、ラジカルによる酸化分解)。
そして、S102で発生し、S103で増殖・保持されたラジカル種を工程S104で消去する。この工程で原水中の含有成分のラジカル分解反応が一時的に停止し、分解中間体となる(還元中間体)。このようにして、原水中の成分が還元されることにより、原水のORP値が減少する。
次いで、工程S105で原水の酸化還元電位(ORP値)を測定し、ORP値が予め定めた閾値より減少したか否かを判定する。すなわち、すなわち原水の改質が目標値に到達したか否か判定する。
工程S105で酸化還元電位が閾値よりも大きい場合(ORP>閾値:No)、改質目標値まで到達していないので、工程S102に戻り再びラジカル反応を進行させる。
一方、工程S105で酸化還元電位が閾値よりも以下の場合(ORP≦閾値:Yes)、ラジカルによる分解反応が予め定めた範囲に到達し、すなわち目的の改質レベルまで改質が行われたので循環処理を停止する。
このように酸化還元電位(ORP値)の推移により原水の改質が目的のレベルまで進行したか否かを確実に判断することができる。
一方、図6に示す時間により改質を実施場合、まず予め決定した酸化還元電位の時間推移により到達する極小値データを読み込み、改質目標値の到達時間を閾値として設定する(工程S201)。
次いで、原水中に水由来のラジカル種を発生させ(S202)、発生したラジカルを増殖・保持する(S203)。この間に原水中に存在する微生物はラジカルにより殺滅され、そして原水中の含有成分のラジカルによる分解が開始される(主として、ラジカルによる酸化分解)。
そして、S202で発生し、S203で増殖・保持されたラジカル種を工程S204で消去する。この工程で原水中の含有成分のラジカル分解反応が一時的に停止し、分解中間体となる(還元中間体)。このようにして、原水中の成分が還元されることにより、原水の酸化還元電位値(ORP値)が減少する。
次いで、工程S205で処理時間が工程S201で設定した時間となるまで工程S201からS204を繰り返し、設定時間に到達した際に循環を停止し、改質処理を終了する。
このように、取得した改質処理情報に基づいて時間とともに推移する酸化還元電位値(ORP値)を改質処理時間により設定することによって、実際の本発明の原水の改質処理を実施することにより、酸化還元電位値(ORP値)の実測を省略することが可能となる。そのため、例えば本発明の水の改質方法を実施する改質ユニットを構築する際にORP値を測定する酸化還元電位計を省略することが可能となる。
このように酸化還元電位をモニタして本発明の原水の改質を行うことにより、改質して得られる水(改質水)の性質(ゴール)を定めて処理を行うことができる。
従って、本発明の水の改質方法は、予め定めた目標値(微生物フリー、極限までの分解・成分の還元化)を目指して再現よく原水を改質できる。そのため、本発明の水の改質方法では、処理する原水中からの微生物の殺滅、界面活性力(浸透力)の増加、酸化還元電位の低下(含有成分の分解または還元体への転換)という改質処理が予め想定した目標値まで再現よく実施可能となる。そのため、本発明の水の改質方法は、原水の種類に応じて無菌でなおかつ界面活性・浸透性の高い高品質の水、特にラジカルの発生しにくい水へと確実に最短時間で改質することが可能である。従って、医療分野、食品分野、飲料水製造分野、農業分野、畜産・養殖分野、洗浄分野などの種々の分野に本発明の水の改質方法を適用できる。しかも、本発明の水の改質方法は、酸化還元電位または時間をパラメータとして改質を行うことができるので、熟練を要することなく所定の範囲に容易に改質を行うことができる。
また、本発明の水の改質方法は、改質の目安となる改質目標値を予め設定することによって、短時間で確実に目標とするレベルまで原水の改質を行うことができる。さらに、例えば食品加工排水、工場排水、染料排水等の排水を従来周知の浄水手段により排出する排水・河川排水等は、時間・日によって原水の性質が大幅に変化する場合がある。このような原水を処理する場合も酸化還元電位の時間的推移とその極小値を含む改質処理情報を取得することによって安定して目的レベルまで原水を改質することが可能である。
(第2実施形態)
以上を前提にして、本発明の改質処理ユニット1を図7から図11に基づいて説明する。
図7に示す通り、第1実施形態に係る水の改質ユニット1(以下、第1の水の改質ユニットという)は、上述の本発明の水の改質方法を実施するユニットであって、原水を改質して、原水中の微生物を殺滅し、原水中の成分を還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高める水の改質ユニットである。そして、第1の水の改質ユニット1は、改質装置本体1と、改質装置本体1に改質すべき原水を貯水し改質装置本体と循環するためのタンク(原水処理タンク200)とこれらの循環を制御する図示しない制御部とから主として構成されている。
より具体的には図7(a)に示す第1の水の改質ユニット1は、原水を導入するための導入口104と、原水を通過させることによって水由来の複数のラジカル種を発生させるラジカル発生部101と、ラジカル発生部101で発生した水由来のラジカル種を含む水を通過させることによってラジカル種を増幅・保持するラジカル増幅部102と、ラジカル増幅部102で増幅したラジカル種を含む水を通過させることによってラジカル種を消去するラジカル消去部103と、ラジカルが消去された原水を排出するための排出口105と、これらの装置に原水を通過させる流路を備えた改質装置100と、改質装置本体100に原水を循環させるための原水の排出口202と原水の導入口201を備えた原水処理タンク200と、原水タンク200の原水を前記改質装置本体100と循環させるための図示しない循環手段とから主として構成される。
本発明におけるラジカル発生部101は、通過する原水に対して、電気的、光、磁気的エネルギ等を付与することによってラジカル種を発生させる装置である。このようなラジカル発生部は、プラズマ、短波長の光(例えばγ線、x線、遠紫外線、紫外線)、磁気等のラジカル発生源を所定の強度で所定の角度で照射する装置であり、1または複数のエネルギを通過する原水に対して照射することによって水由来のラジカル種を発生させる装置である。
このようなラジカル発生部101は、多種多様のラジカル種を発生させるために複数の異なる発生源を有することが好ましい。また、このようなラジカル発生部101に原水を通過させる流路部分は、例えば短波長の光を効率的に通過する水を照射するために光透過性の高い材質、例えばクォーツ管を使用している。
より具体的には、例えば図7(b)に示す通り、ラジカル発生部101は通流管101dを挟むようにして、より短波長の光を水の流れに垂直に照射するための光源101a、中程度の波長範囲の光を水の流れに垂直に照射するための光源101b、そして比較的長い波長領域の光を水の流れに垂直に照射するための光源101c等の光源を波長の短いものから波長の長いものへと順次並べて配置されて構成されている。
本発明におけるラジカル増幅部102は、ラジカル発生部101により発生したラジカル種を所定期間(すなわち、ラジカル増幅部通過期間)保持するための領域であり、電気的・磁気的エネルギおよび/または物理的エネルギを通過する原水に付与する装置である。このようなラジカル増幅部102として、電場、磁場等の付与手段やキャビテーションノズル等により圧力を印加する装置などが挙げられ、目的に応じてこれらのうちから1つまたは複数採用できる。
例えば、図7(b)に示す通り、磁石、好ましくは高磁力の磁石をラジカル発生部101の後段で通流管101dを挟むようにして設けることができる。また、ラジカル発生部101とラジカル増幅部101とは連続して設けてもよくあるいは所定間隔離間配置してもよい。
本発明におけるラジカル消去部103は、ラジカル発生部101で発生させ、ラジカル増幅部102で増幅・保持したラジカルを消去するための領域である。このようなラジカル消去部103は、電子を調整する作用を有する金属または金属化合物を用いることができる。
本発明において、ラジカル消去部103に使用できる金属として、遷移金属または遷移金属を1種以上含む合金、金属酸化物などが挙げられる。より具体的には周期律表3A、8族に属する金属、好ましくは4A族、5A族、8族に属する金属、より具体的にはチタン、バナジウム、ニオブ、クロム、モリブデン、タングステン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀、金、白金を主体とする金属、合金または金属化合物である。
例えば三二酸化ニッケルは(酸化ニッケル(III))は、オゾンを還元して酸素とする化合物である。特に、鉄、コバルト、ニッケル等の遷移金属化合物は、電子を移動しラジカルを消去することが知られている。本発明は、このような金属化合物から適宜選択してラジカル消去部103を構成する。
これらの金属化合物は、通過する原水と十分接触できるような方法で配置されればよく、当該技術分野に周知の方法で配置される。例えば図7(b)に示す通り、このような金属部材を電子調整金属片としてラジカル増幅部102の後段で通流管101dを挟むようにしてあるいは通流管を取り囲むように設けることができる。あるいは図7(c)に示すように通流管内部に担体に担持された形態あるいはセラミック形態として電子調整金属担体103bとして充填してもよい。
また、ラジカル消去部103は、ラジカル消去部103を通過させる間に、ラジカル発生部101とラジカル増幅部102により発生した原水に含まれるラジカル種を全て消去するのに十分な材料および長さを有している必要がある。
原水タンク200は、処理する原水を貯留するためのタンクであり、好ましくはステンレス鋼の食品級または医薬品級の貯水タンクである。このような原水タンク200は、必要に応じて従来周知の方法により前処理された水や水道水等の原水を供給する供給口である原水導入口201と改質処理した原水(処理水)を排出する排出口である原水排出口202を備えている。原水排水口201は電磁弁(第1のバルブV1)を備え、後述する電子制御装置により開閉制御され、一方原水排出口202は電磁弁(第2のバルブV2)を備え後述する電子制御装置により開閉制御されている。また、本発明の特定の実施形態では、導入口203は改質装置本体100の導入口104と原水タンク200の排出口の間の流路途中に、そして排出口204は、改質装置本体100の排出口105と原水処理タンク200の導入口203の間に設けることができる。このように構成することによって、原水処理タンク200と改質装置本体101との間に図示しない循環ポンプにより循環流路が形成される。
そして、図7に示す第1の水の改質ユニット1は、説明を容易にするために最も簡単な構成にした。すなわち、原水タンク200に貯留された原水を、ラジカル発生系(酸化系)であるラジカル発生部101とラジカル増幅部102とラジカル消去系(還元系)であるラジカル消去部103に所定速度で通流させることにより、ラジカル反応(酸化反応:ラジカル発生部101、ラジカル増幅部102で生じる)とラジカル消去反応(還元反応:(ラジカル消去部103で生じる)を循環しながら繰り返し生じさせることによって、改質を行う。なお、本発明の改質装置100、改質ムでは循環用の原水タンク200との間で原水を循環処理して改質を行うが、最終的に排出口105から排出されるのはラジカル消去部103からである。すなわち、本発明の改質装置100または処理ユニットで改質された水は、還元系であることに注意を要する。
本発明の改質装置本体100または改質ユニット1における循環処理速度は、本発明者の繰り返しの実験によると、速ければ速いほどよく、一般には1m/s以上、好ましくは2m/s以上、より好ましくは3m/s以上である。また、流量は、循環ラインのパイプの口径に依存する。本発明の目的に応じて種々の水循環ポンプを採用することが可能である。すなわち、循環処理速度は、水循環ポンプの最大流速が上限値である。
このようにラジカル発生反応とラジカル消去反応を繰り返し行うことによって、第1の水の改質ユニット1は、原水に薬剤を添加することなしに上述した原水の改質処理を行うことができる。そのため、本発明の改質装置での改質により、原水のpH値も実質的に変化することはない。
なお、本発明における処理温度は、原水が流体である温度であれば特に制限されることはないが、一般的には0℃以上、60℃以下、好ましくは4℃から45℃の範囲である。
また、図7に示す第1の改質ユニット1は、循環流路内に酸化還元電位を測定するための酸化還元電位測定器ORP(図中では原水処理タンク内)が設けられ、図示しない電子制御装置に酸化還元電位測定器ORPからの測定結果がリアルタイムに送信される構成となっている。
図7に示す本発明の第1の水の改質ユニット1には、図8に示すような電子制御装置を備えており、本発明の水の改質ユニット1の動作制御を行っている。電子制御装置は、酸化還元電位測定装置からの測定結果を記憶するメモリと、前述の本発明の水の改質方法を実施するための実行プログラムが組み込まれており、実行プログラムに基づいて第1のバルブV1,第2のバルブV2、循環ポンプの動作制御を行っている。そして、本発明の好ましい実施形態においては、酸化還元電位測定装置ORPの測定データを記憶部に記憶し、記憶したデータに基づいて動作制御を行う。
電子制御装置における制御プログラムは、図4に示す酸化還元電位の経時的推移および極小値を決定する制御プログラム、図5および図6に示す改質実行プログラム記憶装置(メモリ)に組み込まれており、その他原水処理タンク201に処理すべき原水を給水する給水モード(V1ON、V2OFF、循環ポンプOFF)、処理した原水を排水する排水モード(V1OFF,V2ON、循環ポンプOFF)を備えており、予備テストである酸化還元電位の経時的推移および極小値を決定する条件決定モード、目標値に応じて改質を実行する実行モードを制御プログラムに入力することにより自動的に給排水、改質を実行する構成となっている。
なお、実行モードも所望とする改質レベル、すなわち目標値に応じて選択することが可能である(図5、図6における閾値の設定による実行)。
この際に、図9に示す通り、給水モード、改質モード、排水モードを自動的に移行するように設定し、給水、改質、排水を連続操作することが可能である。なお、給排水の終了の判断は、当該技術分野に周知の技術、例えば水位センターにより行うことができる。また、水の改質処理における目標値の設定、目標値に到達の判断は、図5または図6に示した通りであるので詳細は省略する。また、図9における改質モードに変えて給水終了後、図4に示す改質処理を実行する改質処理モードを設置することもできる。
以上説明した通り、第1の水の改質ユニット1では、簡単な構成により、原水に化学物質を添加しなくとも(すなわち、原水そのものの有する基質を維持しつつ)、pHを実質的に変えず、処理する原水中からの微生物の殺滅、界面活性力(浸透力)の増加、酸化還元電位の低下(含有成分の分解または還元体への転換)という改質処理を、目標値にまで、すなわち、目的とする改質度合いに応じて行うことが可能となる。
なお、本発明の改質装置および改質ユニット1において、これらの制御は、循環ポンプの駆動・停止の制御や原水(循環)タンクの水供給口・排水口と連動しての開閉制御等の改質の状態を制御するものであり、例えば、時間制御あるいは酸化還元電位の実測により改質状態(目標値)のどこに到達しているかをランプ等により示すことも本発明の範囲内である。
例えば、第1の水の改質ユニット1で原水(湧水や温泉水)を処理すると、湧水や温泉水中のミネラル分を変えずに、微生物を殺滅し、有害成分を分解し、浸透力の高い酸化還元電位が低減された水(水性媒体)へと改質可能である。
そのため、医療分野、食品分野、飲料水製造分野、農業分野、畜産・養殖分野、洗浄分野などの種々の分野に第1の水の改質ユニット1を適用できる。また、その際に、目的に応じた原水を使用し目的に応じたレベルに改質することは言うまでもない。
また、例えば排水、河川の水等の条件により水の性質が変化する場合においても状況に応じて酸化還元電位の経時的推移および極小値を決定し、この決定値に基づいて確実に目的の改質が実行できる。
さらに、例えば純水、水道水、湧水等の比較的水の性質が変化しない場合、特に水道水の場合には酸化還元電位測定装置ORPを省略し、予め求めた酸化還元電位の経時的推移および極小値に基づいて改質制御をすることも可能であり、より構成が簡単で安価なユニットを構築することが可能となる。
(第2のユニット)
次に、図10に基づいて本発明の第2の水の改質ユニット1を説明する。なお、図10に示すユニットは、図7に示す水の第1の改質ユニット1において、原水分配タンク250からの原水を3対の改質装置、原水処理タンクにより分配される以外、図7に示す改質ユニットと同様であり、図8に示す制御装置および図9に示す処理フローと同様な制御により動作するので、その詳細な説明は省略する。
図10に示す第2の水の改質ユニット1は、処理する原水を予め貯水する原水処理タンク250からの原水を原水処理タンク201、202、203に分配供給し、各々改質装置101、102、103で改質処理する改質ユニットである。
例えば、原水処理タンク201に原水を供給しながら(給水モード V11 ON,V21OFF,循環ポンプOFF)、原水処理タンク202の原水を改質装置102で改質処理を行い(改質処理モードV12 OFF,V22OFF,循環ポンプON)、原水処理タンク203の改質処理した原水を排水する(排水モード V13 OFF,V23ON,循環ポンプOFF)ユニットであり、給水、改質、排水を同時に平行して行い連続的に処理した原水を排水する構成を有している。
また、図10に示す第2の水の改質ユニットにおいて、例えば原水タンク201の給水を終了した時点で、改質装置100Aによる改質を、原水タンク202の原水の改質装置100Bによる改質処理と平行して実施できることはもちろんである。
なお、図10に示す第2の水の改質ユニット1において、原水分配タンク250の前段に本発明の改質装置100Dを設け予め微生物の殺滅を行ってから原水分配タンク250に原水を供給することが好ましい。このように構成することにより、原水分配タンク250内に微生物の混入を防止することが可能となり、タンク内への微生物によるスケール発生等を防止することが可能となる。
また、本発明の特別な実施形態において、複数のタンクのうち1つを逆洗用タンクとして使用できる。すなわち、同一原水を改質循環処理し、酸化還元電位を実測した際に、予め測定した経時的推移情報を含む改質処理情報の酸化還元電位の極小値に至らない場合がある。例えば、原水中に含まれる油成分が透過度の高いラジカル発生部101の流路内に付着することによりラジカル発生部101の性能が十分に発揮できない場合など、同一の改質効果が発揮できないことが想定される。この際に、イオン界面活性剤、好ましくは非ノニオン界面活性剤を含む原水を逆洗タンク内に充填して循環改質処理を行うことができる。このように構成すると、面活性剤を含む原水により油性成分が剥離しつつ界面活性剤そのものおよび剥離した油性成分が分解される。
このように本発明の水の改質ユニットによると、原水をpHを変えることなしに微生物フリーの状態とし、目的に応じた改質を自動的に実行できる。しかも、モードを切り替えることにより、情報の取得、酸化還元電位の極小値までの改質、所定レベルでの多量の改質等を選択実行することが可能となる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態を図11に基づいて説明する。図11に示す通り、本実施形態は、ラジカル発生工程、ラジカル増殖・維持工程およびラジカル消去工程に加えて改質水保持工程を含む実施形態であり、本発明の水の改質ユニット1においては、ラジカル発生部101、ラジカル増幅部102、ラジカル消去部103に加えてラジカル滞留部として一時潮流タンクST1,ST2,ST3,ST4を設けている。
本発明者等の研究によると、図1に示す、改質処理の繰り返しにおいて、改質処理を所定時間中断しても改質処理反応が進行することを見出した。例えば、図1に示す改質曲線において、時間T2まで処理した後、例えば10分から60分程度の中断時間を設けても改質はある程度進行する。
そのため、本実施形態では、原水を所定時間処理した後に貯留する貯留槽300を設けた。このようなユニットは、図11に示す通り、多量の原水を多数直列し改質するような例(植物工場やボトリング用の改質水の調製)において、原水の性質や改質装置の性能に応じて5%から20%のユニット数を削減することが可能となる。
(第4実施形態)
第4実施形態を図12に基づいて説明する。図12に示す通り、複数の改質装置100A,100B,100Cから構成される本発明の改質ユニットにおいて、複数の改質ユニットがラジカル発生部101、ラジカル増幅部102、ラジカル消去部103を共有している。このようにラジカル発生部101、ラジカル増幅部102、ラジカル消去部103の少なくとも1つを複数の改質ユニットが共有することにより、部品点数を少なくしてユニットを構成することが可能となる。
