JPH09117768A

JPH09117768A - 被処理水の電解処理方法

Info

Publication number: JPH09117768A
Application number: JP7299049A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Goshima; 伸隆五嶋
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1995-10-24
Filing date: 1995-10-24
Publication date: 1997-05-06

Abstract

(57)【要約】【目的】炭素質電極が設置された電解槽を使用する電
解処理では、電解槽から取り出された処理済被処理水に
は殆ど微生物は含まれず所望の水質の被処理水が得られ
るが、該被処理水は直ちに使用されるとは限らず、送水
中に微生物が混入し繁殖することがある。本発明はこの
欠点を解消した被処理水の電解処理方法を提供する。【構成】水道局等の大型の電解槽61で滅菌処理された
被処理水に薬剤を添加しあるいは各家庭65に送水された
被処理水を使用直前で簡易型電解槽67で電解処理する。
これらの手段により送水中での被処理水の繁殖を防止し
あるいは繁殖した被処理水の滅菌が行なわれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微生物を含有する各種
被処理水の該微生物に起因する各種性能劣化を抑制する
ための被処理水の電解処理方法に関し、より詳細には比
較的大容量の被処理水例えば写真処理液、各種工場の純
水、超純水あるいはプール水、製紙洗浄水、熱交換器冷
却水、飲料水（上水道水）、カップ式自動販売機用貯
水、養魚用水、薬剤希釈水、浴場水及びガス洗浄塔用循
環水等の微生物を含有しあるいは微生物発生の可能性の
ある各種被処理水、中でも特に水質改良及び保持が要求
される飲料水を複極型固定床式電解槽を使用して電解処
理する際の水質保持あるいは改良を行なう方法に関す
る。

【０００２】

【従来技術】従来から各種用途に多種類の水溶液や他の
物質を溶解していない単独の水又は純水が使用されてい
る。これらの水溶液等は溶質が適度な養分を提供し、あ
るいは該水溶液の液温が繁殖に好ましい比較的高温度で
あると、細菌等の微生物が繁殖して該微生物は前記水溶
液等の性能劣化を起こしたり、又製品に悪影響を与えた
り、処理装置内に浮遊したり蓄積して処理装置の機能を
損なうことが多い。通常の水道水中の微生物数は残留塩
素を殺菌剤として残すことで20個／ミリリットル以下に
されているが、この水道水を例えば熱交換器用冷却水と
して使用すると前記微生物が飛躍的に繁殖して配管の腐
食や悪臭が発生する。これらの現象を防止するために従
来は防黴剤や沈澱抑制剤等の各種薬剤を被処理水中に投
入したり各種フィルタを配管途中に設置したりしている
が、前記薬剤投入は前述の通り薬剤の残留による被処理
水への悪影響や薬剤使用のコスト面での問題点が指摘さ
れている。更に添加薬剤に対する抗菌が暫くすると発生
し、次の薬剤を検討したり必要量以上に多量の薬剤を供
給する等の必要が生ずるという問題点を抱えている。
又、フィルター操作で生菌を濾過分離することは原理的
に不可能であり、永続する菌除去はできない。

【０００３】前述の各被処理水のうち、特に飲料水は人
間の健康に直結するもので、それに含有される細菌の滅
菌や黴の繁殖の防止つまり微生物の死滅除去は不可欠で
あり、該滅菌や防黴の方法としては塩素による方法が主
流である。しかし都市部の水道滅菌はその原水となる河
川水、湖水等が各種有機物等で汚染され微生物の死滅に
必要な量以上の塩素を添加するため、有機ハロゲン化物
等を生起したり、カルキ臭を発生する等の弊害を生じて
いる。該塩素法による前記欠点を解消するために、塩素
法以外の滅菌方法が提案されている。本出願人は飲料水
を含む前記各被処理水における前述の欠点を解消するた
めに、複数の炭素質三次元固定床型電極（以下炭素質電
極ともいう）が収容された電解槽に前記被処理水を供給
し電解処理することにより該被処理水中の微生物を滅菌
する水処理装置及び方法を提案した。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】このいわゆる電解滅
菌法は、前記炭素質電極に通電することにより該電極を
分極させ主としてプラスに分極した電極部分に接触した
微生物を滅菌するものであり、通電が継続されている限
り微生物の滅菌が継続され、塩素やオゾン等の薬剤を使
用しないため処理が長期間に亘っても微少量の電気代が
増加するのみで経済的な運転が可能になるという長所が
ある。通常飲料水は貯水池から各自治体の水道局での滅
菌消毒等の処理を経て、家庭や事業所等のユーザーに送
水される。前記炭素質電極を使用する電解処理を各自治
体の水道局の段階で行なうと、該水道局からユーザーに
飲料水が到達するまでに長い送水管内を送水されなけれ
ばならず、前記水道局における電解処理によりほぼ完全
に滅菌されても、前記送水中に微生物が混入し繁殖し前
記電解処理が無意味になる恐れがある。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、前述の従来技術の欠点を解消
し、炭素質電極を使用する電解処理により微生物のほぼ
完全なる滅菌が行なわれた被処理水のより以上の水質改
良を行ない、前記電解処理後比較的長時間経過後に使用
される場合でも水質低下を生じさせないための被処理水
の電解処理方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】本発明は、微生物を含
有する被処理水を、炭素質三次元固定床型電極が設置さ
れた電解槽に供給し、該電極に通電することにより分極
させ、該分極した電極に前記微生物を接触させることに
より前記微生物の滅菌を行なう被処理水の電解処理方法
において、前記電解槽により処理された被処理水に対し
更に残留性のある水質改良処理を行なうことを特徴とす
る方法である。なお本発明方法による水処理では電極表
面上で実質的な酸化還元反応のような電気化学反応を生
起していないことがあるので本発明方法による水処理及
び本発明方法中の電解槽はそれそれ電気化学的処理及び
電気化学的処理槽というべきであるが、一般呼称に従っ
てそれそれ電解処理及び電解槽と称する。

