JPH07222983A - 浄水材及びそれの製法並びに浄水設備 - Google Patents
浄水材及びそれの製法並びに浄水設備Info
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Abstract
に加えて、内部で発生する雑菌の抑制効果に優れた浄水
材を開発して提供する。 【構成】浄水材は、銀を結合させたゼオライト或いは銀
を担持、結合させたリン酸ジルコニウム化合物と、活性
炭からなり、銀含有量は浄水材全体の0.01〜3.0%の範
囲が好ましい。
Description
浄水する場合に使用される浄水材及び、その製法並び
に、前記浄水材を使用した工業規模の浄水設備に関す
る。浄水設備について詳しく述べると、食品産業や医薬
品産業、半導体産業など各種産業で必要となる水、つま
り、遊離塩素及び有機物が除去された水を得るための設
備で、具体的には、原水供給路から供給される原水中の
遊離塩素及び有機物を吸着除去して処理水を処理水取出
し路に送りだす活性炭濾過塔を設け、前記原水供給路中
に遊離塩素を注入する遊離塩素注入手段を設けてある活
性炭水処理設備である。
生活用水の水質悪化が大きな問題となっている。このた
め水道水への液体塩素の注入量が次第に増加し、水道水
は常に強いカルキ臭を呈する様になっている。
いお茶、コーヒー等をいれるために近年多くの浄水器が
販売されている。これらの浄水器に使用されている浄水
材は主として活性炭であって、遊離塩素によるカルキ臭
の除去には優れた機能を有するが、水道水中の遊離塩素
が除去されるため水中に含まれていた雑菌の胞子等が発
芽して浄水材中に雑菌が繁殖する場合が多く、浄水器で
処理した水に雑菌から発生する臭気等がつくため、却っ
て浄水の味を害しまた、浄水材自体が不衛生な状態にな
ることがしばしば指摘されている。
が使用される様になり、銀添着活性炭の他種々な濾過材
を加えた浄水材が多数開示されている。これらの浄水材
に含有される微量の銀の作用によって、浄水材の内部に
発生する雑菌を防止する効果が認められていた。しか
し、銀の溶出量が比較的多く衛生上の見地から問題にな
っていた。すなわち、従来技術にあっては溶出する銀イ
オンによる抗菌力の発現であるために、抗菌力の持続日
数が極めて短く工業規模の用途には採用出来なかった。
れていると共に、銀溶出量が少なく長期間安定した抗菌
力を保持する浄水材が強く望まれていた。
設備では、活性炭濾過塔への原水供給路中に遊離塩素を
注入するから、原水供給路中を遊離塩素の殺菌能により
無菌状態に維持でき、しかも、原水として地下水や河川
水などの有機物を含む水を用いた場合であっても、活性
炭濾過塔内の活性炭による有機物吸着能によりその原水
中の有機物を除去できる。ところが、原水中に有機物が
含まれる場合には、原水中の遊離塩素が活性炭により吸
着除去されて原水が殺菌能を持たない状態となることに
加え、活性炭が有機物を吸着することで活性炭表面での
有機物濃度が上昇することにより、活性炭濾過塔内の活
性炭濾過層が生菌増殖の最適環境となり、そのままで
は、活性炭濾過層で生菌が増殖して処理水中に混入する
ことになる。つまり、無菌の処理水を得ることができな
くなる。そこで、従来では、活性炭濾過層に加熱殺菌用
の温水やボイラ蒸気を定期的に供給して、活性炭表面を
加熱殺菌する手段が講じられていた。しかし、上記従来
の加熱殺菌による無菌化技術によるときは、加熱殺菌直
後は無菌化が達成されるものの、時間経過とともに生菌
が増殖することが不可避であった。例えば、水温が15
℃以下の場合には殺菌後40〜48時間、また、水温が
15℃よりも高い場合には殺菌後24時間以上がそれぞ
れ経過すると、処理水中に生菌が必ず検出され、つま
り、混入し、しかも、時間の経過とともに生菌増殖が急
増する。
菌化を達成するには、一日一回以上、水処理設備の運転
直前において加熱殺菌操作を必要とし、加熱に時間が掛
かることも相まって、活性炭濾過塔の水処理のための稼
働率が大幅に低下してしまう結果を招来していた。特
に、ボイラ蒸気による加熱殺菌の場合は、ボイラ蒸気中
に含まれるヒドラジンやモルホリンなどのボイラ用薬品
の処理水中への混入を避けられなかった。
は、カルキ臭、カビ臭の除去等の一般的な浄水効果に加
えて、内部で発生する雑菌の抑制効果に優れた浄水材を
開発して提供する点にあり、第2の目的は、そのような
浄水材を作成できる製法を提供する点にあり、第3の目
的は、活性炭濾過塔の稼働率を良好に維持しながらも、
遊離塩素及び有機物が除去され、かつ、無菌化された処
理水を得ることができる浄水設備を提供する点にある。
第1発明による浄水材の特徴は、銀を結合させたゼオラ
イトまたは、銀を担持、結合させたリン酸ジルコニウム
化合物と活性炭からなる点にある。
水材の特徴は、上記第1発明において、ゼオライトに結
合させた銀、或いはリン酸ジルコニウム化合物に担持、
結合させた銀の含有量を浄水材全体の0.01〜3.0 %とし
てある点にある。
水材の製法の特徴は、銀を結合させたゼオライトまたは
銀を担持、結合させたリン酸ジルコニウム化合物と、炭