(第5実施形態)
これらの図7から図12に示すユニットは、複数台直列および/または並列に接続して大容量の原水を所望のレベルまで改質可能な改質システムを構成することができる。このような改質システムの例を図13に例示する。
ここで、改質ユニットにおけるタンクである循環タンクの貯水量が一定であり、循環速度が一定である場合に、改質時間は、単位容量当たりの原水、例えば1Lの原水が所定の循環回数、改質器本体を通過した回数として置き換えることができる。例えば、XLの原水が貯水されている原水タンクを内直径Ammの管を介して毎秒Ymの流速で通過させた場合、菅の内直径から断面積を求め流速より単位時間当たりの通流量(改質処理量)を求めることが可能である。そして、図1に示すT1、T2、Tmax時の単位体積当たりの循環回数を求めることができる。
このようにして、本発明のシステムでは、循環回数に応じてタンクの量を設定することが可能となる。
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態に係る水の評価方法について説明する。
本発明の原水の評価方法は、原水を通過させることによって水由来の複数のラジカル種を発生させるラジカル発生工程と、ラジカル発生工程で発生した水由来のラジカル種を含む水を通過させることによって前記ラジカル種を増幅保持するラジカル増幅工程と、ラジカル増幅工程で増幅したラジカル種を含む水を通過させることによってラジカル種を消去するラジカル消去工程と、を含む原水の改質処理を繰り返し、原水の酸性負荷度を評価する方法であって、原水を改質処理を酸化還元電位が極小となるまで繰り返し、処理前の原水の酸化還元電位と前記酸化還元電位の極小値とに基づき原水の酸性負荷度を評価することを特徴とするものであり、評価する水に特有のORP変移化曲線を求めることである。
このように水の酸化負荷を評価することにより、水の汚染度合いを評価する新しい尺度となるだけでなく、本発明の改質方法を用いた酸化負荷された原水の処理計画を作成することができる。このような評価方法を実施するに当たって、例えば図7に示すような水の改質システムを車載して、評価する原水の現場で評価を行うことが可能である。
次に、本発明の改質方法および改質システムの応用例を説明する。
容器の洗浄に適した改質水の酸化還元電位は、原水そのものの酸化還元電位よりも低く従来周知の前処理を行うことにより、好ましくは本発明の改質処理を再度行うことにより農業用、工業用、洗浄用、特に予備洗浄用に有効に使用することが可能となる。
このことは、従来の化学薬品系やオゾンを使用した飲料水製造ラインと比較して本発明の容器入り飲料水の製造方法は、安全な水を排出することが可能となるだけでなく、二次的に排水を有効利用可能となる。
本発明の改質方法により改質した原水は、高い浸透力と界面活性力を有している。そのため上述した飲料用の容器の洗浄に加えて、食品、食品容器、精密機器等の洗浄に有効に適用化能である。
すなわち、本発明の改質装置100を用いた洗浄システムは、図14(a)から(d)に示す通り本発明の改質装置100を直接(図14(a)参照)または循環タンク200を介して洗浄容器Twと循環可能に接続し、洗浄タンクTw内の原水を本発明の改質装置101の間で循環する構成を有している。
図14(b)に示す通り、一般に洗浄対象物Tである食品、例えば野菜、食器類、精密機器等の表面は多孔質であるか凹凸部T1を有しており(以下、凹凸部T1という)、その凹凸部T1に汚れや微生物が付着または堆積している。図14(a)、(c)および(d)に示すように本発明の改質方法で改質した原水中に洗浄対象物を浸漬すると本発明で改質された原水の浸透力と界面活性力により凹凸部T1まで改質された原水が浸透し凹凸部T1に存在する微生物・付着した汚れ等の微生物・汚れ等T2を対象物から改質した原水中へと移動させる。
本発明の洗浄システムは、図14(a)に示すように本発明の改質装置100と洗浄容器Twとを循環させることもできるが、本発明の好ましい実施形態においては、図14(c)および図14(d)に示す通り循環タンクTCを介して洗浄用の水の改質と循環を行う構成にしている。また、図14(d)に示す通り、洗浄対象物Tを収納するためのメッシュ容器Cmを設けることも可能である。
洗浄容器Tw内の原水は、本発明の改質装置100により改質され、浸透力と洗浄力が高まり洗浄対象物T表面の凹凸部T1まで行き渡り微生物・汚れ等T2を剥離して原水中に移行させるがこの際に、洗浄容器Twに水流Wfや超音波震盪等を行い洗浄用の水と対象物表面を積極的に接触する機会を与えることによって(以下、水流Wf等をいう)、効率的な洗浄を行うことができる。このような水流Wf等は循環水の水流の調整に加えて、攪拌手段、超音波震盪装置など公知の手段により達成することが可能である。
この際の、水流Wf等の強さは洗浄対象物の破損しない条件であれば特に限定されるものではない。すなわち、強い水流・震盪あるいは洗浄対象物同士の接触により破損しない条件であれば特に限定されるものではない。
従って、本発明は、本発明の改質装置と、所望により循環タンクを介して循環可能に接続され、洗浄対象物を収納可能な洗浄容器とを備え、前記改質装置と洗浄容器間に洗浄用の原水を循環させる洗浄システムも本発明の対象となる。
この場合、本発明の改質ユニットは、改質装置100と循環タンクとしての洗浄容器Twとから構成されるとみなすことができる。
この洗浄システムは、薬剤を使用せずあるいは微量の薬剤と組み合わせて対象物を洗浄するとともに対象物中に存在する微生物を有意に排除可能である。また、対象物から排除され水側に移行した微生物や有機物等は、本発明の改質装置100により分解される。
また、後述する通り、本発明の循環システムにおいて洗浄に使用した水を好適な前処理装置を介して循環タンクに戻すことも本発明の範囲内である。なお、本発明の改質装置・改質システムを洗浄用途に使用した場合、対象物の種類や本発明の改質した水との接触方法に依存して、全てのあるいは実質的に全ての微生物を対象物から本発明の改質した水側に移行でき、本発明の改質した水を原水タンクと改質装置の間で循環させることにより循環タンク内は微生物フリーであり、改質した水から対象物へと移行することは少ない。本発明の特定の実施形態においては、複数の本発明の改質装置と循環タンク(例えば第1から第nの循環タンクと改質装置とからなる洗浄系)を容易して第1の洗浄系から順次第nの洗浄系へと移行させて洗浄対象物を洗浄することができる。このように本発明の洗浄システムは、洗浄対象物から剥離できる微生物(除菌作用)と剥離した微生物全てを殺滅できる(微生物の除菌・殺滅)。従って、洗浄対象物と本発明の改質装置の接触方法によっては従来不可能であった洗浄対象物、例えば多孔度の高くない食品等の常温滅菌が可能になることを示唆している。例えば、表面に比較的凹凸部が少ない柑橘系等を本発明の方法で洗浄する場合には、表面上に存在するカビ類を初めとする微生物を改質水側に全て移行することができ、実質的に無菌化することが可能である。なお、所望に応じて洗浄対象物の表面を傷つけない範囲で、ブラシ等の手段を本発明の洗浄に適用することも可能である。
(応用例:循環再利用(農業用途・養殖用途))
次に、図14に基づいて本発明の改質処理の応用例として水資源の循環再利用について農業用途・養殖用途に適用した例を説明する。なお、循環再利用用途として下記の実施形態では水耕栽培等の農業分野や陸上養殖等を含む水産分野について説明するが本発明はこれらの農業分野や水産分野に限定されるものではない。
本発明の改質処理は、例えば原水として水耕栽培からの排水や養殖場からの排水を改質することにより微生物的に安全な水を提供することが可能である。
すなわち、水耕栽培の場合には、水耕栽培に使用した微生物や有機性残渣、肥料、農薬等を含む主として有機物で汚染された排水が排出される。同様にして、淡水および海水を含む水棲生物の養殖の場合には水棲生物の代謝による糞尿やプロテインスキマや餌の残り、抗生物質、微生物等の有機物で汚染された水が堆積している。
これらの微生物を含む有機物で汚染された水を従来周知の方法により処理しても農薬や抗生物質等の化学薬品や微生物が残存しているので、このような汚染された水を水耕栽培で循環利用しようとしても微生物が残存する。そのため、最悪の場合には栽培植物全体にダメージを与えることとなる。
また、このような汚染された水を養殖用に滞留させると同様に水棲生物に対してダメージを与えることとなる。そのため、従来の養殖では、抗生物質等の薬剤を投入するなどの対策をとっていた。
これに対して、本発明の改質システムを用いて水耕栽培ラインや養殖ラインからの排水を本発明の改質ラインにより改質することにより、微生物を殺滅するとともに水の再活性化を行うことにより植物や水性生物の発育を促進することができる。
同様にして、養殖系(水槽)に本発明の改質システムを利用し、絶えず改質した水で養殖系の水を置換(循環)させると、汚染物が分解されるとともに養殖系(水槽)内の微生物が調整され絶えず活性化した水が循環されている状態となる。そのため、養殖系(水槽)内では水棲生物の飼育に最適な環境が保たれる。
このような農業用途や水産用途において、水耕栽培ラインや養殖系(水槽)の循環改質に加えて、本発明の好ましい実施形態においては、原水を予め本発明の改質ラインにより改質して、所望に応じて肥料やミネラル等を添加調整して供給することができる。このように構成することにより、より安全性の高い水耕栽培ラインや養殖ラインを構築することが可能となる。
より具体的には、図15(a)から図15(c)に示す通り、本発明の改質装置100は、排水を所望により従来周知の前処理装置Aで前処理を行った後、原水タンクと改質装置との間で循環処理することにより、前述のような洗浄用途や、微生物を殺滅し賦活した後に再び活性のある水として植物栽培や水棲生物の養殖に使用できる(図15(a)参照)。このような前処理装置として、フィルタ処理、活性汚泥等の微生物処理やオゾン処理、微細気泡処理、薬剤処理を含むものとする。このような微生物処理により排出される微生物を殺滅するとともに、本発明の改質装置によりオゾン、オゾン由来ラジカル、各種薬剤等を分解して安全な状態で再使用することが可能となる。
また、本発明の改質ラインの実施形態において、図15(b)に示す通りに原水を使用系(水耕栽培ライン・養殖系、食品洗浄系等)により使用した後の排水を所望により前処理した後に原水タンクと本発明の改質装置との間で循環させることにより原水使用系に戻すことが可能である(図15(b)参照)。
また、図15(c)の好ましい実施形態として、予め本発明の改質装置300で原水を所定レベル改質した後、これを水耕栽培、養殖、食品等の洗浄に使用し、その排水を所望に応じて前処理した後、再び本発明の改質装置100と循環タンク200で循環改質処理して原水の使用系に戻すことができる。
このように本発明の改質システムは、水を有効に循環利用することが可能となるので、例えば水の総量規制されている箇所への適用に極めて有効であるとともに、限りある水源を有効活用することが可能である。しかも、汚染度の少ない水が排水されるので環境に対する影響が少ないという利点もある。
また、本発明の改質システムは、例えば温泉・風呂等の循環用にも好適に適用可能である。すなわち、温泉・風呂等からの排水を従来周知の方法(ろ過処理等)により処理した後、本発明の改質装置(改質システム)で循環改質することにより原水中の微生物の殺滅と改質を同時に行うことが可能となる。
((超)純水の改質)
更に、本発明特別な実施形態において、容器入り飲料水に加えて容器入りの改質した(超)純水を製造することも可能である。
本発明者の検討によると、純水・超純水と言われる水、すなわち溶質が実質的に存在していない水を原水として使用した場合、酸化還元電位を初めとして各種パラメータが変化する。このように、(超)純水を出発原水としても改質できる余地があることが判った。すなわち、(超)純水の酸化還元電位は、本発明者が実測したところ385mVであったが本発明の改質装置により改質処理したところ310mVまで低減した。この状態で数日放置しても参加還元電位の変化は見られなかった。
このことにより、本発明によると酸化還元電位が低減しラジカル反応の起こさない純水または超純水、すなわち実質的に溶質を含まない水を提供することが可能となった。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[Definition and general explanation]
The present invention includes a radical generation step for generating a plurality of radical species derived from water in the raw water by passing raw water composed of water or an aqueous medium, and water containing the water-derived radical species generated in the radical generation step. A radical amplification step of amplifying and holding the radical species in the raw water by passing through, and a radical scavenging step of eliminating the radical species in the raw water by passing water containing the radical species amplified in the radical amplification step. Repeatedly, it was found that the microorganisms in the raw water can be killed, the components present in the raw water can be converted into a decomposition / reduction type, and the surface activity of the raw water can be enhanced. The raw water to be reformed has a specific redox potential depending on the types of components contained in the raw water, and the redox potential of the raw water can be reduced to a minimum value by repeating this reforming step. This is based on the finding that the redox potential profile over time is unique to raw water. The present invention further found out how much the state of the raw water is reduced by reducing the oxidation-reduction potential based on the temporal reduction profile of the oxidation-reduction potential. Specifically, at the initial stage of reduction of the redox potential, all microorganisms contained in the raw water are killed and become microbiologically safe water. When the redox potential of the raw water finally reaches a minimum value, the water becomes radically stable.
Further, in the reforming in the present invention, the final process is a radical scavenging process, and the reformed raw water is reduced to the reductant regardless of the stage of the reforming process of the present invention at which oxidation-reduction potential value is terminated. It ends when it becomes. Therefore, it is considered that the water obtained by the modification of the present invention is highly safe and does not adversely affect the environment.
The terms used in the present invention have the following significance.
(Raw water) Raw water is mainly composed of water and includes an aqueous solution, water dispersion, and water suspension containing a predetermined amount of organic and / or inorganic components, such as lakes, rivers, groundwater, springs, etc. It includes water from so-called water sources such as so-called fresh water, tap water, seawater, hot springs, water containing chemicals, water mixed with organic components such as oil, and water mixed with fine bubbles such as oxygen and air. Interpreted. In addition, the raw water of the present invention is interpreted to include pure water and ultrapure water that do not substantially contain a solute as raw water to be reformed.
(Microorganisms) The microorganisms to be treated in the present invention include protozoa, fungi (Fungus), bacteria (Bacteria: anaerobic bacteria, aerobic bacteria, spore fungi), and viruses (Virus). Means that.
(Destruction) Refers to an action / operation for realizing a state in which all microorganisms having proliferation properties are completely killed or removed. In other words, there is no microorganism in the water or aqueous medium subjected to the modification treatment of the present invention, which is a so-called microorganism-free state.