【０００７】以下本発明を詳細に説明する。本発明方法
は、写真処理液、各種工場の純水、超純水あるいはプー
ル水、製紙洗浄水、熱交換器冷却水、飲料水、カップ式
自動販売機用貯水、養魚用水、薬剤希釈水、浴場水及び
ガス洗浄塔用循環水等の微生物を含有しあるいは微生物
発生の可能性のある各種被処理水、特に微生物の混入を
十分に抑制しなければならない飲料水を対象とし、該被
処理水を固定床型三次元電極電解槽に供給し該電解槽に
直流又は交流電圧を印加し前記被処理水中の微生物の制
菌、殺菌あるいは滅菌を行う電解処理における微生物の
被処理水中への混入を更に確実に防止するための方法に
関するものである。本発明の微生物には、細菌（バクテ
リア）、菌、糸状菌（黴）、大腸菌、酵母、変形菌、単
細胞の藻類、原生動物、ウイルス等が含まれる。

【０００８】前記被処理水を、通電された炭素質電極が
設置された電解槽に供給すると、該被処理水中の微生物
は液流動によって分極した前記電極に接触しそれらの表
面で高電位のエネルギー供給を受け強力な酸化反応が微
生物細胞内で生じ、その活動が弱まったり微生物自身が
死滅して滅菌が行われると考えられる。このような電解
処理により被処理水の微生物の滅菌がほぼ完全に行なわ
れるが、前記電解処理された被処理水は直ちに飲用ある
いは他の用途に供されるとは限らず、電解処理を行なう
箇所と使用する箇所が離れ、比較的長時間経過した後に
各種用途に供されることが多い。

【０００９】このような場合に、電解処理後に被処理水
中に微生物が再度混入して繁殖する恐れがあり、電解処
理が無意味になる可能性がある。従って本発明では、前
記炭素質電極による被処理水の電解処理後に該被処理水
中での微生物繁殖を防止するために水質改良を行なう。
該水質改良の手段としては、電解処理後の被処理水中に
塩素、フッ素、ヨウ素、オゾン、次亜塩素酸塩、二酸化
塩素から選択される少なくとも１種類の薬剤を添加する
ことや、該被処理水を使用直前に再度電解処理を行なう
ことが含まれる。前記電解処理後の被処理水中に混入す
る微生物数は極く僅かであり前記各薬剤を電解処理前の
被処理水中に添加してもさほどの効果は生じないが、前
記電解処理後の被処理水中に添加すると、混入する微生
物の繁殖を防止し電解処理後の被処理水中の水質劣化を
効果的に防止できる。一般的に化学薬品による処理は各
種の副生成物を被処理水中に生成して新たな環境問題を
発生することがあり、その添加量が少量であることは被
処理水を飲用に供する場合に歓迎されることである。

【００１０】又被処理水が飲料水の場合には、一旦水道
局等で大型の電解槽で多数のユーザー用の大容量の被処
理水を処理した後に、各ユーザーに送水される。この場
合にも当初の電解処理後に仮に混入しかつ繁殖するとし
てもその微生物数は僅かであり、従って使用直前に行な
う電解処理に使用する電解槽は当初電解処理に使用する
電解槽ほどの容量及び滅菌力は必要でなく、比較的簡単
な処理のみで十分である。従って使用直前の電解処理用
の複数の電解槽の処理能力は当初の電解処理用の電解槽
の処理能力より小さくて良い。なお当初に電解処理した
被処理水を大容量の貯槽に貯水し、その後ユーザーに供
給するようにしても良い。又前記した薬剤添加と使用直
前の電解処理は併用しても良い。この被処理水の水質改
良の前段階である炭素質電極を使用する電解処理では、
前記炭素質電極が適正に分極しかつ供給される被処理水
が確実に該炭素質電極のプラスに分極した部分に接触す
る限り微生物の滅菌が行なわれ、この条件のいずれかが
欠落すると電解槽から取り出される被処理水中の微生物
濃度が増加することになる。