素質原料を混合・粉砕し、バインダー及び要すれば混和
材を加えて混和後、造粒炭または顆粒炭とし、酸素を含
む雰囲気中で300 ℃以下で酸化し、不活性ガス中で乾留
・炭化した後、賦活する点にある。
水設備の特徴は、前記活性炭濾過塔内の活性炭濾過層中
に、上記請求項1又は2記載の浄水材を分散混入させ、
前記活性炭濾過層に温水を供給して活性炭を再生するた
めの活性炭再生手段を設けてある点にある。
従来はその担体として活性炭が使用されていたが、活性
炭の代わりにゼオライトに銀を結合せしめるか、或いは
リン酸ジルコニウム化合物に銀を担持、結合させた抗菌
材を活性炭に配合することにより、銀添着活性炭と同様
な条件で水道水を通過させた場合浄水材に優れた抗菌性
を付与すると共に、銀の浄水中への溶出量が著しく低下
することを見出した。更に銀を結合させたゼオライト或
いは銀を担持、結合させたリン酸ジルコニウム化合物に
活性炭を混合することにより、活性炭の吸着効果と相ま
って優れた浄水効果が得られるとの結果を得て、これに
基づいて本発明に到達した。従って、第1発明及び第2
発明によれば、抗菌性に優れ、かつ、銀の浄水中への溶
出量が非常に少ないのである。また、第3発明によれ
ば、そのような抗菌性に優れ、かつ、銀の溶出量が非常
に少ない浄水材を作成できるのである。
ることを最も大きな特徴とするものではあるが、併せて
遊離塩素によるカルキ臭、不純物、悪臭成分、カビ臭等
水の味を害する成分を吸着・除去する高い機能を有する
ものである。以下本発明について詳しく説明する。
イト或いは銀を担持、結合させたリン酸ジルコニウム化
合物を含有せしめる必要がある。例えば、ゼオライトは
主としてアルカリまたはアルカリ土類金属のアルミノ珪
酸塩からなり、メタン型構造のSiO2四面体とAlO4四面体
が互いに1個づつの炭素原子を共有した形の、規則性が
ある大きな空洞をもった三次元の骨格構造を形成してい
る。
状構造により、ゼオライトは3〜10Åの範囲の一定した
孔径をもっていて、この細孔構造に基づく吸着性及び分
子篩性をもっている。従って、ゼオライト自体の細孔内
部でイオン結合した銀はイオン化傾向が小さく、そのた
め水道水程度の溶存イオン濃度では溶離しないのであ
る。
径を有するものが種々合成されているが、その他天然に
もカイリョク石、フッ石等として産出されている。本発
明の浄水材の基材には種々な合成ゼオライトの他天然に
産出するゼオライトも使用可能である。また、ゼオライ
トは前述の様な組成を有するものであるから衛生的には
全く無害である。
に対する抗菌性を有することが知られているが、無機質
であるから広範囲の細菌・カビに対する抗菌性をもって
いるため浄水材に適している。しかし、衛生上の見地か
らこれらの重金属イオンを直接水道水中に注入すること
は出来ない。しかしながら、これらの抗菌性金属イオン
がゼオライト骨格の細孔構造を構成する原子とイオン結
合することによって、水道水を処理した場合殆ど溶出せ
ず、浄水材に高い抗菌性を付与することが可能となる。
また、銅イオン等多くの重金属イオンは水中で種々の化
合物に変化し、毒性を示すおそれがあるため使用出来な
いが、銀は水中で溶出して微量の銀イオンを生成しても
毒性を有する化合物には変化し難く、浄水材に抗菌性を
付与するためには最も適している。本発明の抗菌力は従
来の銀添着活性炭にみられる溶出する銀イオンの抗菌力
を期待する原理とは基本的に技術思想が異なり、ゼオラ
イト中に分散している結合銀イオンに菌が接触すること
により死滅するのである。更に、水中への溶出量が少な
いため、浄水材を長期間にわたって使用するためにも好
ましい。これが本発明の浄水材の最も大きな特徴であ
る。
イトと類似した性状を有し、銀を担持、結合させるとゼ
オライトに銀を結合させた場合と同様な抗菌性を示すた
め本発明の浄水材として使用可能である。
使用されていたが、水道水を通過させて浄水する場合、
浄水材に充分な抗菌性を付与する程度に銀を添着させる
と、往々にして衛生上の安全基準とされている50ppb を
越えることがある。表1に示す様に添着量が非常に微量
の場合でも溶出量がかなり高くなるため、添着量を増加
させることが困難であり、従って抗菌性が必ずしも充分
でなく使用可能期間も比較的短かった。
ウム化合物は充分な抗菌性を付与する程度に銀を結合さ
せても溶出量が極めて低く、この点で従来の銀添着活性
炭に較べて著しく優れている。
持、結合させたリン酸ジルコニウム化合物の銀イオン
は、微生物が接触することにより微生物細胞の呼吸系、
基本代謝系の酵素阻害或いは細胞膜の物質移動阻害等に
より抗菌性を示すものと考えられ、抗菌効果に伴って悪
臭を発する菌類の成育を阻止することによって防臭性も
示すものと考えられる。水道水中の遊離塩素を除去した
場合、浄水材に発生するおそれがある細菌類としては一
般細菌の他に大腸菌、黄色ブドウ球菌等があげられる
が、いずれの菌またはその他の菌にも強力な抗菌性を示
すことが確かめられている。
い。浄水材として使用するためには活性炭と共存させた
場合の抗菌性を考慮して、0.5 〜数パーセント程度が好
ましい。