(Radical species) Radical species generated when energy is applied to water, which are derived from constituents H and O of water molecules present in raw water, typically superoxide anion radical, hydroxyl radical, This means that it contains a plurality of radical species derived from hydrogen peroxide, singlet oxygen, and other components present in the raw water, for example, lipid peroxide.
(Amplification / Retention) Amplification / retention of radical species refers to an operation of maintaining the radical form of a radical species having a short half-life.
(Oxidation / Reduction)
Oxidation / reduction refers to a reaction in which electrons are transferred between atoms, ions, or compounds in a process in which a product is generated from a reactant in a chemical reaction. That is, the side that receives electrons is an oxidation reaction, and the side that receives electrons is a reduction reaction. In the present invention, by passing the raw water to the generation / amplification / retention environment of radical species, the radical species release electrons (oxidation reaction) by the radical species, and subsequently lose electrons (oxidized) to the radical elimination system. E) Receiving electrons by passing raw water (reduction reaction). This oxidation reaction system and reduction reaction system of raw water (all components in raw water including water) are continuously repeated.
(Reforming) Reforming means improving the quality of water by generating, amplifying / holding, and eliminating radicals (hereinafter referred to as radical generation / elimination reaction) as shown in FIG. 1 (a). In other words, one radical generation / elimination reaction process kills all microorganisms present in the raw water, and then repeats the radical generation / elimination reaction to cleave hydrogen bonds in water and contain it in water. This refers to the operation of converting components into decomposition / reduction type step by step (circulation reforming treatment). The components contained in the raw water are decomposed or finally converted into a reducing system by repeating radical generation / elimination reactions. The components contained in such water depend on raw water, but in addition to metal compounds, metal ions, organic substances, etc., microorganism metabolites (including toxins). In the decomposition of the present invention, the above-described microorganisms are killed and the toxin is decomposed. In this way, the raw water is subjected to cyclic reforming treatment to decompose microorganisms and metabolites thereof in the raw water, and conversion of oxidizing components to a reduced form is called reforming. In the modification treatment of the present invention, radical scavenging is always performed as the final step.
The raw water modified according to the present invention is microbial-free without changing the pH of the raw water and the components constituting the raw water (while maintaining the properties of the raw water), the contained components are converted to a reduced form, and the water The hydrogen bond breaks into water with high surface activity. In other words, the modification of the present invention is performed by repeatedly performing an oxidation reaction and a reduction reaction by an oxidation system that oxidizes raw water that is passed by the radical generation unit and the radical amplification unit and a reduction system that reduces the raw water oxidized by the radical scavenging unit. It can be said to be reforming. Further, in the reforming process of the present invention, the process always ends on the radical scavenging side, that is, the reduction side. In other words, an oxidation reaction / reduction reaction is performed on water on the oxidation side, and finally, the reaction is terminated on the reduction side.
(Reforming limit) Further, the reforming limit means that the raw water does not substantially change even if further reforming is performed. Specifically, as shown in FIG. 1, the oxidation-reduction potential value decreases dramatically at the beginning of reforming and then gradually decreases. The oxidation-reduction potential value has a minimum value that does not change any further over time. The characteristics of this curve vary depending on the components present in the water or aqueous medium, especially the solute, but according to repeated experiments by the inventor, any water or aqueous medium can be It was found to have a characteristic redox potential (ORP) transition curve. In this invention, it is called the modification limit that the ORP value of the water or aqueous medium to be treated becomes a minimum value.
That is, a state in which radicals are no longer generated from water and components existing in water due to repeated generation / elimination reactions of radicals is called a reforming limit. According to the experiments by the present inventors, the raw water modified to the modification limit was confirmed to be non-mutagenic in the NC9 crusher mixture mutagenicity test, and was also negative in the radical sensitive DNA test.
(Target value) The term “target value” used in the present invention refers to the degree to which raw water having an oxidation-reduction potential (ORPini) reaches the minimum value (ORPmin) of the oxidation-reduction potential. If the oxidation-reduction potential value at the time of the reforming circulation treatment for a predetermined time is ORPx, the target value (%) can be expressed as (ORPx-ORPini) / (ORPmin-ORPini) x100. Further, as shown in FIG. 1 (b), when the cyclic reforming process of the present invention is executed, it has an ORP transition curve specific to the raw water depending on the type of the raw water. The ORPx uniquely corresponds to the time tx during which the material circulation treatment is performed and the oxidation-reduction potential value at that time. Therefore, when the ORP transition curve peculiar to the raw water to be treated is known, the time until the raw water reaches the minimum value (ORPmin) of the oxidation-reduction potential after performing the cyclic reforming treatment of the present invention is defined as Tmin. The target value (%) can be expressed by (Tx / Tmin).
The term “target value” used in the present invention is, in other words, an indicator of what state the raw water to be reformed by so-called reforming of the present invention will be. That is, as shown in the reforming limit item, when raw water is reformed for a certain period of time by the reforming method of the present invention, the ORP value decreases with time and becomes a minimum value. In the meantime, microorganisms contained in the raw water are killed and become microorganism-free, and harmful substances are decomposed while being repeatedly reduced by radical oxidation and radical scavenging, and converted into a reduced form. And finally, it will be in the stable state (reformation limit) which does not react any more.
Although not limited to the following, according to a preferred embodiment of the present invention, the target value can be determined by providing, for example, three stages.
(Modification 1) All microorganisms contained in the raw water are killed at time T1 shown in FIG. In other words, it is a stage where microorganism-free raw water can be obtained (generally one-pass treatment).
(Modification 2) After the microorganisms are killed by the modification 1, the components contained in the raw water by the modification treatment of the present invention, the elements and electrons constituting them are rearranged by radical oxidative decomposition / radical elimination. Repeat. Organic substances contained in raw water are decomposed by radical species. In other words, organic substances (including microbial remnants and metabolites) contained in the raw water are substantially decomposed. Generally, the target value ((ORPx−ORPini) / (ORPmin−ORPini) × 100) is 50% or more, preferably 60% or more, and more preferably 70% or more.
(Modification 3) By the modification treatment of the present invention, the components contained in the raw water, the elements and electrons constituting them, are further rearranged by oxidative decomposition / radical elimination by radicals, by radical reaction / radical chain reaction. The generated ozone, hydrogen peroxide, NO radicals, lipid peroxides, and metal radicals are virtually eliminated, and the water and the elements derived from the components contained in the water converge to a stable electronic state. . For this reason, the surface activity and osmotic power (particularly, the osmotic power to cells) is water that has been greatly enhanced. In other words, water having high surface activity and osmotic power that does not adversely affect cells can be obtained. For example, as shown in FIG. 2, as can be seen from the absorption curves of raw water (RO water) modified by the reforming method of the present invention and unmodified raw water soybean, the water modified up to modified 3 is permeable. However, it does not stand for 6 hours and exceeds 100%. Generally, the target value ((ORPx−ORPini) / (ORPmin−ORPini) × 100) is 75% or higher, preferably 80% or higher, more preferably 90% or higher.