【００１１】電解時に測定可能なデータとして、被処理
水の温度、液量及び電気伝導度、及び電解槽の電圧及び
電流なとがあるが、これらのデータを単独又は組み合わ
せてもそれのみで運転が正常に行なわれているか異常で
あるかは決定できない。仮に処理済の被処理水中の微生
物濃度が許容限度以上に上昇している場合には、微生物
濃度の変動との比較検討により初めて異常運転の原因を
明確にしたり、あるいは電解槽の運転は正常であり、被
処理水中の微生物濃度の増加は他の原因に帰されるべき
であるとの結論を導いたりすることができる。そのため
には電解槽運転時の全時間に亘るデータが記録されてい
ることが望ましく、該データと後ほど得られる微生物濃
度のデータとの対比による電解槽の運転状況の把握が可
能になる。

【００１２】従って本発明では、前述の水質改良ととも
に、被処理水の温度、液量及び電気伝導度、及び電解槽
の電圧及び電流から選択されるデータの少なくとも１種
類、望ましくはこれらの全てのデータを電解槽の運転と
ともに連続的に記録し例えばコンピューターに記憶させ
ることが好ましい。一般に電解処理に適した上記各条件
の範囲は、被処理水温度５〜45℃、電解槽内通過の線速
は５〜30mm／秒、被処理水電気伝導度は０〜5000μｓ／
cm、電解電圧は2.0 〜8.0 Ｖ／電解槽、電流密度は０〜
5.0 Ａ／dm²であり、電解槽内に収容された炭素質電極
の高さと前記線速の関係が〔電解槽高さ（mm）〕／〔線
速値（mm／秒）〕≧1.0 （秒）を満足すると効率良く被
処理水の処理ができる。これらの値は相互に関連しなが
ら変動するため、いずれかの値がこの範囲内にあっても
微生物濃度が満足できる低レベルにあるとは限らず、逆
にいずれかの値がこの範囲外にあっても微生物濃度が満
足できる低レベルとなることもあり、単にこれらの値の
測定のみでは運転が正常に行なわれているかを確認でき
ない。

【００１３】このデータの記録とともに、処理済の被処
理水のサンプリングを行ない該サンプル中の微生物濃度
の測定を平行して行ない、微生物濃度に関するデータが
得られる２〜３日後に、微生物濃度の異常が検出された
場合には、各データの経時変化と対比することにより電
解条件のどの項目が微生物濃度の異常に結びつくのかを
特定できる。又微生物濃度が満足できる低レベルに維持
されている場合には、各データの対応する経時変化に応
じた正常な運転が行なわれていることが把握できる。更
に微生物濃度が異常であるにもかかわらず各データに異
常が見られない場合には、電解槽の運転条件以外の要因
で微生物濃度の異常が起きていることが推測され、その
場合には前記他の要因の検討を行なうことができる。

【００１４】特にＰＬ法の施行以後は製品の欠陥の原因
を追求し明確にすることが企業の存続にも影響すると予
想される。本発明の電解処理方法を人体の健康に直結す
る飲料水に適用する場合には特にその影響が大きく、単
に微生物濃度のデータのみでは製品の欠陥が電解槽や該
電解槽を使用する処理方法の欠陥に起因するのか、ある
いは他の要因によるものであるのか特定できない場合も
生ずる。しかし本発明のように、電解条件に関する各種
データを記録し後日に残すことにより、後に得られる微
生物濃度に関するデータと組み合わせることにより、製
品の欠陥原因を確実に特定することが可能になる。又微
生物濃度に異常がない場合にも電解処理が正常に行なわ
れていたことの補助データとして使用できる。