ト或いは銀を担持、結合させたリン酸ジルコニウム化合
物の他、活性炭を含有させる必要がある。ここで使用す
る基材の活性炭は、通常1gあたり数100m2 或いはそれ以
上の大きな表面積を有し、高い吸着性を示す炭素材料で
あれば広範囲に使用できる。活性炭の原料は通常ヤシ殻
または木材等の炭化物或いは石炭が使用されるが何れで
もよい。また賦活法も高温で水蒸気或いは二酸化炭素の
いずれの雰囲気中で処理されたものでもよい。
何れでも効果は認められるが、圧力損失及び入替等、取
扱い上造粒炭または活性炭を添着したシート状吸着層の
形態で使用することが便利な場合もある。造粒炭は常法
に従って炭素材料100 部に30〜60部の石油ピッチ或いは
コールタール等をバインダーとして加え混和成形後賦活
して調製される。
水中の殆どすべての溶存物質に対して高い吸着性を示
す。水道水中に存在する遊離塩素によるカルキ臭その他
の水の味を害する成分を吸着除去して精製する効果が高
い。
ト或いは銀を担持、結合させたリン酸ジルコニウム化合
物のいずれかと活性炭を含有せしめたもので、これらの
銀により主として浄水材に抗菌性を付与し、活性炭の吸
着性により水道水中の不純物、悪臭成分、カビ臭等を除
去し、両者の相乗効果により高い精製効果と、特に浄水
材に抗菌性を付与して長期間使用可能としたものであ
る。
いは銀を担持、結合させたリン酸ジルコニウム化合物
と、活性炭の混合比率は特に限定しないが、浄水効果を
考慮すれば前述の抗菌材は抗菌性を付与するに必要な程
度とし、可及的に多くの活性炭を使用する組成が好まし
い。浄水材の銀含有量は特に限定しないが、浄水材全体
の0.01〜3.0 %であることが好ましい。銀含有量が0.01
%以下になると抗菌性が低下する傾向を示し、また3.0
%以上になっても抗菌性の向上は殆ど認められず、却っ
て銀溶出量が増加する傾向が認められるからである。
銀を結合させたゼオライト或いは銀を担持、結合させた
リン酸ジルコニウム化合物と炭素質原料を充分に混合・
粉砕し、更にバインダーとして例えばピッチ、コールタ
ール等を加え要すれば混和材として水或いは重油等も加
えて混和機で混和後、造粒炭または顆粒炭とする。顆粒
炭とする場合には造粒炭を一旦粉砕後、篩分けて一定範
囲の粒度に整粒して調整する方法が浄水性を向上させる
ために好ましい。
中で300 ℃以下で酸化する必要がある。ここで、酸素を
含む雰囲気中とは空気または酸素と窒素の混合ガス、或
いは水蒸気または二酸化炭素に酸素を含むガス等であ
る。水蒸気または二酸化炭素等は300 ℃以下では炭素質
原料に対して不活性である。この工程により造粒炭また
は顆粒炭は酸化され、炭素質の表面に酸素原子が結合し
た状態となる。
ス中で乾留・炭化する必要がある。造粒炭または顆粒炭
を充分に炭化するためには600 ℃〜650 ℃迄乾留温度を
上昇させる必要があるため、ここで不活性ガスとはこの
温度範囲において炭素質原料に対して不活性なガス、す
なわち通常は窒素ガスを意味し少量二酸化炭素を含む場
合も許容される。この工程により造粒炭または顆粒炭は
完全に炭化される。造粒のためバインダー或いは混和材
として加えられた成分もこの工程を経てすべて炭素質と
なる。
とにより本発明の抗菌性に優れた浄水材が得られる。こ
こで、賦活性雰囲気とは水蒸気、二酸化炭素またはこれ
らの混合ガス等である。賦活性雰囲気は水蒸気の含有率
が高く、更に二酸化炭素を含む組成例えば液化石油ガス
を燃焼して得られたガス等が好ましい。この様にして得
られた浄水材は銀を結合させたゼオライト或いは銀を担
持、結合させたリン酸ジルコニウム化合物と、活性炭の
みからなっている。
ト或いは銀を担持、結合させたリン酸ジルコニウム化合
物、炭素質原料を混合・粉砕して造粒炭または顆粒炭と
し、更に酸素を含む雰囲気中で300 ℃以下で酸化し、不
活性ガス中で乾留・炭化した後賦活する工程が、本浄水
材の製法における特徴的な工程である。前述の製法を適
用すれば、銀を結合させたゼオライトと活性炭の相乗効
果による優れた本発明の浄水材が得られる。しかしなが
ら、本発明の浄水材は前述の製法により得られたものの
みに限定されることを意味しない。
第2発明による抗菌性の浄水材を活性炭濾過層中に分散
混入させてあるから、浄水材の混入量、つまりは、銀イ
オンの混入量を活性炭濾過層内の活性炭の量に応じて適
宜選定することにより、有機物の吸着により有機物濃度
が上昇して活性炭表面が生菌増殖の最適環境となりなが
らも、活性炭濾過層中での生菌の増殖を阻止してその活
性炭濾過層を無菌の状態に維持することができる。そし
て、研究実験の結果、活性炭濾過槽中に含まれる銀の量
が、活性炭濾過層内に充填する活性炭と浄水材に含まれ
る活性炭とを加えた活性炭全量の0.01〜3.00%
であると、活性炭濾過層の無菌化を達成できることが判
っている。
化する手段としては、例えば、抗菌炭と呼ばれている活
性炭、つまり、銀化合物を添着していて処理水中に銀イ
オンを溶解させることで抗菌能を発現する活性炭を使用
することも考えられるが、この場合は、銀イオンの処理
水中への溶出により抗菌能を発現するから、つまり、水