(Modified Max) The components contained in the raw water by the modification treatment of the present invention, and the elements and electrons constituting them further undergo rearrangement by oxidative decomposition / radical elimination by radicals, resulting in radical reaction / radical chain reaction. The generated ozone, hydrogen peroxide, NO radicals, lipid peroxides, and metal radicals are substantially eliminated, and the resulting water and the elements derived from the components contained in the water converge to a stable electronic state and are the most It will be in a stable state. In addition, this state is stably maintained unless strong energy is applied from the outside. Therefore, it becomes water that can be stored for a long period of time with a very high surface activity and osmotic power (particularly osmotic power to cells). In addition, when the mutagenicity of the water modified to the modified Max was investigated, no mutagenicity was found. In addition, when the trace water effective in the living body is contained in the raw water, the water modified to the modified Max (modified 3 in some cases) by the modification method of the present invention takes the trace element into the living body. It is a very effective medium.
In the reforming method of the present invention, such water reforming can be performed without substantially changing the pH. Although it is preferable to carry out the reforming treatment of all raw water up to the reforming Max, the target value of water to be obtained is set based on the relationship between the processing time and the target water. For example, the capacity of the raw water treatment tank is 200 L, the time required for reforming predetermined raw water by reforming 2 in a predetermined reforming system of the present invention described later is 15 minutes, the reforming time is 30 minutes by reforming 3, Assuming that the processing time until the reforming Max is 60 minutes, when the raw water is reformed until the reforming 2, the processing is 800 L / hr, the reforming 3 is 400 L / hr, and the reforming Max is 200 L / hr. Amount.
Therefore, the water or aqueous medium reforming method of the present invention (hereinafter simply referred to as water reforming method) uses water or the like from reforming (reforming 1 to reforming Max) suitable for the use of the reformed water. The purpose is to reform. FIG. 3 shows the starting raw water and the reforming level according to the application. Thus, the water reforming method of the present invention can be used as sterile and safe water depending on the purpose. Further, the water modified by the water reforming method of the present invention (from modified 2 to modified Max) has a high surface-active ability, so that it does not use any detergent or is used by using a trace amount. It becomes the ability to clean the object. That is, so-called finished live water.
That is, as described above, the ORP value indicating the oxidation-reduction potential decreases logarithmically with the elapse of the processing time, and decreases to the limit after the elapse of the predetermined time. According to the inventor's investigation, tap water (redox potential 700 mV) decreases from 350 to 500 mV after 2 to 5 minutes depending on the treatment temperature, and then gradually decreases to 150 after 20 to 30 minutes. It decreases to about -300 mV, and reaches a minimum value in the vicinity of 60 minutes, and does not change thereafter (no change in redox potential for 80 hours or more). At that time, the pH value is about 7.4, and is unchanged before and after the treatment (indicated by Δ in the figure).
Further, the residual chlorine concentration was 0.5 to 1 ppm in the initial stage, but it decreased to 0.5 ppm in about 1 minute by circulating treatment, and became 0 after 1 to 2 minutes (○ in the figure). Show). And a microorganism is not detected from the raw | natural water immediately after a process similarly to the method of patent document 4 (it shows x in a figure).
As described above, by repeating the radical generation reaction and the radical elimination reaction, the components contained in the raw water change in the reduction direction, and are finally reduced to a minimum value after a predetermined time. Moreover, when water (treated water) whose oxidation-reduction potential value decreased to a minimum value and water before treatment (raw water) were dropped on the flat plate, the treated water spread on the flat plate, , On the sphere. This shows that the water treated by the first water reforming system has a very high surface activity. This means that the raw water before treatment had many hydrogen bonds between water molecules, but the hydrogen bonds were broken by repeated radical generation / elimination reactions in the first water reforming system. it is conceivable that. In addition, an increase in surface activity leads to an increase in water permeability. Then, the components contained in the raw water by the modification treatment of the present invention, and the elements and electrons constituting them proceed through rearrangement by oxidative decomposition / radical elimination by radicals, resulting in ozone and excess generated by radical reaction / radical chain reaction. Hydrogen oxide, NO radicals, lipid peroxides, and metal radicals are substantially eliminated, and the obtained water and elements derived from the components contained in the water converge to a stable electronic state and become the most stable state. . This is presumed that radicals are no longer generated from water and components existing in water by repeated generation and elimination of radicals. In fact, even in the mutagenicity test of the NC9 crusher mixture, it was confirmed that the water treated until the oxidation-reduction potential reached the minimum value by the modification method of the present invention was not mutagenic, and a problem was also found in the radical sensitive DNA test. Was not.
In addition, such a change in the redox potential over time results in the same curve depending on the type of water to be reformed under the same processing conditions (the same apparatus, the same temperature, the same circulation speed, and the same capacity). Therefore, the present invention substantially performs the water reforming process based on the reforming process information including the temporal transition of the redox potential by the reforming of the raw water as shown in FIG. 1 and the minimum value thereof. It was found that the same reforming effect can be obtained. As described above, the present invention is characterized in that the degree of reforming, that is, the target value is set in advance, and reforming is performed up to the set degree of reforming, that is, the reforming target value.
Moreover, as shown in FIG. 1, when the reforming circulation process shown in FIG. 1A is performed, an ORP transition curve corresponding to the nature of the raw water is obtained. This ORP transition curve slightly shifts depending on the reforming temperature. For example, in a low temperature region of about 4 ° C. to 15 ° C., the time to reach the minimum ORP value is 2 to 5% longer than the normal temperature region of 15 to 30 ° C. depending on the temperature (ie, The ORP transition curve shifts to the right), while in the high temperature region from 30 ° C. to 60 ° C., it is 2 to 10% shorter than the normal temperature region from 15 to 30 ° C. depending on the temperature (ie, ORP transition curve). Shift to the left). Thus, by measuring and storing the ORP transition curve at each temperature in advance, it becomes possible to correct the reforming target value at the processing temperature during the actual cyclic reforming process.
In a specific embodiment of the present invention, for example, when 1 cc is added to 20 L of tap acid (initial ORP value 675 mV), which is a sulfuric acid metal ion solution, as the raw water (target area), the initial ORP value is 785 mv. Increased by 105 mV. When both were subjected to the cyclic reforming treatment of the present invention, both reached a minimum value of 210 mV in about 30 minutes from the start. From this, (1) the reforming treatment time does not change for both raw water with an advanced degree of oxidation and raw water with no advanced degree of oxidation, and (2) the ORP transition curve can be an indicator of the oxidation state of the raw water. (Raw water with an improved degree of oxidation), (3) it can be sufficiently reformed even with oxidatively loaded raw water, and (4) metal ion components in the raw water can be added simultaneously with the oxidative load. .
In other words, the target water is tap water that is raw water plus an oxidation load called sulfuric acid metal ion solution, and the target zone is an oxidation load called sulfuric acid metal ion solution in addition to the load borne by tap water. Owes. With respect to such an oxidation load, the oxidation-reduction potential value can be lowered to a minimum value by the cyclic reforming method of the present invention. Therefore, the range of the oxidation-reduction potential value when treated by the cyclic reforming method of the present invention up to the oxidation-reduction potential value and the minimum value of the raw water before treatment can be rephrased as the oxidation load value borne by the raw water. For example, when it is desired to add a trace amount of metal ions or the like to the raw water, the ORP value of the raw water can be lowered even if such an oxidizing additive solution is added as a solute source. Even if such an oxidation load is changed (that is, even when a load fluctuation occurs), the cyclic reforming process can be appropriately performed by the cyclic reforming method of the present invention using the ORP transition curve of the raw water as an index. It becomes possible.
Further, in the present invention, as will be described later with reference to FIG. 7, an apparatus described later having such a radical generating system, radical amplification / holding system, and radical scavenging system is referred to as a reformer or a reformer main body. A reformer unit is composed of a reformer body, a tank for storing raw water to be reformed in the reformer body and circulating it with the reformer body, and a controller for controlling these circulations, and A system in which reforming units are connected in series and / or in parallel for a specific purpose is called a reforming system.
The present invention has been made based on the above findings, and specific embodiments of the present invention will be described in order below.
(First embodiment)
First, the modification | reformation method of this invention based on 1st Embodiment of this invention is demonstrated based on FIGS. 4-6 (refer FIG. 1 suitably).
In the water reforming method of the present invention, first, the reforming process information including the temporal transition of the oxidation-reduction potential due to the reforming of the raw water and the minimum value under the reforming process conditions to be executed is acquired. That is, as shown in FIG. 1 (a), the radical water undergoing reforming circulation treatment is repeatedly subjected to radical generation / amplification / elimination reactions until the redox potential of the raw water does not decrease any more, and the change in redox potential over time is recorded. . By recording the transition of the redox potential over time as described above, it is possible to obtain the transition information of the temporal redox potential specific to the raw water subjected to the reforming circulation treatment as shown in FIG.
More specifically, as shown in FIG. 4, first, radical species derived from water are generated in the raw water (S1), and the generated radicals are propagated and retained (S2). During this time, microorganisms present in the raw water are killed by radicals, and decomposition of the components contained in the raw water by radicals is initiated (mainly oxidative decomposition by radicals).
Next, the radical species generated in S1 and propagated and held in S2 are erased in step S3. In this step, the radical decomposition reaction of the components contained in the raw water is temporarily stopped to become a decomposition intermediate (reduction intermediate). In this way, the oxidation-reduction potential value of the raw water is reduced by reducing the components in the raw water.
Next, in step S4, the oxidation-reduction potential (ORP value) of the raw water is measured, and the measurement result is recorded together with the measurement time. Whether or not the redox potential value (ORP value) recorded in step S5 is the same as the previously measured redox potential value (ORP value) (hereinafter referred to as the previous measured value) (that is, the redox potential value (ORP value)). Whether or not to decrease). In step S5, when the oxidation-reduction potential value (ORP value) is not the same as the previous measurement value (that is, when the oxidation-reduction potential value (ORP value) is decreased) (S4 No), the process returns to step S1 and the reforming is continued.
When the ORP value is the same as the previous measurement value in step S5 (S4 Yes), it is determined that the oxidation-reduction potential value (ORP value) has reached the minimum value, and the process ends. In a preferred embodiment of the present invention, steps S1 to S4 are repeated even when the oxidation-reduction potential value (ORP value) is the same as the previous measurement value (S5 Yes). For example, it is preferable to repeat the steps S1 to S4 for a predetermined time, for example, 5 minutes after the oxidation-reduction potential value (ORP value) becomes the same as the previous measurement value. By comprising in this way, the time transition information of the oxidation-reduction potential to the more reliable raw water reforming limit is obtained as reforming process information.
In addition, since the reforming treatment information including the time-dependent transition information up to the minimum value of the oxidation-reduction potential can be uniquely determined according to the properties of the raw water when performed under the same processing conditions, the properties of the raw water In the case of raw water with substantially constant fluctuation (for example, tap water from the same water source), the same result can be obtained under the same conditions if determined once. Therefore, in the predetermined embodiment of the present invention, the reforming process information including the temporal transition information until reaching the minimum value of the redox potential of the raw water measured in advance can be used as a substitute for the actually measured reforming process information. Also, as will be described later, when the same raw water is reformed and circulated and the oxidation-reduction potential is measured, if the oxidation-reduction potential minimum value of the reformation treatment information including the time-lapse information measured in advance is not reached, The reaction line can be backwashed.
Next, in the water reforming method of the present invention, the reforming target value is determined based on the transition information up to the minimum value of the oxidation-reduction potential. That is, it is determined to which level of reforming Max from reforming 1 to reforming Max shown in FIG. For example, 60% of the amount of change from the redox potential to the minimum value is set for reform 2, 80% for reform 3, and the minimum value for reform Max. Based on the obtained reform process information, the target redox potential value is set. Alternatively, it can be determined as the time required to reach the target oxidation-reduction potential value.
Such a target value is determined according to the intended use of the raw water reformed by the water reforming method of the present invention. For example, when pure water is reformed by the water reforming method of the present invention and used for medical purposes, it takes a relatively long treatment time to reduce the oxidation-reduction potential to a minimum value and improve it to high-quality water. Quality (quality-oriented reform). On the other hand, in applications using a large amount of water, for example, primary cleaning or cleaning of food, tableware, machinery, etc., a target value is set before the oxidation-reduction potential is at a minimum value (for example, the above-described reformation 2, modification, etc.). Quality 3 level), a large amount of reforming is performed in a relatively short time. Thus, in the water reforming method of the present invention, it is possible to reliably set the reforming execution plan according to the target reforming level (see FIG. 2).
Next, the water reforming process is performed so that the reforming target value determined based on the reforming information acquired in this way is obtained. The confirmation of the reforming state at this time may be performed by actually measuring the oxidation-reduction potential value (ORP value) as shown in FIG. 5, or may be determined by the processing time as shown in FIG.
When the measurement is performed by actually measuring the oxidation-reduction potential value (ORP value) shown in FIG. 5, first, the obtained reforming process information is read, and based on the read reforming process information, the reforming target value (ORP value) is used as a threshold value. Set (step S101).
Next, radical species derived from water are generated in the raw water (S102), and the generated radicals are propagated and retained (S103). During this time, microorganisms present in the raw water are killed by radicals, and decomposition of the components contained in the raw water by radicals is initiated (mainly oxidative decomposition by radicals).