【００１５】本発明方法に使用する電解槽は、固定床型
三次元電極電解槽つまり固定床型単極式電解槽及び固定
床式複極式電解槽であり、これらの電解槽では該電解槽
の三次元電極が莫大な表面積を有するため電極表面と被
処理水との接触面積を増大させることができ、これによ
り装置サイズを小さくし、かつ電解処理の効率を上げる
ことができる点で有利である。本発明の固定床型三次元
電極電解槽における電極は一般に分極現象を生じる炭素
質電極と給電用電極を含み、該炭素質電極は前述の使用
する電解槽に応じた形状を有し、固定床型複極式電解槽
を使用する場合には、前記被処理水が透過可能な炭素質
材料、例えばフェルト状、織布状、多孔質ブロック状等
の形状を有する活性炭、グラファイト、炭素繊維等の炭
素系材料から形成され、該炭素質電極の両端に設置した
平板状又はエキスパンドメッシュ状やパーフォレーティ
ッドプレート状等の多孔板体から成る給電用電極間に直
流電圧あるいは10Hz以下の交流電圧を印加して前記電極
を分極させその一端及び他端にそれぞれ陽極及び陰極を
形成させ得る三次元電極を収容した固定床型複極式電解
槽とすることが可能であり、この他に単独で陽極として
あるいは陰極として機能する炭素質三次元材料を交互に
短絡しないように設置しかつ電気的に接続して固定床型
複極式電解槽とすることができる。

【００１６】前記電極が炭素質であるため、電解反応生
成物である酸素ガスにより酸化され炭酸ガスとして電極
崩壊することがある。これを防止するためには前記電極
の陽分極する側にチタン等の基材上に酸化イリジウム、
酸化ルテニウム等の白金族金属酸化物を被覆し通常不溶
性金属電極として使用される多孔質材料やチタン等の基
材上に白金族金属をメッキ等で被覆した電極材料を接触
状態で設置し、酸素発生が主として該多孔質材料上で生
ずるようにすればよい。前記炭素質電極の平均開孔径は
25〜125 μｍとすることが望ましい。該炭素質電極を電
解槽に収容して被処理水例えば飲料水を処理する際に
は、炭素質電極の性質により被処理水の流通の容易性あ
るいは電解電圧等に影響が生ずる。該炭素質電極の開孔
径も比較的強い影響を有し、該炭素質電極の開孔径が大
きいと該電極に被処理水が接触することなく電解槽を通
過しやすくなるため電流効率が低下する。逆に開孔径が
小さすぎると被処理水が前記炭素質電極内を流通するこ
とができずに電解電圧の上昇や電解槽内での液流の圧力
損失を招いてしまう。

【００１７】本発明者の検討によると、炭素質三次元電
極の開孔径が25μｍ未満であると電解電圧の顕著な上昇
が生じ、又125 μｍを越えると電流効率（滅菌効率）の
顕著な減少を招き、いずれも満足すべき効果（滅菌効
率）を達成することができない。従って本発明方法にお
ける電解槽で炭素質電極を使用する場合にはその平均開
孔径を前述の通り25〜125 μｍとすることが望ましい。
そして該炭素質電極の空間率〔（電極の空隙容積）÷
（電極の全体積）×100 （％）〕は20〜80％、好ましく
は30〜60％である。例えば炭素系粒子を焼結して炭素質
電極を形成する場合には使用する炭素系粒子の粒径を調
節することにより、調製される炭素質電極の開孔径を調
節して任意の開孔径を有する炭素質電極とすることがで
き、焼結温度は1000〜4000℃、好ましくは約3800℃とす
る。又、別の製法としては所定の開孔径を有するセルロ
ース系ペーパーを積層し同様な焼結温度にてグラファイ
ト化する。

【００１８】又単極式固定床型電解槽を使用する場合に
は、三次元材料１個を隔膜を介してあるいは介さずに電
解槽内に設置し、あるいは複数の三次元材料を同一の電
解電位の状態で単一の電解槽内に設置するようにする。
いずれの形態の電極を使用する場合でも、処理すべき被
処理水が流れる電解槽内に液が電極に接触せずに流通で
きる空隙があると被処理水の処理効率が低下するため、
電極等は電解槽内の被処理水の流れが電極に接触せずに
ショートパスしないように配置することが望ましい。前
記電解槽内を隔膜で区画して陽極室と陰極室を形成して
も、隔膜を使用せずにそのまま通電を行うこともできる
が、隔膜を使用せずかつ電極の極間距離を狭くする場合
には短絡防止のため電気絶縁性のスペーサとして例えば
有機高分子材料で作製した網状スペーサ等を両極間に挿
入することができる。又隔膜を使用する場合には流通す
る被処理水の移動を妨害しないように多孔質例えばその
開口率が10％以上95％以下好ましくは20％以上80％以下
の隔膜を使用することが望ましく、該隔膜は少なくとも
前記被処理水が透過できる程度の孔径の微細孔を有して
いなければならない。