処理に伴い銀を消費して一ヶ月程度の期間で抗菌炭が抗
菌能を失うため、活性炭濾過層の抗菌能を維持するにあ
たっては、抗菌炭を交換するというコスト及び手間の掛
かるメンテナンスが必要である。また、銀ゼオライトを
用いることにより活性炭濾過層を抗菌化して無菌化する
手段としては、銀ゼオライトをその単体のまま活性炭濾
過層内に分散混入させることも考えられるが、この場合
には、銀ゼオライトが脆弱で微粒子化し易いものである
ことにより水処理に伴い微粒子化して流出し、その結
果、上記と同様に、水処理に伴い抗菌能が次第に低下す
ることで所期の活性炭濾過層の無菌化を維持できなくな
って、銀ゼオライトの補充というコスト及び手間の掛か
るメンテナンスが必要である。それらに対して、第4発
明では、生菌との物理的な接触でその生菌を死滅させる
銀イオンを水中への溶出がほとんどない浄水材の形で活
性炭濾過層中に分散混入させて、その活性炭濾過層の抗
菌化をはかるから、抗菌能を維持するためのメンテナン
スが不要、或いは、要るとしても非常に軽微なもので済
む。
る原水への遊離塩素の注入により、活性炭濾過塔への原
水供給路内での殺菌による無菌化を図ることを有効利用
して、つまり、原水中の有機物が注入された遊離塩素と
反応することにより、活性炭表面への吸着状態において
80〜100℃の温水との接触で溶離する低沸点の有機
塩素化合物に変わることを有効利用して、活性炭再生手
段を設けることにより、活性炭濾過層に温水を供給して
活性炭に吸着した有機塩素化合物を溶離させることで活
性炭を再生できるようにしてあるから、活性炭表面への
有機塩素化合物の吸着蓄積が飽和状態になって活性炭の
吸着能が阻止される前に、活性炭再生手段により活性炭
を適宜再生することにより、活性炭濾過層の所期の有機
物及び遊離塩素の除去能を回復させることができる。そ
して、本発明では、加熱手段として温水を用いるが、後
述実施例で述べるように温水を循環供給するようにする
場合には、一旦所定の温度(85℃程度)に昇温すれ
ば、温水循環工程では放熱損失分の少量の熱量投入でよ
く温度制御が極めて容易である。
材は銀を結合させたゼオライトまたは、銀を担持、結合
させたリン酸ジルコニウム化合物の抗菌性と、活性炭の
吸着性による水道水中の遊離塩素、不純物、悪臭物質、
カビ臭等の吸着除去性の相乗効果により優れた浄水効果
を示し、更に、浄水中への銀の溶出量が著しく低い特徴
を有し長期間使用可能で、特に規模の大きい工業的な浄
水装置に適している浄水材及び、それの製法を提供でき
るようになった。
塔の稼働率を低下させることなく、所期の有機物・遊離
塩素の除去及び無菌化を行うことができ、しかも、抗菌
能を発現する銀イオンの消費がなくて抗菌化のためのラ
ンニングコストが安く付くこと及び、活性炭を再生して
有機物・遊離塩素の除去のためのコストが安く付くこと
との相乗により、ローコストで実施することができる浄
水設備を提供できるようになった。
100 部に表1に示す様な銀含有率となる様に、銀2.2 %
を結合した合成ゼオライトを加えてアトマイザーでよく
粉砕し、バインダーとしてピッチ30部、混和材として重
油18部、水10部を加えて混和機で充分混和した。次にペ
レットミルで直径4mm φの造粒炭に成形した後粉砕し、
振動篩で7〜16meshに整粒してほぼ粒径が揃った顆粒炭
を得た。尚、実施例6の試料の銀結合ゼオライト含有率
は実施例5と同一で銀結合量を高めたゼオライトを原料
として使用して調製した。
がら165 ℃〜180 ℃に加熱して酸化した。更に空気を遮
断して徐々に加熱し530 ℃〜630 ℃で乾留・炭化した。
乾留により充填比重が0.705 から0.590 に低下した。次
に乾留炭を賦活炉に挿入し、灯油燃焼ガスを吹き込み70
0 ℃〜950 ℃で賦活して浄水材を得た。
はそれぞれ0.002 %(実施例1)、0.05%(実施例
2)、0.29%(実施例3)、0.8 %(実施例4)、1.2
%(実施例5)及び3.5 %(実施例6)である。また、
比較のため同様な方法で得られた活性炭及びそれに銀を
添着した試料として、銀含有率0.009 %(比較例1)、
0.071 %(比較例2)及び銀未添着活性炭(比較例3)
を調製した。
ての機能を調べるため、次の様な方法で水道水を通過さ
せた場合の銀溶出量、残存遊離塩素量及びカビ発生試験
をした。
ームレス原子吸光光度計(パイロ化グラフアイトチュー
ブを使用)によって測定した。また、残存遊離塩素量は
カートリッジに試料250gを充填し、水道水を2リットル
/分で50リットル流した直後の水道水の残存遊離塩素量
を測定した。尚、原水道水の遊離塩素量は1.2ppmであ
る。
量のラテックスをバインダーとして5cm角の発泡ポリウ
レタンシートに均一に添着し、アルコール滅菌後風乾し
て試験片を作成した。試験片に黒カビ(Aspergillus nig
er) 胞子の懸濁液1ml(含有胞子数104 個/ml)を接種し
た後25℃、相対湿度90%の恒温槽に24時間放置した。
した面を下にして、真菌用寒天培地(GP培地)上に静置
して25℃、相対湿度90%の恒温槽に3日間放置して、菌