Then, the radical species generated in S102 and propagated and held in S103 are deleted in step S104. In this step, the radical decomposition reaction of the components contained in the raw water is temporarily stopped to become a decomposition intermediate (reduction intermediate). In this way, the ORP value of the raw water is reduced by reducing the components in the raw water.
Next, in step S105, the oxidation-reduction potential (ORP value) of the raw water is measured, and it is determined whether the ORP value has decreased below a predetermined threshold. That is, it is determined whether or not the reforming of the raw water has reached the target value.
When the oxidation-reduction potential is larger than the threshold value in step S105 (ORP> threshold value: No), the reforming target value has not been reached, so the process returns to step S102 and the radical reaction proceeds again.
On the other hand, when the redox potential is lower than the threshold value in step S105 (ORP ≦ threshold value: Yes), the radical decomposition reaction has reached a predetermined range, that is, the reforming has been performed to the target reforming level. Stop circular processing.
In this way, it is possible to reliably determine whether or not the raw water reforming has progressed to the target level based on the transition of the oxidation-reduction potential (ORP value).
On the other hand, when reforming is performed according to the time shown in FIG. 6, first, the minimum value data reached by the time transition of the redox potential determined in advance is read, and the reaching time of the reforming target value is set as a threshold value (step S201).
Next, radical species derived from water are generated in the raw water (S202), and the generated radicals are propagated and retained (S203). During this time, microorganisms present in the raw water are killed by radicals, and decomposition of the components contained in the raw water by radicals is initiated (mainly oxidative decomposition by radicals).
Then, the radical species generated in S202 and propagated and held in S203 are deleted in step S204. In this step, the radical decomposition reaction of the components contained in the raw water is temporarily stopped to become a decomposition intermediate (reduction intermediate). Thus, the component in raw | natural water is reduced, and the oxidation-reduction potential value (ORP value) of raw | natural water reduces.
Next, steps S201 to S204 are repeated until the processing time in step S205 reaches the time set in step S201. When the set time is reached, the circulation is stopped and the reforming process ends.
Thus, the actual raw water reforming process of the present invention is performed by setting the redox potential value (ORP value) that changes with time based on the acquired reforming process information by the reforming process time. Thus, actual measurement of the oxidation-reduction potential value (ORP value) can be omitted. Therefore, for example, when a reforming unit that implements the water reforming method of the present invention is constructed, an oxidation-reduction potentiometer that measures the ORP value can be omitted.
In this way, by monitoring the oxidation-reduction potential and reforming the raw water of the present invention, the property (goal) of the water (reformed water) obtained by the reforming can be determined and processed.
Therefore, the water reforming method of the present invention can reform raw water with good reproducibility aiming at a predetermined target value (microbe-free, decomposition to the limit, reduction of components). Therefore, in the water reforming method of the present invention, microorganisms are killed from the raw water to be treated, the surface activity (osmotic force) is increased, and the oxidation-reduction potential is lowered (decomposition of components or conversion into a reduced form). The reforming process can be performed with good reproducibility up to a target value assumed in advance. Therefore, the water reforming method of the present invention reliably reforms in as short a time as possible to high-quality water that is aseptic and highly surface-active and highly permeable, particularly water that is unlikely to generate radicals, depending on the type of raw water. It is possible. Therefore, the water reforming method of the present invention can be applied to various fields such as the medical field, the food field, the drinking water manufacturing field, the agricultural field, the livestock farming field, and the cleaning field. In addition, since the water reforming method of the present invention can be reformed using the oxidation-reduction potential or time as a parameter, the reforming can be easily performed within a predetermined range without requiring skill.
Moreover, the water reforming method of the present invention can reform raw water to a target level reliably in a short time by presetting a reforming target value that serves as a standard for reforming. Furthermore, for example, wastewater such as food processing effluent, factory effluent, dye effluent, and the like drained by conventional water purification means, river effluent, and the like may have drastically changed properties of raw water depending on time and day. Even when such raw water is treated, it is possible to stably reform the raw water to the target level by acquiring the reforming treatment information including the temporal transition of the oxidation-reduction potential and the minimum value thereof.
(Second Embodiment)
Based on the above, the reforming unit 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 7, the water reforming unit 1 (hereinafter referred to as the first water reforming unit) according to the first embodiment is a unit that performs the water reforming method of the present invention described above. It is a water reforming unit that reforms raw water, kills microorganisms in the raw water, converts components in the raw water into a reduced form, and increases the surface activity of the raw water. The first water reforming unit 1 includes a reformer body 1 and a tank (raw water treatment tank 200) for storing raw water to be reformed in the reformer body 1 and circulating it with the reformer body. It is mainly composed of a control unit (not shown) that controls these circulations.
More specifically, the first water reforming unit 1 shown in FIG. 7A generates an inlet 104 for introducing raw water and a plurality of radical species derived from water by passing the raw water. A radical generation unit 101; a radical amplification unit 102 that amplifies and holds radical species by passing water containing radical species derived from water generated by the radical generation unit 101; and a radical species amplified by the radical amplification unit 102 A reformer 100 comprising a radical scavenging unit 103 for scavenging radical species by allowing water to pass through, a discharge port 105 for discharging raw water from which radicals have been erased, and a flow path for allowing the raw water to pass through these devices. A raw water treatment tank 200 having a raw water discharge port 202 and a raw water introduction port 201 for circulating the raw water in the reformer main body 100, and a raw water tank Composed mainly of raw water 00 and a circulation means (not shown) for circulating said reformer body 100.
The radical generating unit 101 in the present invention is a device that generates radical species by applying electrical, light, magnetic energy, or the like to the raw water passing therethrough. Such a radical generation unit is an apparatus that irradiates a radical generation source such as plasma, short-wavelength light (for example, γ-rays, x-rays, deep ultraviolet rays, ultraviolet rays), magnetism, etc. at a predetermined angle with a predetermined intensity. Or it is an apparatus which generates radical species derived from water by irradiating with respect to raw water which passes a plurality of energies.
Such a radical generator 101 preferably has a plurality of different sources in order to generate a wide variety of radical species. In addition, such a flow path portion that allows the raw water to pass through the radical generating unit 101 uses, for example, a highly light-transmitting material, for example, a quartz tube, for irradiating water that efficiently transmits light having a short wavelength. Yes.
More specifically, for example, as shown in FIG. 7B, the radical generator 101 has a light source 101a for irradiating light with a shorter wavelength perpendicular to the flow of water so as to sandwich the flow tube 101d. A light source such as a light source 101b for irradiating light in the wavelength range perpendicular to the water flow and a light source 101c for irradiating light in a relatively long wavelength region perpendicular to the water flow has a wavelength from a short wavelength. Are arranged side by side in order.
The radical amplifying unit 102 in the present invention is a region for holding the radical species generated by the radical generating unit 101 for a predetermined period (that is, the radical amplifying part passing period), and is an electric / magnetic energy and / or physical energy. It is a device applied to the raw water that passes through. Examples of the radical amplifying unit 102 include a device that applies pressure by means for applying an electric field, a magnetic field, or the like, a cavitation nozzle, or the like, and one or more of them can be adopted depending on the purpose.
For example, as shown in FIG. 7B, a magnet, preferably a magnet with high magnetic force, can be provided so as to sandwich the flow pipe 101d at the rear stage of the radical generator 101. Further, the radical generating unit 101 and the radical amplifying unit 101 may be provided continuously, or may be arranged at a predetermined interval.
The radical erasing unit 103 in the present invention is a region for erasing radicals generated by the radical generating unit 101 and amplified and held by the radical amplifying unit 102. Such a radical elimination unit 103 can use a metal or a metal compound having an action of adjusting electrons.
In the present invention, examples of the metal that can be used for the radical elimination unit 103 include transition metals, alloys containing one or more transition metals, and metal oxides. More specifically, metals belonging to groups 3A and 8 of the periodic table, preferably metals belonging to groups 4A, 5A, and 8, more specifically titanium, vanadium, niobium, chromium, molybdenum, tungsten, iron, cobalt , Nickel, copper, silver, gold, platinum, metal, alloy or metal compound.
For example, nickel sesquioxide (nickel (III) oxide) is a compound that reduces ozone into oxygen. In particular, transition metal compounds such as iron, cobalt, and nickel are known to move electrons and erase radicals. In the present invention, the radical scavenging unit 103 is configured by appropriately selecting from such metal compounds.
These metal compounds should just be arrange | positioned by the method which can fully contact with the raw | natural water to pass, and are arrange | positioned by the method well-known in the said technical field. For example, as shown in FIG. 7B, such a metal member can be provided as an electronic adjustment metal piece so as to sandwich the flow pipe 101d at the subsequent stage of the radical amplification unit 102 or to surround the flow pipe. Or as shown in FIG.7 (c), you may fill as the electronic adjustment metal support | carrier 103b in the form carry | supported by the support | carrier inside the flow pipe, or the ceramic form.
The radical scavenging unit 103 has a material and a length sufficient to erase all radical species contained in the raw water generated by the radical generating unit 101 and the radical amplifying unit 102 while passing through the radical scavenging unit 103. Need to be.
The raw water tank 200 is a tank for storing raw water to be processed, and is preferably a stainless steel food grade or pharmaceutical grade water storage tank. Such a raw water tank 200 is provided with a raw water introduction port 201 which is a supply port for supplying raw water such as water pretreated by a conventionally known method and tap water as necessary, and raw water (treated water) subjected to reforming treatment. A raw water discharge port 202 which is a discharge port for discharging is provided. The raw water discharge port 201 includes an electromagnetic valve (first valve V1) and is controlled to be opened and closed by an electronic control device described later, while the raw water discharge port 202 includes an electromagnetic valve (second valve V2) and is controlled by an electronic control device described later. Open / close controlled. In the specific embodiment of the present invention, the inlet 203 is in the middle of the flow path between the inlet 104 of the reformer main body 100 and the outlet of the raw water tank 200, and the outlet 204 is the reformer main body 100. Can be provided between the discharge port 105 and the introduction port 203 of the raw water treatment tank 200. With such a configuration, a circulation flow path is formed between the raw water treatment tank 200 and the reformer main body 101 by a circulation pump (not shown).
The first water reforming unit 1 shown in FIG. 7 has the simplest configuration for ease of explanation. That is, the raw water stored in the raw water tank 200 is passed at a predetermined speed to the radical generation unit 101 that is a radical generation system (oxidation system), the radical amplification unit 102, and the radical elimination unit 103 that is a radical elimination system (reduction system). By repeatedly generating a radical reaction (oxidation reaction: occurring at the radical generation unit 101 and the radical amplification unit 102) and a radical elimination reaction (reduction reaction: (occurring at the radical elimination unit 103) while circulating, reforming is performed. In the reformer 100 and the reformer of the present invention, the raw water is circulated between the raw water tank 200 for circulation and reformed, but the raw water is finally discharged from the discharge port 105. Is from the radical scavenging unit 103. That is, it should be noted that the water modified by the reforming apparatus 100 or the processing unit of the present invention is a reducing system. To.
According to the inventor's repeated experiments, the circulation processing speed in the reformer main body 100 or the reforming unit 1 of the present invention is preferably as fast as possible, generally 1 m / s or more, preferably 2 m / s or more. Preferably it is 3 m / s or more. The flow rate depends on the diameter of the pipe of the circulation line. Various water circulation pumps can be employed according to the object of the present invention. That is, the maximum speed of the water circulation pump is the upper limit of the circulation processing speed.
By repeating the radical generation reaction and the radical scavenging reaction in this manner, the first water reforming unit 1 can perform the above-described raw water reforming process without adding a chemical to the raw water. Therefore, the pH value of the raw water is not substantially changed by the reforming in the reforming apparatus of the present invention.
The treatment temperature in the present invention is not particularly limited as long as the raw water is a fluid, but is generally 0 ° C. or higher and 60 ° C. or lower, preferably 4 ° C. to 45 ° C. .
Further, the first reforming unit 1 shown in FIG. 7 is provided with an oxidation-reduction potential measuring device ORP (in the raw water treatment tank in the drawing) for measuring the oxidation-reduction potential in the circulation flow path, and an electronic device (not shown). The measurement result from the oxidation-reduction potential measuring device ORP is transmitted to the control device in real time.
The first water reforming unit 1 of the present invention shown in FIG. 7 includes an electronic control device as shown in FIG. 8 and controls the operation of the water reforming unit 1 of the present invention. The electronic control device incorporates a memory for storing the measurement result from the oxidation-reduction potential measuring device and an execution program for carrying out the above-described water reforming method of the present invention. The valve V1, the second valve V2, and the circulation pump are controlled. And in preferable embodiment of this invention, the measurement data of the oxidation-reduction potential measuring device ORP are memorize | stored in a memory | storage part, and operation control is performed based on the memorize | stored data.
The control program in the electronic control unit is incorporated in the control program for determining the time-dependent transition of the oxidation-reduction potential and the minimum value shown in FIG. 4, and the reforming execution program storage device (memory) shown in FIGS. In addition, it has a water supply mode (V1ON, V2OFF, circulation pump OFF) for supplying raw water to be processed to the raw water treatment tank 201, and a drainage mode (V1OFF, V2ON, circulation pump OFF) for draining the processed raw water. A structure for automatically executing water supply / drainage and reforming by inputting into the control program a condition determination mode for determining a temporal transition and a minimum value of a certain oxidation-reduction potential, and an execution mode for executing reforming according to a target value. It has become.
The execution mode can also be selected according to a desired reforming level, that is, a target value (execution by setting a threshold in FIGS. 5 and 6).
At this time, as shown in FIG. 9, it is possible to set the water supply mode, the reforming mode, and the drainage mode to automatically shift, and to continuously operate the water supply, reforming, and drainage. Note that the end of water supply / drainage can be determined by a technique well known in the art, for example, a water level center. The setting of the target value in the water reforming process and the determination of reaching the target value are as shown in FIG. 5 or FIG. In addition, a reforming process mode for executing the reforming process shown in FIG. 4 after the end of water supply instead of the reforming mode in FIG. 9 may be provided.