【００１９】このような構成から成る電解槽の運転条件
は、被処理水中の微生物の滅菌効率が最大になるように
設定することが望ましい。電解槽で水の電解処理を行う
場合にはワンパス処理と循環処理があり、循環処理の方
が滅菌効率は上昇するが例えば飲料水の電解処理では循
環処理を行うことは困難であり、通常ワンパス処理とな
る。ワンパス処理では電解条件のうちの特に被処理水の
空間速度(liquid hourly space velocity)をなるべく小
さくして被処理水の電解槽内の滞留時間を長くすること
が望ましい。又その被処理水供給時の電極電位は前述の
通り陽極電位を＋1.2 Ｖ(vs.SHE)より卑で＋0.2 Ｖ(vs.
SHE)より貴である値とすることが望ましい。この電位範
囲では両極における通常の電解反応により生ずる酸素ガ
ス及び水素ガスの発生が僅かに生ずるか殆ど認められ
ず、前記微生物の滅菌に寄与することのない発生ガスに
配慮することなく、又電解電力を被処理水滅菌以外の無
駄でかつ滅菌処理を阻害する電解ガス発生に使用するこ
となく、前記被処理水の滅菌処理を行うことができる。
なお電解槽出口には開孔径10μｍ以下のフィルターを有
する濾過設備を設置して、電解処理により滅菌された微
生物の死骸を濾過により除去することが望ましい。

【００２０】次に添付図面に基づいて本発明に使用でき
る電解槽の好ましい例を説明するが、前記電解槽はこれ
らに限定されるものではない。図１は、本発明方法の電
解槽として使用可能な単極式固定床型電解槽の例を示す
概略縦断面図である。底板中央に上水道水供給口１を、
又天板中央に上水道水取出口２をそれぞれ有する円筒状
の電解槽本体３内の下部には、炭素質材料から形成され
る短寸円柱形の多孔質固定床型陽極４が前記本体３の内
壁と実質的に液流動の生じないような僅かな間隙しか形
成しないように収容され、該陽極４上には若干の間隙を
介して陰極５が収容されている。前記電解槽本体３は、
長期間の使用又は再度の使用にも耐え得る電気絶縁材料
で形成することが好ましく、特に合成樹脂であるポリエ
ピクロルヒドリン、ポリビニルメタクリレート、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化エ
チレン、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、ポリアク
リロニトリル樹脂等が好ましく使用できる。

【００２１】このような構成から成る電解槽本体３は例
えば水道配管の途中や水道の蛇口に設置され、該本体３
にその上水道水供給口１から、微生物、有効塩素成分、
カルキ臭、カルシウムイオン、マグネシウムイオン及び
鉄イオン等を含有する上水道水を供給すると、該上水道
水は多孔質陽極４の下面に接触し該陽極４面で前記微生
物の滅菌が起こり、清浄化された上水道水が前記上水道
水取出口２から槽外へ取り出される。なお本電解槽では
液流が上向きであるため、電解反応によって微量発生す
る水素ガスや酸素ガスが容易に液流とともに電解槽外へ
排出される。図示は省略したが、図１の電解槽には小型
のレコーダーが装着され、電解槽運転の際の被処理水の
温度、液量及び電気伝導度、及び電解槽の電圧及び電流
等のデータを連続的に記録しかつ保存している。

【００２２】図２は、本発明方法の電解槽として使用可
能な複極式固定床型電解槽の一例を示す概略縦断面図で
ある。上下にフランジ11を有する円筒形の電解槽本体12
の内部上端近傍及び下端近傍にはそれぞれメッシュ状の
給電用陽極ターミナル13と給電用陰極ターミナル14が設
けられている。該両電極ターミナル13、14間には複数個
の図示の例では３個のスポンジ状の固定床炭素質電極15
が積層され、かつ該炭素質電極15間及び該炭素質電極15
と前記両電極ターミナル13、14間に４枚のメッシュ状隔
膜又はスペーサー16が挟持されている。各炭素質電極15
は電解槽本体12の内壁に密着し炭素質電極15の内部を通
過せず、炭素質電極15と電解槽本体12の側壁との間を流
れる上水道水の漏洩流がなるべく少なくなるように配置
されている。

【００２３】このような構成から成る電解槽に下方から
矢印で示すように上水道水を供給しながら通電を行う
と、前記各固定床15が図示の如く下面が正に上面が負に
分極して各固定床15の下面に多孔質陽極が形成され、前
記上水道水はこの多孔質陽極に接触して滅菌が行われ、
その後前記電解槽の上方に取り出され、蛇口に導かれ
る。本実施例の電解槽でも図１の場合と同様に小型のレ
コーダーが装着され、被処理水温度等の各種データを連
続的に記録しかつ保存している。