糸の発生状況を観察した。
分に、菌糸の発生が全く認められない。 評価1…試験片の胞子懸濁液を接種した面積の中、菌糸
の発生した面積は1/3以下である。 評価2…試験片の胞子懸濁液を接種した面積の中、菌糸
の発生した面積は1/3以上である。 評価3…試験片の胞子懸濁液を接種した全面積に、高密
度で菌糸が発生している。
は銀含有量が極めて低いにも拘らず銀の溶出量がかなり
高いが、本発明の浄水材は銀をかなり多量に含有させて
も溶出量は非常に低くカビ発生試験の結果も考慮すれ
ば、著しく高い抗菌性を有することが分かる。更に、遊
離塩素除去性等の浄水機能も優れている。
銀を結合させたゼオライト(実施例7)或いは銀を担
持、結合させたリン酸ジルコニウム(実施例8)を含む
浄水材と、比較のため従来から使用されている銀添着活
性炭浄水材(比較例5)及び活性炭のみによる浄水材
(比較例4)を使用して、実験室規模の浄水試験を実施
した。浄水材の組成は表2に示す様に抗菌性を有する本
発明の浄水材及び従来型の銀添着活性炭20%に対して、
粒状ヤシガラ活性炭80%の割合で均一に混合して調製し
た。
泡を抜いた後、原水として水道水を使用し次の条件で90
日間通水を継続して経過日数と浄水中の細菌コロニーの
発生数を測定した。実施例7、8及び、比較例4、5の
浄水中の細菌コロニーの発生数を表3に示す。尚、細菌
コロニーの発生数の測定は標準寒天培地を用いて、36
℃、48時間培養後に培地に形成されたコロニー数によっ
て測定した。
して実施例7で使用した浄水材(実施例9)、比較のた
め従来から使用されている銀添着活性炭浄水材として比
較例5で使用した浄水材(比較例6)を工業規模の活性
炭塔に充填した。原水として水道水を使用し次の条件で
6ヵ月間通水を継続して処理期間と浄水中の細菌コロニ
ーの発生数を測定した。また、浄水材の組成及び活性炭
塔の滅菌条件を表4に示す。
期的に95℃の加熱水を循環する加熱滅菌を実施したのに
対し、本発明の浄水材については上述の操作は実施しな
かった。
の細菌コロニーの発生数の関係をそれぞれ図1(a) 及び
(b) に示す。尚、浄水中の一般細菌の生菌数の測定は活
性炭塔運転中に、サンプリングコックを開き活性炭塔を
通過した浄水10 lを流した後にサンプリングし、標準寒
天培地を用いて、36℃、48時間培養後に培地に形成され
たコロニー数によって測定した。
て従来から使用されていた銀添着活性炭を充填した活性
炭塔は頻繁に加熱殺菌処理を行っているにも拘らず、コ
ロニー数は2〜20個/ml に達するが、本発明の浄水材を
充填した活性炭塔の浄水では処理期間中殆どコロニーが
検出されなかった。また、溶離Ag イオンは0.5 〜3pp
b で推移した。
性炭に較べて著しく高く、特に工業的な規模の大きい浄
水装置で長期間使用した場合には顕著な効果があること
が分かる。
は、図2〜図4に示すように、原水供給路1から供給さ
れる原水a中の遊離塩素及び有機物を吸着除去して処理
水bを処理水取出し路2に送りだす活性炭濾過塔3を設
け、前記原水供給路1中に遊離塩素を注入する遊離塩素
注入手段を設け、活性炭再生手段を設けて構成されてい
る。
その原水貯留槽4から原水aを取り出して活性炭濾過塔
3に送る送水ポンプ5とが設置されている。
性炭を除去する活性炭トラップフィルター6が設置され
ている。
活性炭を充填した活性炭濾過層3Bを、上部の塔入口3
aから流入して底部の塔出口3bに下降する水の全量を
濾過する状態に設置して構成されており、原水aを加圧
して活性炭濾過層3Bを通過させる形式のものである。
炭を充填することで形成されており、この活性炭濾過層
3B中には、粒状の浄水材が分散混入されている。
実施例で示した抗菌性を有するものである。すなわち、
イオン交換基に銀イオンをイオン交換反応により結合さ
せたゼオライト(以下銀ゼオライトと称する。)と活性
炭とを成分とするものであって、具体的には、銀ゼオラ
イトと炭素質原料とを混合・粉砕し、バインダー必要な
らば混和材を加えて混和した後に粒状に造粒し、その造
粒物を酸素を含む雰囲気中で300℃以下で酸化し、不
活性ガス中で乾留・炭化した後に、高温の賦活性雰囲気
内で賦活して製造したものである。炭素質原料は、やし
がらや木材、石炭などであり、バインダーは、石油ピッ
チやコールタールなどであり、混和材は、水や重油など
である。酸素を含む雰囲気は、空気又は酸素と窒素との
混合ガスや、水蒸気又は二酸化炭素に酸素を含むガスな
どであり、この酸素を含む雰囲気中での酸化により、粒
状物は、炭素質の表面に酸素原子が結合した状態とな
る。不活性ガスは、造粒物を十分に炭化させ得る600
℃〜650℃の乾留温度範囲において炭素質原料に不活
性なガスであって、窒素ガスや、二酸化炭素を少量含む
窒素ガスなどである。この不活性ガス中での乾留・炭化
処理により、バインダー及び混和材も炭素質となる。賦
活性雰囲気は、水蒸気や、二酸化炭素、或いは、それら
両者の混合ガスなどである。そして、抗菌性の浄水材
は、活性炭濾過槽3B中に含まれる銀の量が、活性炭濾
過層3Bを構成するように活性炭濾過塔3内に充填した