As described above, in the first water reforming unit 1, the pH is substantially changed with a simple configuration without adding a chemical substance to the raw water (that is, while maintaining the substrate of the raw water itself). First, the modification process of killing microorganisms from the raw water to be treated, increasing the surface activity (osmotic power), and reducing the oxidation-reduction potential (decomposition of components or conversion to reductant) to the target value. That is, it can be performed according to the target degree of modification.
In the reforming apparatus and the reforming unit 1 of the present invention, these controls include driving / stopping of the circulation pump and opening / closing control in conjunction with the water supply port / drain port of the raw water (circulation) tank. The reforming state is controlled. For example, it is within the scope of the present invention to indicate with a lamp or the like where the reforming state (target value) is reached by time control or actual measurement of the oxidation-reduction potential.
For example, when raw water (spring water or hot spring water) is treated in the first water reforming unit 1, the microorganisms are killed and harmful components are decomposed and permeated without changing the mineral content in the spring water or hot spring water. It can be reformed into water (aqueous medium) having a high power redox potential.
Therefore, the first water reforming unit 1 can be applied to various fields such as the medical field, the food field, the drinking water manufacturing field, the agricultural field, the livestock farming field, and the cleaning field. In this case, it goes without saying that the raw water according to the purpose is used and reformed to a level according to the purpose.
In addition, even when the properties of water change due to conditions such as drainage and river water, the time-dependent transition of oxidation-reduction potential and the minimum value are determined according to the situation, and the target can be reliably revised based on this determined value. Quality can be implemented.
Furthermore, when the properties of relatively water such as pure water, tap water, spring water, and the like are not changed, particularly in the case of tap water, the oxidation-reduction potential measuring device ORP is omitted, and the oxidation-reduction potential obtained with time is changed over time. It is also possible to perform reforming control based on the minimum value, and it is possible to construct an inexpensive unit with a simpler configuration.
(Second unit)
Next, the second water reforming unit 1 of the present invention will be described with reference to FIG. The unit shown in FIG. 10 is the same as that shown in FIG. 7 except that the raw water from the raw water distribution tank 250 is distributed by the three pairs of reformers and the raw water treatment tank in the first reforming unit 1 of water shown in FIG. The reforming unit is the same as the reforming unit shown in FIG. 8, and the control unit shown in FIG. 8 and the processing flow shown in FIG.
The second water reforming unit 1 shown in FIG. 10 distributes and supplies the raw water from the raw water treatment tank 250 that stores the raw water to be treated in advance to the raw water treatment tanks 201, 202, and 203, and the reformers 101 and 102, respectively. , 103 for reforming processing.
For example, while supplying raw water to the raw water treatment tank 201 (water supply mode V11 ON, V21 OFF, circulation pump OFF), the raw water in the raw water treatment tank 202 is reformed by the reformer 102 (reforming treatment mode V12 OFF, V22 OFF, circulation pump ON), unit for draining the raw water modified in the raw water treatment tank 203 (drainage mode V13 OFF, V23 ON, circulation pump OFF). It has a configuration that drains the raw water treated.
Further, in the second water reforming unit shown in FIG. 10, for example, when the supply of the raw water tank 201 is finished, the reforming by the reformer 100A is performed by the reforming of the raw water by the raw water reformer 100B. Of course, it can be performed in parallel with the processing.
In the second water reforming unit 1 shown in FIG. 10, the reforming apparatus 100D of the present invention is provided in front of the raw water distribution tank 250 to kill microorganisms in advance, and then the raw water is supplied to the raw water distribution tank 250. It is preferable to do. With this configuration, it is possible to prevent microorganisms from being mixed into the raw water distribution tank 250, and it is possible to prevent generation of scale due to microorganisms in the tank.
In a special embodiment of the present invention, one of a plurality of tanks can be used as a backwash tank. That is, when the same raw water is subjected to reforming circulation treatment and the oxidation-reduction potential is actually measured, the oxidation-reduction potential minimum value of the reforming treatment information including the time-lapse information measured in advance may not be reached. For example, when the oil component contained in the raw water adheres in the flow path of the radical generating unit 101 having a high permeability, the same reforming effect cannot be exhibited, for example, when the performance of the radical generating unit 101 cannot be sufficiently exhibited. Is assumed. At this time, the raw water containing an ionic surfactant, preferably a non-nonionic surfactant, can be filled in the backwash tank to perform the circulation reforming treatment. If comprised in this way, surfactant itself and the peeled oily component will be decomposed | disassembled, peeling an oily component with the raw | natural water containing surfactant.
As described above, according to the water reforming unit of the present invention, the raw water can be brought into a microorganism-free state without changing the pH, and the reforming according to the purpose can be automatically executed. In addition, by switching modes, it is possible to selectively execute information acquisition, reforming to a minimum value of the oxidation-reduction potential, a large amount of reforming at a predetermined level, and the like.
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 11, the present embodiment is an embodiment including a reformed water holding step in addition to a radical generation step, a radical growth / maintenance step, and a radical elimination step. In the water reforming unit 1 of the present invention, In addition to the radical generation unit 101, the radical amplification unit 102, and the radical elimination unit 103, temporary flow tanks ST1, ST2, ST3, ST4 are provided as radical retention units.
According to the study by the present inventors, it has been found that in the repetition of the reforming process shown in FIG. 1, the reforming reaction proceeds even if the reforming process is interrupted for a predetermined time. For example, in the reforming curve shown in FIG. 1, the reforming progresses to some extent even if an interruption time of, for example, about 10 to 60 minutes is provided after processing until time T2.
Therefore, in this embodiment, the storage tank 300 which stores after processing raw | natural water for a predetermined time was provided. As shown in FIG. 11, such a unit is suitable for the properties of raw water and the performance of the reformer in an example in which a large amount of raw water is reformed in series (preparation of reforming water for plant factories or bottling). Accordingly, it is possible to reduce the number of units from 5% to 20%.
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 12, in the reforming unit of the present invention composed of a plurality of reformers 100A, 100B, and 100C, a plurality of reforming units share a radical generation unit 101, a radical amplification unit 102, and a radical elimination unit 103. doing. As described above, by sharing at least one of the radical generating unit 101, the radical amplifying unit 102, and the radical erasing unit 103 with a plurality of reforming units, it is possible to configure the unit with a reduced number of parts.
(Fifth embodiment)
The units shown in FIGS. 7 to 12 can be connected in series and / or in parallel to form a reforming system capable of reforming a large volume of raw water to a desired level. An example of such a reforming system is illustrated in FIG.
Here, when the amount of water stored in the circulation tank, which is a tank in the reforming unit, is constant and the circulation speed is constant, the reforming time is a predetermined number of circulation times of raw water per unit capacity, for example, 1 L of raw water, The number of passes through the reformer body can be replaced. For example, when a raw water tank in which XL raw water is stored is passed through a pipe with an inner diameter of Amm at a flow rate of Ym per second, the cross-sectional area is obtained from the inner diameter of the soot, and the flow rate per unit time (revised) Quality processing amount). Then, the number of circulations per unit volume at T1, T2, and Tmax shown in FIG. 1 can be obtained.
In this way, in the system of the present invention, the tank amount can be set according to the number of circulations.
(Sixth embodiment)
The water evaluation method according to the sixth embodiment of the present invention will be described.
The raw water evaluation method of the present invention includes the radical generation step of generating a plurality of water-derived radical species by allowing the raw water to pass through, and the water containing the water-derived radical species generated in the radical generation step through the water. Acidification of the raw water is repeated by repeating the reforming process of the raw water, including a radical amplification step for amplifying and holding the radical species, and a radical elimination step for eliminating the radical species by passing water containing the radical species amplified in the radical amplification step. A method for evaluating the degree of load, wherein the raw water is subjected to reforming treatment until the oxidation-reduction potential is minimized, and the acid load of the raw water is determined based on the oxidation-reduction potential of the raw water before treatment and the minimum value of the oxidation-reduction potential. Is to obtain an ORP transition curve peculiar to the water to be evaluated.
By evaluating the oxidation load of water in this way, it becomes not only a new measure for evaluating the degree of water contamination, but also a plan for treating raw water loaded with oxidation using the reforming method of the present invention. it can. In carrying out such an evaluation method, for example, a water reforming system as shown in FIG.
Next, application examples of the reforming method and the reforming system of the present invention will be described.
The redox potential of the reformed water suitable for washing the container is lower than the redox potential of the raw water itself, and by performing a well-known pretreatment, preferably by performing the reforming treatment of the present invention again for agriculture, It can be effectively used for industrial use, cleaning, and particularly pre-cleaning.
This is not only because the method for producing containerized drinking water of the present invention, in comparison with the conventional drinking water production line using chemicals and ozone, can discharge safe water. Secondly, drainage can be used effectively.
The raw water modified by the modification method of the present invention has high osmotic power and surface activity. Therefore, in addition to the above-described washing of beverage containers, it can be effectively applied to washing foods, food containers, precision instruments and the like.
That is, the cleaning system using the reforming apparatus 100 of the present invention uses the reforming apparatus 100 of the present invention directly (see FIG. 14 (a)) or the circulation tank 200 as shown in FIGS. And the cleaning vessel Tw is circulated so that the raw water in the cleaning tank Tw is circulated between the reforming apparatuses 101 of the present invention.
As shown in FIG. 14 (b), the surface of a food that is generally the object to be cleaned T, such as vegetables, tableware, precision equipment, etc., is porous or has an uneven portion T1 (hereinafter referred to as an uneven portion T1). ), Dirt and microorganisms adhere to or accumulate on the uneven portion T1. As shown in FIGS. 14 (a), (c) and (d), when the object to be cleaned is immersed in the raw water modified by the modification method of the present invention, the permeability and surface activity of the raw water modified by the present invention The raw water modified to the uneven portion T1 permeates by force, and the microorganisms and dirt such as attached microorganisms and dirt existing in the uneven portion T1 are moved from the object to the modified raw water.
The cleaning system of the present invention can circulate the reforming apparatus 100 of the present invention and the cleaning container Tw as shown in FIG. 14 (a), but in a preferred embodiment of the present invention, FIG. 14 (c). And as shown in FIG.14 (d), it has the structure which reforms and circulates the water for washing | cleaning via the circulation tank TC. Moreover, as shown in FIG.14 (d), it is also possible to provide the mesh container Cm for accommodating the cleaning target T.
The raw water in the cleaning container Tw is modified by the reformer 100 of the present invention, and the penetrating power and the cleaning power are increased to reach the uneven portion T1 on the surface of the cleaning target T to peel off microorganisms, dirt, etc. T2 into the raw water. At this time, the water flow Wf, ultrasonic shaking, etc. are given to the cleaning container Tw to give an opportunity to positively contact the water for cleaning with the surface of the object (hereinafter referred to as the water flow Wf etc.). Cleaning can be performed. Such a water flow Wf or the like can be achieved by a known means such as a stirring means and an ultrasonic shaking device in addition to the adjustment of the water flow of the circulating water.
At this time, the strength of the water flow Wf or the like is not particularly limited as long as it is a condition that the object to be cleaned is not damaged. That is, it is not particularly limited as long as it is not damaged by strong water flow, shaking or contact between objects to be cleaned.
Accordingly, the present invention comprises the reformer of the present invention and a cleaning container that can be circulated through a circulation tank as required, and can store an object to be cleaned. A cleaning system that circulates raw water is also an object of the present invention.
In this case, the reforming unit of the present invention can be regarded as being constituted by the reformer 100 and the cleaning container Tw as a circulation tank.
This cleaning system cleans an object without using a drug or in combination with a small amount of drug, and can significantly eliminate microorganisms present in the object. In addition, microorganisms, organic substances, and the like that have been removed from the target and moved to the water side are decomposed by the reformer 100 of the present invention.
Further, as described later, it is also within the scope of the present invention to return the water used for cleaning in the circulation system of the present invention to the circulation tank through a suitable pretreatment device. When the reforming apparatus / reforming system of the present invention is used for cleaning, all or substantially all microorganisms depend on the type of the object and the contact method with the modified water of the present invention. Can be transferred from the object to the modified water side of the present invention, and the inside of the circulation tank is microbial-free by circulating the modified water of the present invention between the raw water tank and the reformer, and the modified water There is little transition from the target to the target. In a specific embodiment of the present invention, a plurality of the reforming apparatuses and circulation tanks of the present invention (for example, a cleaning system including the first to nth circulation tanks and the reforming apparatus) are facilitated to form the first cleaning system. To the n-th cleaning system sequentially, the object to be cleaned can be cleaned. As described above, the cleaning system of the present invention can kill microorganisms that can be detached from the object to be cleaned (sterilization action) and all the detached microorganisms (microbe sterilization / killing). Therefore, it is suggested that depending on the contact method between the object to be cleaned and the reforming apparatus of the present invention, it is possible to sterilize the object to be cleaned, such as food having a low porosity, at room temperature. For example, when washing citrus and the like with relatively few irregularities on the surface by the method of the present invention, all microorganisms including molds present on the surface can be transferred to the modified water side, It can be substantially sterilized. Note that means such as a brush can be applied to the cleaning of the present invention as long as the surface of the object to be cleaned is not damaged as desired.
(Application example: Circulation reuse (agricultural and aquaculture applications))
Next, based on FIG. 14, an example in which water resource circulation reuse is applied to agricultural use and aquaculture use will be described as an application example of the modification treatment of the present invention. In the following embodiment, the agricultural field such as hydroponics and the aquaculture field including onshore aquaculture are described as the circulation reuse application, but the present invention is not limited to the agricultural field and the fishery field.