【００２４】図３は、本発明方法に使用できる複極式固
定床型電解槽の他の例を示すもので、該電解槽は図２の
電解槽の炭素質電極15の給電用陰極14に向かう側つまり
陽分極する側にメッシュ状の不溶性金属電極17を密着状
態で設置したものであり、他の部材は図２と同一である
ので同一符号を付して説明を省略する。直流電圧が印加
された炭素質電極15はその両端部において最も大きく分
極が生じ、ガス発生が伴う場合には該両端部においてガ
ス発生が生じ易い。従って最も強く陽分極するつまり最
も激しく酸素ガスが発生する炭素質電極15の給電用陰極
14に向かう端部には最も速くかつ激しく酸化反応や電極
基材の溶解反応が生じる。図示の通りこの部分に不溶性
金属電極17を設置しておくと、該不溶性金属電極17の酸
素発生過電圧が炭素質電極15を形成する炭素系材料の前
記過電圧より低いためと固定床陰極に対し前記不溶性金
属電極が距離的に近いので殆どの酸素ガスが前記不溶性
金属電極17から発生し炭素質電極15は殆ど酸素ガスと接
触しなくなるため、前記炭素質電極15の溶解は効果的に
抑制される。又該電解槽12に供給された上水道水は図２
の場合と同様に処理され上水道水中の微生物の滅菌等が
行われる。本実施例の電解槽でも図１の場合と同様に小
型のレコーダーが装着され、被処理水温度等の各種デー
タを連続的に記録しかつ保存している。

【００２５】図４は、本発明方法に使用できる複極式固
定床型電解槽の更に他の例を示す縦断面図である。中空
円筒形の電解槽本体21の下部には中央に上水道水供給口
22を有する碗状の底板23がクランブ24により接続され、
かつ前記電解槽本体21の上部には中央に上水道水取出口
25を有する碗状の天板26がクランブ27により接続されて
いる。前記上水道水供給口22の上方の電解槽本体21内に
は円板状の給電用陽極ターミナル28が、又上水道水取出
口25の下方の電解槽本体21内には円板状の給電用陰極タ
ーミナル29がそれぞれ設置されている。両ターミナル2
8、29間には図示の例では計10個の炭素質電極30が、２
枚の図３と同様の不溶性金属電極31とその間に位置する
スペーサ32を介して積層されている。各炭素質電極30は
電解槽本体21の内壁に密着し炭素質電極30の内部を通過
せず、炭素質電極30と電解槽本体21の側壁との間を流れ
る上水道水の漏洩流がなるべく少なくなるように配置さ
れている。

【００２６】このような構成から成る電解槽に上水道供
給口22に上水道水を供給しながら通電を行うと、前記各
炭素質電極30の下面がマイナスに上面がプラスに分極し
て各炭素質電極30の上面に多孔質陽極が形成され、前記
上水道水はこの多孔質陽極に接触して滅菌が行われ、そ
の後前記電解槽の上方に取り出され、蛇口等に導かれ
る。本実施例の電解槽でも図１の場合と同様に小型のレ
コーダーが装着され、被処理水温度等の各種データを連
続的に記録しかつ保存している。

【００２７】図５は、本発明方法に使用できる複極式固
定床型電解槽の更に他の例を示す分解斜視図であり、こ
の電解槽は特に被処理水の使用直前に電解処理用の比較
的小容量の電解槽として有用である。中空円筒形のケー
シング41の内下部にはフィルター42と活性炭43が収容さ
れたカートリッジ44が設置され、該カートリッジ44の上
には、円筒形の保持部材45内に収容された電解槽本体46
が設置されている。該電解槽本体46は下から順に給電用
陽極ターミナル47、計10個の炭素質電極と前記金属製保
護電極がセットされた固定床電極ユニット48、給電用陰
極ターミナル49の順に構成されている。電解槽本体46の
天板50には計３個の通孔51が穿設され、被処理水供給
管、被処理水取出管及び排水時の通気孔が設置されてい
る。この電解槽本体46は、その頭部にデータ記録用回路
52とデータ表示板53を有する側面視「コ」字状の取付台
54に固定され、家庭やビル内の蛇口に近接して設置し、
特に上水道水つまり飲料水の電解処理に利用される。

【００２８】図６は、本発明方法の実施の要領を例示す
るフローチャートである。水道局に設置された砂濾過器
には貯水池の水が被処理水としてポンプ（図示略）等に
より導入される。この被処理水はマイクロフィルターを
経て、例えば図２に示した電解槽から成る電解システム
に導入されて各システムの炭素質電極に接触して被処理
水の滅菌が行なわれ、該電解システムから取り出され
る。この時点で該処理済被処理水に塩素注入が行なわれ
一旦水道局一時貯槽に貯留される。この貯留水は各家庭
に送水され、各家庭に設置された小型電解システムによ
り電解処理され、蛇口から給水される。