活性炭と抗菌性の浄水材に含まれる活性炭とを加えた活
性炭全量の0.01〜3.00%となるように混入され
ている。銀の量を0.01〜3.00%の範囲とした理
由は、0.01よりも少ないと所期の抗菌能を発揮でき
ず、他方、3.00より多くても抗菌能の向上が見られ
ずに不経済であるからである。かつ、上記のようにして
製造された抗菌性の浄水材では、後述する実験から明ら
かなように、銀イオンの水中への溶出がほとんどなく、
これにより、抗菌能を半永久的に発現できるのである。
換言すれば、抗菌能を維持する上で抗菌性の浄水材の交
換などのメンテナンスが不要である。
ダcを貯留する貯槽7と、その貯槽7から次亜塩素酸ソ
ーダcを取り出して原水供給路1のうち原水貯留槽4の
上流側に供給する供給ポンプ8とを設けて構成されてい
る。
原水aを原水貯留槽4で所定の時間滞留させることで、
殺菌のために注入した次亜塩素酸ソーダcが原水a中の
有機物と反応する副反応が起こって、有機物の一部が有
機塩素化合物に変わるように構成されている。つまり、
原水貯留槽4での滞留時間は、原水a中の有機物が次亜
塩素酸ソーダcと反応して一部が有機塩素化合物に変わ
るに足りる十分な時間に設定されている。前記供給ポン
プ8は、活性炭濾過塔3の塔入口3aでの遊離塩素(C
l2 )の濃度を設定値(原水供給路1での生菌の増殖を
防止するに必要な値で、一般に0.3ppmである。)
以上に保持するように次亜塩素酸ソーダcを供給するも
のである。
3Bに温水を供給して活性炭を再生、つまり、活性炭の
吸着能を回復するための手段であって、ボイラ9からの
蒸気との熱交換により水を加熱させる熱交換器10と、
その熱交換器10で加熱された温水を原水供給路1に塔
入口3a近くにおいて供給するための温水往路11と、
温水往路11と原水供給路1の一部と処理水取出し路2
の一部とから熱交換器10と活性炭濾過塔3との間で水
を循環させる循環路を形成するように、活性炭トラップ
フィルター6の下流箇所で処理水取出し路2から水を取
り出してその取出し水を被加熱水として前記熱交換器1
0に供給する循環ポンプ12付きの温水復路13と、そ
の温水復路13に水を供給するための給水弁14付きの
水補給路15と、前記処理水取出し路2のうち活性炭ト
ラップフィルター6よりも上流側の箇所を排水部16に
接続させる排水路17とを設け、流路切替え手段と、温
水往路11内の温水温度を検出するための温度センサ2
0と、その温度センサ20の検出結果に基づいて温水温
度が設定温度Thとなるように熱交換器10への蒸気の
供給量を自動調整する温度調整弁21と、運転状態切替
え操作手段を設けて構成されている。
路2のうち温水復路13との接続箇所よりも下流側の箇
所に第1開閉弁V1を設置し、温水復路13の入口側に
第2開閉弁V2を設置し、前記排水路17に第3開閉弁
V3を設置し、前記処理水取出し路2のうち活性炭トラ
ップフィルター6よりも上流側で、かつ、排水路17と
の接続箇所よりも下流側の箇所に第4開閉弁V4を設置
して構成されている。
9、循環ポンプ12、流路切替え手段を操作して、水処
理を可能にさせる運転停止状態と温水循環再生運転状態
と原水洗浄運転状態との3状態に活性炭再生手段の運転
状態を切替え操作するための手段である。
ボイラ9・循環ポンプ12の運転を停止し、かつ、第1
開閉弁V1・第4開閉弁V4を開く一方、第2開閉弁V
2・第3開閉弁V3を閉じることにより、所期の原水供
給路1を介する活性炭濾過塔3への原水供給及び処理水
取出し路2を介する処理水の活性炭濾過塔3からの取出
しを可能にする、つまり、水処理運転を可能にする状態
である。
ように、ボイラ9・循環ポンプ12の運転を行うととも
に、第2開閉弁V2・第4開閉弁V4を開く一方、第1
開閉弁V1・第3開閉弁V3を閉じることにより、熱交
換器10で加熱させた温水を、温水往路11・原水供給
路1下流部分・塔入口3a・活性炭濾過層3B・塔出口
3b・第4開閉弁V4・活性炭トラップフィルター6・
第2開閉弁V2・循環ポンプ12・温水復路13・熱交
換器10とその記載順に通過するように循環させて、活
性炭の吸着能を加熱回復(再生)させる、つまり、活性
炭濾過層3Bの活性炭の表面に吸着された有機塩素化合
物を溶離させる状態である。
に、送水ポンプ5の運転を行うとともに、循環ポンプ1
2・ボイラ9の運転を停止し、第3開閉弁V3を開く一
方、第4開閉弁V4を閉じることにより、原水aを、原
水供給路1・塔入口3a・活性炭濾過層3B・塔出口3
b・処理水取出し路2上流部分・第3開閉弁V3・排水
路17とその記載順に通過させて排水部16に排出させ
る状態である。つまり、原水aで活性炭濾過層3Bを洗
浄する状態である。
は、前記温水循環再生運転状態で行われ、設定温度Th
は、活性炭に吸着された低沸点の有機塩素化合物を溶離
させ得る温度で、80℃以上、好ましくは、100℃で
ある。
性炭濾過層3Bにおける活性炭表面が有機塩素化合物で
飽和に達したとき、所期の活性炭濾過塔3を用いての水
処理、つまり、活性炭濾過塔3に原水aを供給しての水
処理を停止して、温水循環再生運転状態に切替え操作す