The reforming treatment of the present invention can provide microbially safe water by modifying, for example, drainage from hydroponics or aquaculture as raw water.
That is, in the case of hydroponics, wastewater contaminated mainly with organic matter including microorganisms, organic residues, fertilizers, agricultural chemicals and the like used for hydroponics is discharged. Similarly, in the case of aquaculture of aquatic organisms including fresh water and seawater, water contaminated with organic matter such as manure, protein skimmers, food residue, antibiotics, microorganisms, etc. is accumulated due to the metabolism of aquatic organisms.
Even if water contaminated with organic matter containing these microorganisms is treated by a conventionally known method, chemicals and microorganisms such as agricultural chemicals and antibiotics remain, so such contaminated water can be removed by hydroponics. Microorganisms remain when trying to circulate. Therefore, in the worst case, the whole cultivated plant will be damaged.
In addition, if such contaminated water is retained for aquaculture, it will cause damage to aquatic organisms. For this reason, conventional aquaculture has taken measures such as introducing drugs such as antibiotics.
On the other hand, by using the reforming system of the present invention, the wastewater from the hydroponic cultivation line and the aquaculture line is reformed by the reforming line of the present invention, thereby killing microorganisms and reactivating water. By doing so, the growth of plants and aquatic organisms can be promoted.
Similarly, when the reforming system of the present invention is used for the aquaculture system (aquarium), and the aquaculture system water is continuously replaced (circulated) with the reformed water, the contaminants are decomposed and the aquaculture system (aquarium) The microorganisms inside are adjusted and water activated continuously is circulated. For this reason, an optimal environment for breeding aquatic organisms is maintained in the aquaculture system (aquarium).
In such agricultural and fishery applications, in addition to the circulation reforming of hydroponic cultivation lines and aquaculture systems (aquariums), in a preferred embodiment of the present invention, raw water is reformed beforehand by the reforming line of the present invention. Thus, fertilizers, minerals and the like can be added and adjusted as desired. By comprising in this way, it becomes possible to construct a hydroponic cultivation line and an aquaculture line with higher safety.
More specifically, as shown in FIGS. 15 (a) to 15 (c), the reformer 100 of the present invention performs the pretreatment of the wastewater by using a conventionally known pretreatment device A if desired, By circulating the treatment between the tank and the reformer, it can be used for washing as described above, or as a water that is active again after killing and activating microorganisms (Fig. 15). (See (a)). Such pretreatment devices include filter treatment, microbial treatment such as activated sludge, ozone treatment, fine bubble treatment, and chemical treatment. Microorganisms discharged by such microbial treatment can be killed, and ozone, ozone-derived radicals, various drugs, etc. can be decomposed and reused in a safe state by the reformer of the present invention.
Further, in the embodiment of the reforming line of the present invention, as shown in FIG. 15 (b), the waste water after using the raw water by the use system (hydroponic cultivation line / culture system, food washing system, etc.) can be used as desired. After the treatment, it is possible to return to the raw water use system by circulating between the raw water tank and the reformer of the present invention (see FIG. 15B).
Further, as a preferred embodiment of FIG. 15 (c), after the raw water is reformed to a predetermined level in advance by the reformer 300 of the present invention, this is used for hydroponics, aquaculture, washing of food, etc., and the drainage is used. After the pretreatment as desired, the reforming apparatus 100 and the circulation tank 200 of the present invention can be used for the circulation reforming treatment again to return to the raw water use system.
As described above, since the reforming system of the present invention can effectively circulate and use water, it is extremely effective for application to a place where the total amount of water is regulated, for example, and effectively uses a limited water source. Is possible. Moreover, since water with a low degree of pollution is drained, there is also an advantage that there is little influence on the environment.
In addition, the reforming system of the present invention can be suitably applied to circulation of, for example, hot springs and baths. That is, wastewater from hot springs, baths, etc. is treated by a conventionally known method (such as filtration), and then circulated and reformed by the reformer (reformation system) of the present invention to kill microorganisms in the raw water. The reforming can be performed simultaneously.
(Reform of (super) pure water)
Furthermore, in a special embodiment of the present invention, it is also possible to produce modified (ultra) pure water in a container in addition to the drinking water in the container.
According to the study of the present inventor, when water called pure water or ultrapure water, that is, water having substantially no solute is used as raw water, various parameters such as oxidation-reduction potential change. Thus, it has been found that there is room for reforming (ultra) pure water as starting raw water. That is, the oxidation-reduction potential of (ultra) pure water was 385 mV as measured by the present inventor, but decreased to 310 mV when reformed by the reformer of the present invention. Even if left in this state for several days, no change in the participation reduction potential was observed.
Thus, according to the present invention, it has become possible to provide pure water or ultrapure water that has a reduced redox potential and does not cause radical reaction, that is, water that does not substantially contain a solute.

以下、本発明を実施例に基づいてより詳しく説明する。
A水道水(pH7.49 酸化還元電位値 +675mV)、B 水道水20Lに硫酸酸性ミネラル抽出液(株式会社リオクロスよりミネラルバッチリの登録商標名で販売されるバミューキュライト硫酸抽出液)1ccを添加した水溶液(pH7.38 酸化還元電位値 +725mV))、C富士山湧水(pH7.3 酸化還元電位値 300mV)、D海水(横須賀市走水)(pH8.4 酸化還元電位値 234)、E純水(ミリポア社製純水装置)(pH6.9 酸化還元電位値385)を各々15−30℃で図7に示すユニットを用いて循環処理を行った。
その結果、A水道水は50分で25分で220mVとなり、極小値+203mVとなり、pHは7.59となった。その後40時間室温で静置したがpH、酸化還元電位に変化はなかった。残留塩素濃度を測定したところ、処理前は1.0ppmあったのに対して処理3分後には検出限界未満(<0.1)となった。
B水溶液は、水道水と同様の挙動を示し、25分で228mVとなり、極小値+210mVとなり、pHは7.59となった。その後40時間室温で静置したがpH、酸化還元電位に変化はなかった。残留塩素濃度を測定したところ、処理前は1.0ppmあったのに対して処理3分後には検出限界未満(<0.1)となった。
また、水道水に10−7cfuとなるように芽胞菌を添加した後に同様の改質装置で1分間循環改質したところ芽胞菌の存在は確認できなかった。
さらに、処理前の水道水(原水)と改質処理後(25分処理・50分処理)の水道水を平面プレート上に滴下したところ、処理水は、平面プレート上に広がったが、原水は、球上であった。改質25分処理と50分処理との間には実質的な広がりの差は見られなかった。
AとBの結果から同種の同様の基質の水に対しては同様の改質時間で同様の改質時間で処理ができること、水道水のような不純物が混在している水に対して微量ミネラル分等を添加調製しても同様な酸化還元電位値まで改質処理できること、そして次亜塩素酸ナトリウム等の塩素分も有意に分解除去できること等が判った。さらに、通常では殺滅不能な芽胞菌に代表される微生物も容易に殺滅可能であることが判った。
Cの湧水は約30分で酸化還元電位は200mVとなり、その後60分で195mVの極限値となった。Aと同様に密栓状態で3日間静置しても酸化還元電位値に変化はなかった。また、処理前には従属栄養細菌を含む微生物の存在が確認されたが処理後(60分後測定)には一切の微生物の存在は確認できなかった。
Dの海水については、約20分で酸化還元電位が200mVとなり、約60分で極小値191となった。
Eの純水については、約5分で酸化還元電位値が313mVまで低減し、8分後には極限値の310mVとなりその後は変化はなかった。その後、24時間以上密栓状態で放置したが酸化還元電位の変化は観察されなかった。
溶媒が実質的に存在しない純水・超純水は、酸化還元電位の変化がないと考えられていたが本実施例により、酸化還元電池も低減幅・改質時間は短いものの改質の余地があることが判った。このことより、溶媒が存在しない水に対してもラジカル反応が生じることが判り、本発明の改質処理によりラジカル不活性な純水を製造可能であることが判った。このことは、医療分野や精密機械分野などに使用できる新たな水の可能性を本発明により導き出したと考えられる。
以上の実験より、原水の種類に無関係に原水中に含まれる微生物や塩素等は殺滅・分解されるとともに、全ての原水が本発明の改質処理により酸化還元電位が極小値となるまで改質できることが判った。また、原水の種類に依存して極小値に至るまでの改質時間が異なること極小値に至る約半分の時間で有意に酸化還元電位が下がることが判った。すなわち、原水に依存して原水に固有の改質プロフィールを有することが判った。更に、改質のプロフィールは、温度により若干変化していた。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples.
A tap water (pH 7.49 oxidation-reduction potential value +675 mV), B Add 1 cc of sulfuric acid mineral extract (Bamculite sulfate extract sold under the registered trade name of Minolatchari from Rio Cross Co., Ltd.) to 20 L of tap water Aqueous solution (pH 7.38 redox potential value +725 mV), Mt. Fuji spring (pH 7.3 redox potential value 300 mV), D seawater (Yokosuka City running water) (pH 8.4 redox potential value 234), E pure Circulating water (pure water device manufactured by Millipore) (pH 6.9, oxidation-reduction potential value 385) was performed at 15-30 ° C. using the unit shown in FIG.
As a result, A tap water became 220 mV in 25 minutes in 50 minutes, became a minimum value +203 mV, and pH became 7.59. Thereafter, it was allowed to stand at room temperature for 40 hours, but there was no change in pH and oxidation-reduction potential. When the residual chlorine concentration was measured, it was 1.0 ppm before the treatment, but it was less than the detection limit (<0.1) after 3 minutes from the treatment.
The aqueous solution B showed the same behavior as tap water, and reached 228 mV in 25 minutes, a minimum value of +210 mV, and a pH of 7.59. Thereafter, it was allowed to stand at room temperature for 40 hours, but there was no change in pH and oxidation-reduction potential. When the residual chlorine concentration was measured, it was 1.0 ppm before the treatment, but it was less than the detection limit (<0.1) after 3 minutes from the treatment.
Moreover, when spore bacteria were added to tap water to 10-7 cfu and then circulated and reformed for 1 minute using the same reformer, the presence of spore bacteria could not be confirmed.
Furthermore, when tap water before treatment (raw water) and tap water after reforming treatment (25-minute treatment / 50-minute treatment) were dropped on the flat plate, the treated water spread on the flat plate. , On the sphere. There was no substantial difference in spread between the modified 25 minute treatment and the 50 minute treatment.
From the results of A and B, water of the same type and the same substrate can be treated with the same reforming time with the same reforming time, and trace minerals with respect to water mixed with impurities such as tap water It has been found that even when components are added and modified, the modification treatment can be performed to the same oxidation-reduction potential value, and that chlorine components such as sodium hypochlorite can be significantly decomposed and removed. Furthermore, it has been found that microorganisms represented by spore bacteria that cannot normally be killed can be easily killed.
The spring water of C was about 30 minutes, the oxidation-reduction potential was 200 mV, and then reached the limit value of 195 mV in 60 minutes. Similar to A, the oxidation-reduction potential value did not change even after standing for 3 days in a sealed state. In addition, the presence of microorganisms including heterotrophic bacteria was confirmed before the treatment, but the presence of any microorganisms was not confirmed after the treatment (measured after 60 minutes).
For seawater of D, the redox potential was 200 mV in about 20 minutes, and the minimum value 191 was reached in about 60 minutes.
For pure water of E, the oxidation-reduction potential value decreased to 313 mV in about 5 minutes, and reached the limit value of 310 mV after 8 minutes, and there was no change thereafter. Thereafter, it was left in a sealed state for 24 hours or more, but no change in redox potential was observed.
Pure water and ultrapure water that are substantially free of solvent were thought to have no change in oxidation-reduction potential. It turns out that there is. From this, it was found that a radical reaction occurs even in water in which no solvent is present, and it was found that radical-inactive pure water can be produced by the modification treatment of the present invention. This is considered to have led to the possibility of new water that can be used in the medical field and precision machine field.
From the above experiments, microorganisms and chlorine contained in the raw water are killed and decomposed regardless of the type of raw water, and all the raw water is modified until the oxidation-reduction potential becomes the minimum value by the reforming treatment of the present invention. It turns out that it can be quality. It was also found that the reforming time to reach the minimum value differs depending on the type of raw water, and that the oxidation-reduction potential drops significantly in about half the time to reach the minimum value. That is, it was found that the raw water has a characteristic reforming profile depending on the raw water. Furthermore, the reforming profile varied slightly with temperature.

以上説明した通り、本発明は、改質する原水に対してラジカル発生・維持・消去反応を繰り返すことにより、原水の性質に応じて酸化還元電位値が経時的に減少し、所定時間経過後極小値となるその原水のORP特性を有しているという知見に基づくものである。
その際の酸化還元電位の極小値は、その原水がラジカル発生しない分子・原子状態となる極めて安定した水となり、また、極小値に至るORP値で目的とする改質が段階的に設定可能となった。
そのため、処理する原水の状態に関係なく特別なスキルを要することなく各種原水を所望の程度まで改質可能となった。また、未知の原水に対してORP特性を実測することにより目的とする改質が可能となる(自動設定可能/負荷変動に対する対応が可能となる)。
また、酸化還元電位特性を実測することにより原水の酸化負荷の状態を評価することが可能となる。
そのため、本発明の水の改質方法は、予め定めた改質値(微生物フリー、極限までの分解・成分の還元化)を目指して再現よく容易に原水を改質できるので、処理する原水中からの微生物の殺滅、界面活性力(浸透力)の増加、酸化還元電位の低下(含有成分の分解または還元体への転換)という改質処理が予め想定した目標値まで再現よく実施可能となる。そのため、医療分野、食品分野、飲料水製造分野、農業分野、畜産・養殖分野、洗浄分野などの種々の分野に本発明の水の改質方法を適用できる。
また、本発明の水の改質システムでは、簡単な操作により、処理する原水中からの微生物の殺滅、界面活性力(浸透力)の増加、酸化還元電位の低下(含有成分の分解または還元体への転換)という改質処理が可能となる。そのため、医療分野、食品分野、飲料水製造分野、農業分野、畜産・養殖分野、洗浄分野などの種々の分野に本発明の水の改質システムを適用できる。
As described above, the present invention repeats radical generation / maintenance / elimination reactions for the raw water to be modified, so that the redox potential value decreases with time according to the properties of the raw water, and is minimal after a predetermined time. It is based on the knowledge that it has the ORP characteristic of the raw water.