【００２９】

【実施例】以下に本発明方法による飲料水等の被処理水
処理の実施例を記載するが、該実施例は本発明方法を限
定するものではない。

【実施例１】まず次のようにして本実施例の電解槽を構
成した。透明な硬質ポリ塩化ビニル樹脂製の高さ75ｍ
ｍ、内径40ｍｍのフランジ付円筒形である図２に示した
電解槽内に、炭素繊維から成る直径39.5ｍｍ、厚さ10ｍ
ｍの固定床（多孔質グラファイト、東海カーボン株式会
社製Ｇ−100 Ｓ）５個を、開口率80％で直径40ｍｍ及び
厚さ１ｍｍのポリエチレン樹脂製隔膜６枚で挟み込み、
上下両端の隔膜にそれぞれ白金をその表面にメッキした
チタン製である直径38ｍｍ厚さ１ｍｍのメッシュ状給電
用陽極及び給電用陰極を接触させて設置し、本実施例の
電解槽を構成した。

【００３０】又上水道水に微生物を795 個／ミリリット
ル添加して試験用被処理水を調製した。前記電解槽の下
部からこの試験用被処理水を1.5 リットル／分の割合で
供給し、直流電源により見掛け電流密度0.2 Ａ／ｄ
ｍ²、電解電圧が4.3 〜8.8 Ｖ（平均電解電圧5.8 Ｖ）
となるように調節して前記試験用被処理水の電解処理を
行なった。得られた処理済被処理水中の微生物数は０〜
５個／ミリリットルであった。次にこの被処理水に塩素
1.0 ppm を添加して貯水槽に入れ室温に維持した。24時
間経過後の被処理水中の微生物数は０〜５個／ミリリッ
トルであり、変化はなかった。

【００３１】

【比較例１】実施例１で得られた微生物数は０〜５個／
ミリリットルの処理済被処理水に塩素を添加せずに貯水
槽に入れ室温に維持した。24時間経過後の被処理水中の
微生物数は増加傾向にあった。

【００３２】

【実施例２】塩素の代わりにフッ素0.5 ppm 、ヨウ素1.
0 ppm 、オゾン0.5 ppm 、次亜塩素酸塩2.0 ppm 、二酸
化塩素1.0 ppm をそれぞれ別個に被処理水中を添加した
こと以外は実施例１と同一条件で被処理水の電解処理及
び水質改良を行なったところ、24時間経過後の被処理水
中の微生物数は、それぞれ０〜１個／ミリリットル、0.
5 個／ミリリットル、０個／ミリリットル、０〜５個／
ミリリットル及び０〜２個／ミリリットルであった。

【００３３】

【実施例３】比較例１で得られた微生物数は０〜５個／
ミリリットルの被処理水を、隔膜で区画され棒状の直径
10mm高さ60mmのグラファイト製陽極と棒状の直径10mm高
さ60mmのグラファイト製陰極が収容された電解槽の陽極
側に供給し電解処理を行なった後に取り出したところ、
微生物数は０〜３個／ミリリットルであった。

【００３４】

【発明の効果】本発明方法は、微生物を含有する被処理
水を、炭素質三次元固定床型電極が設置された電解槽に
供給し、該電極に通電することにより分極させ、該分極
した電極に前記微生物を接触させることにより前記微生
物の滅菌を行なう被処理水の電解処理方法において、前
記電解槽により処理された被処理水に対し水質改良処理
を行なうことを特徴とする方法（請求項１）である。上
水道水等の被処理水を本発明の固定床型三次元電極式電
解槽に供給すると、該被処理水中の微生物は電位を与え
られた炭素質電極に接触しそれらの表面で強力な酸化還
元反応を受けたり高電位の電流に接触し、その活動が弱
まったり自身が死滅して滅菌が行われる。

【００３５】しかしこのように滅菌が行なわれた処理済
被処理水は全てが直ちに各種用途に使用される訳ではな
く、例えば飲料水は貯蔵されたり、長い送水ラインを通
って各家庭や事業所に供給される。一旦ほぼ完全に滅菌
が行なわれてもこの間に微生物が混入して繁殖する可能
性があり、このような事態が生ずると前記電解処理が無
意味になる。従って本発明方法では、炭素質三次元固定
床型電極が設置された電解槽により電解処理した被処理
水に水質改良処理を行なうことにより前記電解処理後の
微生物の繁殖を防止して前記電解処理後とほぼ同様の水
質を有する被処理水を各種用途に使用することを可能に
する。

【００３６】水質改良の手段としては、前記電解処理後
の被処理水中への、塩素、フッ素、ヨウ素、オゾン、次
亜塩素酸塩、二酸化塩素から選択される少なくとも１種
類の薬剤添加（請求項２）がある。この薬剤添加による
と、ほぼ完全に滅菌された被処理水中に仮に微生物が混
入しても該微生物が繁殖することを防止し、電解処理後
とほぼ同等の水質を維持できる。