る。前記有機塩素化合物で飽和に達する時期は、活性炭
濾過層3Bの大きさ(活性炭の量)や、処理水量、原水
中に含まれる有機物の量などにより変わるが、活性炭と
して、通常の水処理用に使用されるやしがら粒状活性炭
を用い、その量を2000リットル程度とし、原水供給
量を毎時20m3とした場合で、およそ20〜30日で
ある。
時間継続することにより、活性炭に吸着されていた有機
塩素化合物の全部が溶離したならば、原水洗浄運転状態
に切り替える。つまり、所定時間は、遊離塩素化合物の
溶離に必要かつ十分な時間であり、具体的には、設定温
度Thを90℃とした場合、運転開始に伴って温水が9
0℃に昇温した後、約30〜60分である。
り継続した後、運転停止状態に切り替える。設定時間
は、約5〜10分である。
での水処理は、次の要領で行う。塔入口3aでの遊離塩
素(Cl2 )が設定値以上となるように、遊離塩素注入
手段を介して次亜塩素酸ソーダcを原水a中に注入し、
次亜塩素酸ソーダcが注入された原水aを原水貯留槽4
で設定時間にわたり滞留させて、原水a中の有機物と次
亜塩素酸ソーダcとを反応させて、有機物を低沸点の有
機塩素化合物に変える。これにより、原水a中の有機物
は有機塩素化合物として活性炭に吸着され、その結果、
活性炭再生手段による温水加熱により活性炭から溶離し
て、活性炭を再生できることになる。
の仕様は次の通りである。 形式 :圧力式下向流型 寸法 :直径1,450mm×高さ1,80
0mm 処理能力 :20m3 /Hr(時間) 活性炭充填量 :2,000リットル 活性炭充填高さ :1,200mm
して、銀ゼオライトと活性炭とを成分とする粒状の抗菌
性の浄水材400リットルを水処理用のやしがら粒状活
性炭1600リットルに均一分散させたものを採用した
本発明活性炭濾過塔と、やしがら粒状活性炭2000リ
ットルのものを採用した従来活性炭濾過塔とを用意し
た。抗菌性の浄水材は、炭素質原料をやしがらとして上
記実施例で説明した方法で製造されたものであり、銀ゼ
オライトを約20%含むものである。なお、本発明活性
炭濾過塔では、抗菌性浄水材として、活性炭濾過層に対
する通常の逆洗のみにより均一分散できるように調粒し
たものを用いた。表5に抗菌性の浄水材及び水処理用の
やしがら粒状活性炭の性能及び粒度分布を示す。
ンスを要することなく処理水を無菌化できることを確認
する。
原水流入量40m3 /Hrに対して、次亜塩素酸ソーダ
10%溶液を400〜500cc/Hrを目標に、か
つ、送水ポンプ5の出口側で遊離塩素(Cl2 )の濃度
を0.3ppm以上に保持するように注入し、原水貯留
槽4で約2時間滞留させ、20m3 /Hrの流量で送水
ポンプ5を介して活性炭濾過塔に供給した。
2〜3回の加熱殺菌を行う状態で濾過処理を行い、本発
明活性炭濾過塔では、1ヶ月毎に、90℃の温水を約6
0分循環させての活性炭の加熱再生を行う状態で濾過処
理を行い、処理水(濾過水)中の一般細菌の生菌数を定
期的に調査した。生菌数の調査は、活性炭濾過塔を運転
(水処理)中にサンプリングコックを開き、約10リッ
トル流した後サンプリングし、標準寒天培地を用いて3
6℃48時間培養後、培地に形成されたコロニー数を測
定することで行った。得られた経過時間(日数)と生菌
数との関係のうち従来活性炭濾過塔を使用した場合のも
のを図5の(イ)に、かつ、本発明活性炭濾過塔を使用
した場合のものを図5の(ロ)にそれぞれ示し、1年間
の各月度における生菌数の平均値を表6に示す。表6中
のNDは、検出されずを示す。
過塔では、ほぼ確実に処理水を無菌化でき、従来活性炭
濾過塔に比較して処理水の無菌化面で非常に優れている
ことが判る。
ムを指標として確認する。 〈実験の方法〉処理水量(濾過水量)が8000m3 に
達する毎に加熱再生を行うことを繰り返し、各水処理の
それぞれにおいて処理水量が1000m3 となる毎に、
原水及び処理水のクロロフォルム濃度を調べ、原水のク
ロロフォルム濃度に対する処理水のクロロフォルム濃度
の比率、つまり、クロロフォルムの除去率を求めた。結
果を図6に示す。加熱再生は、温度90〜95℃の温水
を流速(SV)4〜3で40分間活性炭濾過層に循環供
給することで行った。また、原水のクロロフォルム濃度
のうち最大濃度は0.139ppm、最小濃度は0.0
40ppm、平均濃度は0.096ppmであった。
ることにより、活性炭を再生できることが判った。
の維持性能を確認する。 〈実験の方法〉上記本発明活性炭濾過塔の活性炭濾過層
に原水を供給して、処理(濾過)流速と銀イオンの溶出
量との関係を調べた。結果を図7に示す。SVの大小に
関係なく銀イオンの溶出量が非常に(無視できる程度
に)少なく、抗菌能を長期間にわたって維持できること
が判った。
を設計基準とする活性炭水処理設備では一ヵ月に1〜2
回程度活性炭再生手段を運転して活性炭を再生すること
により、処理水の無菌化及び有機物除去能が常に安定し
た状態で得られることが判明した。
構成しても良い。図8〜図10に示すように、実施例と
同様な熱交換器10を設け、その熱交換器10で加熱さ
れた温水を処理水取出し路2に塔出口3b近くにおいて
