JPH09225466A - 水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解滅菌システムにおける電解槽の運転状況
のデータを記録することにより、後日、該微生物濃度と
比較検討することを可能にし、水処理異常のあったとき
の原因を明らかにすることができる。更にはそのような
異常を起こしづらい電解槽の構成と運転条件の関係を持
った水処理方法を提供することができる。 【解決手段】 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三次元電解槽に供給し、
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
を行なう水処理設備を用いる水処理方法において、前記
水処理設備の運転時に被処理水の温度、電気伝導度、処
理水の液量、電解槽運転の電圧値及び電流値の各データ
の少なくとも１項目以上を記録することを特徴とする水
処理方法であり、電極構成とＬＶ値の関係も明確にす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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
するために前記被処理水を電解処理する際の異常の原因
を特定するための方法に関し、更には、そのような異常
を起こさないための電解条件を追跡し該電解処理の円滑
な進行を確保しようとするものであり、より詳細には写
真処理液、各種工場の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
ある各種被処理水を炭素質三次元固定床型電極電解槽を
使用して電解処理することにより前記各被処理水中の微
生物の制菌、殺菌や滅菌を行なう際の被処理水の温度や
電解電圧等のデータを連続的に記録し、処理終了後に電
解条件を追跡し検討することを可能にするための方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】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（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３０個／ミリリットル以
下としているが、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
腐食や悪臭の発生が生ずる。

【０００３】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。

【０００４】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重要であ
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
要な量以上の塩素添加を必要とするため、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。

【０００５】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
た炭素質三次元固定床型電極電解槽（以下、単に電解槽
ともいう）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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このいわゆる電解滅菌
法は、前記炭素質電極に直流あるいは１０Ｈｚ以下の交
流を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を使用するのみで経済的
な運転が可能になるという長所がある。

【０００７】他の被処理水の処理法例えばオゾン法や塩
素法でも同様であるが、得られる処理済の被処理水中の
微生物濃度（微生物数）はオンサイトでは測定できず、
得られた被処理水をサンプリングし、２〜３日間培養し
なければ微生物濃度は決定できない。本システムに於い
ても電解槽運転中は処理済の被処理水中の微生物濃度を
測定して電解槽の運転が正常か異常かを即時決定するこ
とはできない。

【０００８】従って、２〜３日経過後に電解槽による殺
菌効果が満足できない状況であったことが検出されて
も、その運転状態を再現できないため異常の原因や、運
転状態の微生物濃度に与える影響等を関連付けて検討す
ることができず、以後の運転の参考に供することができ
ない。

【０００９】本発明は、前述の従来技術の欠点を解消
し、電解滅菌システムにおける電解槽の運転状況を、微
生物濃度が確定した段階において該微生物濃度と比較検
討することを可能にすると共に、更にはそのような異常
を起こさないための電解槽の構成と運転条件の関係を持
った水処理方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的は次の技術手段
（１），（２），（３），（４）の何れか１項によって
達成される。

【００１１】（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炭素質三次元固定
床型電極電解槽に供給し、前記炭素質三次元固定床型電
極電解槽に通電することにより前記炭素質三次元固定床
型電極を分極させ、該分極した炭素質三次元固定床型電
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
菌を行なう水処理設備を用いる水処理方法において、前
記水処理設備の運転時に被処理水の温度、電気伝導度、
処理水の液量、電解槽運転の電圧値及び電流値の各デー
タの少なくとも１項目以上を記録することを特徴とする
水処理方法。

【００１２】（２） 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炭素質三次元固定
床型電極電解槽に供給し、前記炭素質三次元固定床型電
極電解槽に通電することにより前記炭素質三次元固定床
型電極を分極させ、該分極した炭素質三次元固定床型電
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
菌を行なう水処理設備を用いる水処理方法において、前
記炭素質三次元固定床型電極電解槽の電極高さＨ（単位
ｍｍ）と被処理水の線速ＬＶ値（単位ｍｍ／ｓｅｃ）と
が下記の関係にあることを特徴とする水処理方法。

【００１３】 Ｈ／（ＬＶ値）≧１．０ （単位：ｓｅｃ） （３） 前記炭素質三次元固定床型電極電解槽内を通過
する被処理水の前記ＬＶ値が３０ｍｍ／ｓｅｃ以下であ
ることを特徴とする（２）項に記載の水処理方法。

【００１４】（４） 前記炭素質三次元固定床型電極電
解槽の被処理水出口に開孔径が１０μｍ以下の濾過設備
を設けることを特徴とする（１）〜（３）項の何れか１
項に記載の水処理方法。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。

【００１６】本発明の方法は、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際
の電解槽の運転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。

【００１７】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。

【００１８】このような被処理水の電解処理によると、
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０．７４Ｖ（ｖｓＳＣＥ）の
電位のある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微
生物は殺菌されにくい。

【００１９】又、測定可能な電解槽運転データとして、
被処理水の温度、液量及び電気伝導度、及び電解槽の電
圧及び電流などがあるが、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
異常であるかの判定は困難であるが、仮に処理済の被処
理水中の微生物濃度が異常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異常運転の原因を明確
にしたり、あるいは電解槽運転に関係なく微生物濃度の
異常値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。