【００３７】又他の水質改良手段として、前記電解処理
された飲料水を複数のユーザーに送水し使用直前に再度
電解槽を用いて電解処理を行なう手段（請求項３）があ
る。この再度の電解処理によると被処理水中に微生物が
繁殖していても第１の電解処理時よりも微生物数が少な
く前述の炭素質三次元固定床型電極が設置された電解槽
よりも簡単な構造で安価な電解槽でも十分に目的を達成
できる。従って当初の電解槽の処理能力が複数のユーザ
ーの電解槽の処理能力の合計よりも大きくなるようにす
ること（請求項４）が望ましい。なおこの使用直前の電
解処理と前述の薬剤添加を併用することもでき、これに
より更に確実な水質改良が可能になる。

【００３８】この電解滅菌法では、電解槽から取り出さ
れる処理済の被処理水中の微生物濃度を直ちに測定する
ことができず、微生物濃度の特定には通常２〜３日程度
の日時を要する。従って電解槽運転時に運転が正常に行
なわれているか否かを直接決定する手段はない。本発明
では、電解槽運転時の被処理水の温度、液量及び電気伝
導度、及び電解槽の電圧及び電流から選択される少なく
とも１種類のデータを記録することにより、微生物濃度
が特定された後に、前記データと微生物濃度を対比する
ことにより、電解槽運転が正常であったか異常であった
かを含めた運転状況を特定することも可能である（請求
項５）。更に微生物濃度は単に電解槽の運転状況だけで
なく、他の電解には関連しない要因によっても変動す
る。被処理水のサンプリグの３日後に微生物濃度が増加
していたことが判明した時点で、電解槽の運転が正常で
あったことを示すデータを残しておくと、前記微生物増
加が電解槽の異常運転に起因するものでないことの証明
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の電解槽として使用可能な単極式固
定床型電解槽の第１の例を示す概略縦断面図。

【図２】本発明方法の電解槽として使用可能な複極式固
定床型電解槽の一例を示す概略縦断面図。

【図３】本発明方法に使用できる複極式固定床型電解槽
の他の例を示す概略縦断面図。

【図４】本発明方法に使用できる複極式固定床型電解槽
の更に他の例を示す縦断面図。

【図５】本発明方法に使用できる複極式固定床型電解槽
の更に他の例を示す分解斜視図。

【図６】本発明方法の実施の要領を例示するフローチャ
ート。

【符号の説明】

１・・・上水道水供給口２・・・上水道水取出口３
・・・電解槽本体４・・・固定床型陰極５・・・陽
極 12・・・電解槽本体 13・・・陽極ターミナル 14
・・・給電用陰極ターミナル 15・・・炭素質電極 21
・・・電解槽本体 22・・・上水道水供給口 25・・・
上水道水取出口 28・・・給電用陽極ターミナル 29・
・・給電用陰極ターミナル 30・・・炭素質電極 46・
・・電解槽本体 47・・・給電用陽極ターミナル 48・
・・炭素質電極 49・・・給電用陰極ターミナル 52・
・・データ記録用回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０２Ｆ 1/50 ５３１Ｃ０２Ｆ 1/50 ５３１Ｐ５３１Ｍ５４０５４０Ａ５４０Ｂ５５０５５０Ｂ５５０Ｌ５６０５６０Ｆ 1/76 1/76 Ａ 1/78 1/78

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微生物を含有する被処理水を、炭素質三
次元固定床型電極が設置された電解槽に供給し、該電極
に通電することにより分極させ、該分極した電極に前記
微生物を接触させることにより前記微生物の滅菌を行な
う被処理水の電解処理方法において、前記電解槽により
処理された被処理水に対し水質改良処理を行なうことを
特徴とする方法。
【請求項２】水質改良処理が、前記電解槽により処理
された被処理水中に、塩素、フッ素、ヨウ素、オゾン、
次亜塩素酸塩、二酸化塩素から選択される少なくとも１
種類の薬剤を添加することである請求項１に記載の方
法。
【請求項３】被処理水が飲料水であり、水質改良処理
が、前記電解槽により処理された被処理水を複数のユー
ザーに送水し使用直前に再度電解槽を用いて行なう電解
処理である請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】当初の電解槽の処理能力が複数のユーザ
ーの電解槽の処理能力の合計よりも大きくなるようにし
た請求項３に記載の方法。
【請求項５】電解槽運転時の被処理水の温度、液量及
び電気伝導度、及び電解槽の電圧及び電流から選択され
る少なくとも１種類のデータを連続的に記録するように
した請求項１から４までのいずれかに記載の方法。