In this case, the minimum value of the oxidation-reduction potential is extremely stable water in a molecular / atomic state in which the raw water does not generate radicals, and the target reforming can be set in steps with the ORP value reaching the minimum value. became.
Therefore, various raw waters can be modified to a desired level without requiring special skills regardless of the state of the raw water to be treated. Moreover, the target reforming can be performed by actually measuring the ORP characteristics with respect to unknown raw water (automatic setting is possible / response to load fluctuation is possible).
Moreover, it becomes possible to evaluate the state of oxidation load of raw water by actually measuring the oxidation-reduction potential characteristics.
For this reason, the water reforming method of the present invention can easily reform raw water in a reproducible manner aiming at a predetermined reforming value (microbe-free, ultimate decomposition / reduction of components). It is possible to reproducibly carry out the reforming process of killing microorganisms, increasing the surface activity (osmotic force), and reducing the redox potential (decomposition of components or conversion to reductant) up to the target value that was assumed in advance. Become. Therefore, the water reforming method of the present invention can be applied to various fields such as the medical field, the food field, the drinking water manufacturing field, the agricultural field, the livestock / culture field, and the cleaning field.
In the water reforming system of the present invention, microorganisms are killed from the raw water to be treated, the surface activity (osmotic force) is increased, the redox potential is decreased (decomposition or reduction of contained components) by simple operations. Modification to the body) is possible. Therefore, the water reforming system of the present invention can be applied to various fields such as the medical field, the food field, the drinking water manufacturing field, the agricultural field, the livestock farming field, and the cleaning field.

1 改質ユニッット
100 改質装置本体
101 ラジカル発生部
102 ラジカル増幅部
103 ラジカル消去部
104 導入口(本体)
105 排出口(本体)
200 原水処理タンク
201 原水導入口
202 原水排出口
203 導入口(原水処理タンク)
204 排出口(原水処理タンク)
V1,V2 バルブ
250 原水分配タンク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reforming unit 100 Reformer main body 101 Radical generation part 102 Radical amplification part 103 Radical elimination part 104 Inlet (main body)
105 Discharge port (main unit)
200 Raw water treatment tank 201 Raw water introduction port 202 Raw water discharge port 203 Introduction port (raw water treatment tank)
204 Discharge port (raw water treatment tank)
V1, V2 valve 250 Raw water distribution tank

Claims (12)

改質処理する原水を貯留し改質処理するための処理タンクと、前記処理タンクと循環可能に接続され、前記原水中の微生物を殺滅し、前記原水に存在する成分を分解・還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高める水または水性媒体を改質処理する改質装置本体とを備えた水改質ユニットであって、
前記改質装置本体は、
前記処理タンクからの原水を導入するための導入口と、
前記処理タンクに原水を排出するための排出口と、
導入口から導入された原水を通過させることによって水由来の複数のラジカル種を発生させるラジカル発生部と、前記ラジカル発生部と配管を介して接続され、発生した水由来のラジカル種を含む原水を通過させることによって前記ラジカル種を増幅保持するラジカル増幅部と、前記ラジカル増幅部と配管を介して接続され、増幅したラジカル種を含む原水を通過させることによってラジカル種を消去し、排出口から排出させるラジカル消去部とを備えた改質部と、
前記原水を前記処理タンクと前記改質部との間を循環して前記原水を循環改質処理するための循環手段と、を備え、そして
前記処理タンクまたは前記改質部の所定箇所に前記制御部に原水の酸化還元情報を出力する酸化還元電位測定装置を備え、そして
前記改質ユニットは、前記循環改質処理を制御するための制御部を備え
前記制御部は、実行する改質処理条件下で前記原水の改質による酸化還元電位の時間的推移とその極小値を含む改質処理情報を記憶する記憶部を備えており、前記改質処理情報に基づいて前記循環改質処理を制御し、
前記制御部は、さらに前記原水の改質限界を酸化還元電位の時間推移により 到達する極小値により決定する条件設定モードを有しており、
前記制御部は、改質限界まで改質を行う改質優先モードと、前記条件設定モードに基づいて処理量を優先させる処理量優先モードを有していることを特徴とする水又は水性媒体の改質ユニット。
A processing tank for storing and reforming raw water to be reformed and connected to the processing tank in a circulatory manner, killing microorganisms in the raw water, and decomposing / reducing components present in the raw water A water reforming unit comprising a reforming device main body for reforming water or an aqueous medium for converting and enhancing the surface activity of raw water,
The reformer body is
An inlet for introducing raw water from the treatment tank;
An outlet for discharging raw water into the treatment tank;
A radical generator that generates a plurality of water-derived radical species by passing the raw water introduced from the introduction port, and the raw water containing the generated water-derived radical species that is connected to the radical generator through a pipe. A radical amplifying unit that amplifies and holds the radical species by passing through, and is connected to the radical amplifying unit through a pipe, and the raw water containing the amplified radical species is passed through to eliminate the radical species and discharge from the outlet. A reforming part having a radical scavenging part to be
Circulating means for circulating and reforming the raw water by circulating the raw water between the treatment tank and the reforming unit, and
An oxidation-reduction potential measuring device that outputs oxidation-reduction information of raw water to the control unit is provided at a predetermined location of the treatment tank or the reforming unit , and the reforming unit is a control for controlling the cyclic reforming process with a part,
The control unit includes a storage unit that stores reforming processing information including a temporal transition of the oxidation-reduction potential due to reforming of the raw water and a minimum value under the reforming processing condition to be executed, and the reforming processing Controlling the cyclic reforming process based on the information;
The control unit further has a condition setting mode for determining the reforming limit of the raw water based on a minimum value reached by the time transition of the oxidation-reduction potential ,
The control unit has a reforming priority mode for reforming to a reforming limit and a processing amount priority mode for prioritizing a processing amount based on the condition setting mode. Reforming unit.
前記制御部は、酸化還元電位(ORPini)を有する原水が酸化還元電位の極小値(ORPmin)に到達するまでの  The control unit determines whether the raw water having the oxidation-reduction potential (ORPini) reaches the minimum value (ORPmin) of the oxidation-reduction potential.
(ORPx−ORPini)/(ORPmin−ORPini)x100(ORPx-ORPini) / (ORPmin-ORPini) x100
で表される目標値(%)を有し、前記目標値に基づいて改質を行うことを特徴とする請求項1に記載の改質ユニット。The reforming unit according to claim 1, wherein the reforming unit has a target value (%) represented by the formula (1) and performs reforming based on the target value.
処理優先モードは、目標値50%以上に設定された第1のモードと75%以上に設定された第2のモードを有することを特徴とする請求項2に記載の改質ユニット。  The reforming unit according to claim 2, wherein the processing priority mode includes a first mode set to a target value of 50% or more and a second mode set to 75% or more. 前記改質ユニットは、2または3組の前記改質装置本体と前記原水処理タンクと前記循環ポンプとからなる改質ラインと、前記改質ラインの各原水処理タンクの原水導入口に原水を分配供給するための原水分配タンクと、
前記電子制御装置とから構成されることを特徴とする請求項1に記載の改質ユニット。
The reforming unit distributes raw water to a reforming line composed of two or three sets of the reformer body, the raw water treatment tank and the circulation pump, and raw water inlets of the raw water treatment tanks of the reforming line. Raw water distribution tank for supply;
The reforming unit according to claim 1, comprising the electronic control unit.
前記改質ユニットは、3対または3の倍数対の水または水性媒体の改質ラインを有しており、各対の水または水性媒体の改質ラインは、各々原水の導入、改質、改質した原水の排水を同時に行うことを特徴とする請求項に記載の改質ユニット。The reforming unit has three or multiple pairs of water or aqueous medium reforming lines, and each pair of water or aqueous medium reforming lines has an introduction, reforming, and reforming of raw water, respectively. The reforming unit according to claim 4 , wherein drainage of quality raw water is performed at the same time. さらに、所定の改質度まで改質された処理タンク中の原水を一時貯留する一時貯留タンクを備えたことを特徴とする請求項に記載の改質ユニット。The reforming unit according to claim 4 , further comprising a temporary storage tank that temporarily stores raw water in the treatment tank that has been reformed to a predetermined degree of reforming. さらに、所定の改質度まで改質された原水処理タンク中の原水を一時貯留する一時貯留タンクを備えたことを特徴とする請求項に記載の改質ユニット。The reforming unit according to claim 5 , further comprising a temporary storage tank that temporarily stores raw water in the raw water treatment tank that has been reformed to a predetermined degree of reforming. 水または水性媒体からなる原水を通過させることによって原水中の水由来の複数のラジカル種を発生させるラジカル発生工程と、
前記ラジカル発生工程で発生した水由来のラジカル種を含む水を通過させることによって原水中の前記ラジカル種を増幅保持するラジカル増幅工程と、
前記ラジカル増幅工程で増幅したラジカル種を含む水を通過させることによって原水中のラジカル種を消去するラジカル消去工程と、
を含む原水の改質処理工程を繰り返し、原水中の微生物を殺滅し、原水に存在する成分を分解・還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高める水または水性媒体の改質方法であって、
前記改質処理工程は、実行する改質処理条件下で前記原水の改質処理による酸化還元電位の時間的推移とその極小値を含む改質処理情報を取得し、
前記改質処理工程は、前記改質情報から酸化還元電位の極小値までに至る時間を決定し、決定した時間に基づいて極小値まであるいは、
前記改質処理工程は、前記改質情報から酸化還元電位を有する原水が酸化還元電位の極小値に到達するまでの度合として改質目標値を設定し、前記改質目標値に基づいて改質処理工程を繰り返すことを特徴とする水または水棲媒体の改質方法。
A radical generating step of generating a plurality of radical species derived from water in the raw water by passing the raw water consisting of water or an aqueous medium;
A radical amplification step of amplifying and holding the radical species in the raw water by passing water containing radical species derived from water generated in the radical generation step;
A radical scavenging step of scavenging radical species in the raw water by passing water containing the radical species amplified in the radical amplification step;
A method of reforming water or an aqueous medium that repeats the process of reforming raw water containing water, kills microorganisms in the raw water, converts the components present in the raw water into decomposed and reduced forms, and enhances the surface activity of the raw water There,
The reforming process step acquires the reforming process information including the temporal transition of the oxidation-reduction potential by the reforming process of the raw water under the reforming process to be executed and the minimum value thereof
The reforming process step determines the time from the reforming information to the minimum value of the oxidation-reduction potential, to the minimum value based on the determined time, or
The reforming step sets a reforming target value as a degree until the raw water having a redox potential reaches a minimum value of the redox potential based on the reforming information, and reforming is performed based on the reforming target value. A method for modifying water or a water tank medium, characterized by repeating the treatment step.
前記改質目標値を酸化還元電位の実測により決定することを特徴とする請求項に記載の改質方法。The reforming method according to claim 8 , wherein the reforming target value is determined by actual measurement of an oxidation-reduction potential. 前記改質目標値を前記酸化還元電位に到達するまでの時間により決定することを特徴とする請求項に記載の水または水性媒体の改質方法。The method for reforming water or an aqueous medium according to claim 8 , wherein the reforming target value is determined by a time required to reach the oxidation-reduction potential. 前記改質目標値を所定量の原水が前記改質処理工程の繰り返し数に基づいて実行することを特徴とする請求項に記載の水または水性媒体の改質方法。The method for reforming water or an aqueous medium according to claim 9 , wherein the reforming target value is executed based on the number of repetitions of the reforming treatment step for a predetermined amount of raw water. 原水を通過させることによって水由来の複数のラジカル種を発生させるラジカル発生工程と、前記ラジカル発生工程で発生した水由来のラジカル種を含む水を通過させることによって前記ラジカル種を増幅保持するラジカル増幅工程と、前記ラジカル増幅工程で増幅したラジカル種を含む水を通過させることによってラジカル種を消去するラジカル消去工程と、を含む原水の改質処理を繰り返し、前記原水の酸性負荷度を評価する方法であって、前記原水を改質処理を酸化還元電位が極小となるまで繰り返し、前記処理前の原水の酸化還元電位と前記酸化還元電位の極小値とに基づき原水の酸性負荷度を評価することを特徴とする原水の酸性負荷度の評価方法。  A radical generating step for generating a plurality of water-derived radical species by passing raw water, and a radical amplification for amplifying and holding the radical species by passing water containing the water-derived radical species generated in the radical generating step. A method for evaluating the acid load of the raw water by repeating the reforming treatment of the raw water including a step and a radical erasing step of eliminating the radical species by passing water containing the radical species amplified in the radical amplification step And, the reforming treatment of the raw water is repeated until the oxidation-reduction potential becomes minimum, and the acid load of the raw water is evaluated based on the oxidation-reduction potential of the raw water before the treatment and the minimum value of the oxidation-reduction potential. A method for evaluating the acid load of raw water.
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