供給するための温水往路11aと、温水往路11aと原
水供給路1の一部と処理水取出し路2の一部とから熱交
換器10と活性炭濾過塔3との間で水を循環させる循環
路を形成するように、活性炭トラップフィルター6の下
流箇所で処理水取出し路2から水を取り出してその取出
し水を被加熱水として前記熱交換器10に供給する循環
ポンプ12a付きの温水復路13aと、その温水復路1
3aに水を供給するための給水弁14a付きの水補給路
15aと、前記処理水取出し路2のうち温水往路11a
との接続箇所よりも上流側の箇所を排水部16aに接続
させる排水路17aと、前記処理水取出し路2のうち温
水往路11aとの接続箇所よりも下流側の箇所を原水供
給路1に接続させる連通路22とを設け、流路切替え手
段と、運転状態切替え操作手段を設けて構成する。
路2のうち温水復路13aとの接続箇所よりも下流側の
箇所に第1開閉弁V1aを設置し、温水復路13aの入
口側に第2開閉弁V2aを設置し、前記排水路17aに
第3開閉弁V3aを設置し、前記温水往路11aの出口
側に第4開閉弁V4aを設置し、処理水取出し路2のう
ち温水往路11aへの接続箇所と連通路22への接続箇
所との間の箇所に第5開閉弁V5aを設置し、連通路2
2に第6開閉弁V6aを設置して構成されている。運転
状態切替え操作手段は、前記ボイラ9、循環ポンプ12
a、流路切替え手段を操作して、水処理を可能にさせる
運転停止状態と温水循環再生運転状態と原水洗浄運転状
態との3状態に活性炭再生手段の運転状態を切替え操作
するための手段である。
ボイラ9・循環ポンプ12aの運転を停止し、かつ、第
1開閉弁V1a・第5開閉弁V5aを開く一方、第2開
閉弁V2a・第3開閉弁V3a・第4開閉弁V4a・第
6開閉弁V6aを閉じることにより、所期の原水供給路
1を介する活性炭濾過塔3への原水供給及び処理水取出
し路2を介する処理水の活性炭濾過塔3からの取出しを
可能にする、つまり、水処理運転を可能にする状態であ
る。
ように、ボイラ9・循環ポンプ12aの運転を行うとと
もに、第2開閉弁V2a・第4開閉弁V4a・第6開閉
弁V6aを開く一方、第1開閉弁V1a・第3開閉弁V
3a・第5開閉弁V5aを閉じることにより、熱交換器
10で加熱させた温水を、温水往路11a・処理水取出
し路2上流部分・塔出口3b・活性炭濾過層3B・塔入
口3a・原水供給路1下流部分・第6開閉弁V6a・活
性炭トラップフィルター6・第2開閉弁V2a・循環ポ
ンプ12a・温水復路13a・熱交換器10とその記載
順に通過するように循環させて、活性炭の吸着能を加熱
回復(再生)させる、つまり、活性炭濾過層3Bの活性
炭の表面に吸着された有機塩素化合物を溶離させる状態
であって、この状態の活性炭濾過槽3Bでの流れ方向
は、運転停止状態での水処理時の流れ方向とは逆であ
る。
うに、送水ポンプ5の運転を行うとともに、循環ポンプ
12a・ボイラ9の運転を停止し、第3開閉弁V3を開
く一方、残りの開閉弁を閉じることにより、原水aを、
原水供給路1・塔入口3a・活性炭濾過層3B・塔出口
3b・処理水取出し路2上流部分・第3開閉弁V3a・
排水路17aとその記載順に通過させて排水部16に排
出させる状態である。つまり、原水aで活性炭濾過層3
Bを洗浄する状態である。なお、この別実施例における
他の構成は実施例と同じであるから、同一符号を付すこ
とによりその説明は省略する。
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
の細菌コロニーの発生数の推移を示す。(b) は実施例9
における原水処理期間と浄水中の細菌コロニーの発生数
の推移を示す。
変化状況を示すグラフ
成図
図
Claims (4)
- 【請求項1】 銀を結合させたゼオライトまたは、銀を
担持、結合させたリン酸ジルコニウム化合物と活性炭か
らなる抗菌性に優れた浄水材。 - 【請求項2】 ゼオライトに結合させた銀、或いはリン
酸ジルコニウム化合物に担持、結合させた銀の含有量が
浄水材全体の0.01〜3.0 %である請求項1記載の抗菌性
に優れた浄水材。 - 【請求項3】 銀を結合させたゼオライトまたは銀を担
持、結合させたリン酸ジルコニウム化合物と、炭素質原
料を混合・粉砕し、バインダー及び要すれば混和材を加
えて混和後、造粒炭または顆粒炭とし、酸素を含む雰囲
気中で300 ℃以下で酸化し、不活性ガス中で乾留・炭化
した後、賦活することを特徴とする抗菌性に優れた浄水
材の製法。 - 【請求項4】 原水供給路(1)から供給される原水中
の遊離塩素及び有機物を吸着除去して処理水を処理水取
出し路(2)に送りだす活性炭濾過塔(3)を設け、前
記原水供給路(1)中に遊離塩素を注入する遊離塩素注
入手段を設けてある浄水設備であって、前記活性炭濾過
塔(3)内の活性炭濾過層(3B)中に、上記請求項1
又は2記載の浄水材を分散混入させ、前記活性炭濾過層
(3B)に温水を供給して活性炭を再生するための活性
炭再生手段を設けてある浄水設備。
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