【００２０】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って電解
槽の運転状況の把握が可能になる。

【００２１】従って本発明の水処理方法では、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。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ＬＶ値は１〜３０ｍｍ／
秒、被処理水電気伝導度は０〜５０００μｓ／ｃｍ、電
解電圧は２．０〜８．０Ｖ／電解槽、電流密度は０〜
５．０Ａ／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Ｈ（ｍｍ）〕／〔線速ＬＶ値（ｍｍ／ｓｅ
ｃ）〕≧１．０ （ｓｅｃ） を満足すると効率良く被処理水の処理ができる。ここ
で、電解槽の高さＨとは、炭素質三次元固定床型電極の
高さであり、該電極がお互いに絶縁されて複数、積層さ
れている構成であればその合計値であり、単位はｍｍで
ある。

【００２２】また、線速ＬＶ値とは、被処理水が炭素質
三次元固定床型電極の多孔質の細い孔の中を流れて通り
抜ける線速であり単位はｍｍ／ｓｅｃである。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
るが正常運転を継続する上での指針と十分なり得る。

【００２３】特に上記関係式で表される時間をかけて前
記炭素質三次元固定床型電極電解槽内を処理水を通過さ
せることが殺菌効率が良い。

【００２４】また、その条件に加えて、線速ＬＶ値が３
０ｍｍ／ｓｅｃ以下であることが更に電解効率が安定す
ることが分かった。

【００２５】これは分極した炭素質三次元固定床型電極
の電極表面に処理水中の微生物が効率良く接触するため
には被処理水に乱流を起こさせることが必要であるから
である。しかし、線速ＬＶ値が大きくなりすぎると、前
記分極面に処理水が触れる時間が短くなり、効率が下が
るので、その効率が落ちない限界の値が上記のＬＶ値の
値である。また、ＬＶ値の下限は１〜２ｍｍ／ｓｅｃで
ある。

【００２６】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。

【００２７】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。本発明の水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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】本発明方法に使用する電解槽は、炭素質三
次元固定床型電極電解槽つまり炭素質三次元固定床型単
極式電極電解槽及び炭素質三次元固定床型複極式電極電
解槽であり、これらの電解槽では該電解槽の炭素質三次
元固定床型電極が莫大な表面積を有するため炭素質電極
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。

【００３１】本発明の方法に用いる炭素質三次元固定床
型電極電解槽における電極は一般に分極現象を生じる炭
素質三次元固定床型電極（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、炭素質三次元固定床型複極式電極電解槽を使
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
を形成させ得る炭素質三次元固定床型電極を収容した固
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。

【００３２】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た電極材
料、又は、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。

【００３３】前記炭素質電極の平均開孔径は２５〜５０
０μｍ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
くなるため微生物の滅菌効率が低下する。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。

【００３４】本発明者の検討によると、炭素質三次元固
定床型電極の開孔径が２５μｍ未満であると電解電圧の
顕著な上昇が生じ、又５００μｍ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２５〜５００μｍ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２
０〜８０％、好ましくは３０〜６０％である。

【００３５】所望の開孔径を有する炭素質電極は次のよ
うに製造することができる。

【００３６】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。

【００３７】又単極式炭素質三次元固定床型電極電解槽
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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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（ｌ
ｉｑｕｉｄ ｈｏｕｒｌｙ ｓｐａｃｅ ｖｅｌｏｃｉ
ｔｙ）をなるべく小さくして被処理水の電解槽内の滞留
時間を長くするので電解槽サイドが大きくなるという問
題がある。

【００４２】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＋１．２Ｖ（ｖｓ．ＳＨＥ）以下で＋
０．２Ｖ（ｖｓ．ＳＨＥ）以上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。

【００４３】なお電解槽出口には開孔径１０μｍ以下、
更に確実には５μｍ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や
炭素質電極の細かい破砕粉を濾過により除去することが
望ましい。

【００４４】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。

【００４５】図１は、本発明方法の電解槽として使用可
能な単極式炭素質三次元固定床型電極電解槽の例を示す
概略縦断面図である。

【００４６】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
柱形の多孔質の炭素質三次元固定床型陽極４が前記電解
槽本体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例えばメッシュ状の白金族金属酸化
物被覆チタン材あるいはメッシュ状の白金族金属をメッ
キ等の手段で被覆したチタン材から成る陰極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。

【００４７】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面で前記有効
塩素成分やカルキ臭の除去、及び金属イオン成分等の還
元による対応する水酸化物又は酸化物との析出による除
去等が起こり、前記陽極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。

【００４８】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、電解槽運転の際の該電解槽通
過中の被処理水の温度、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。

【００４９】図２は、本発明方法の電解槽として使用可
能な複極式炭素質三次元固定床型電極電解槽の一例を示
す概略縦断面図である。

【００５０】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１
３、１４間には複数個の図示の例では３個の多孔質状の
炭素質三次元固定床型電極（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。

【００５１】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、前記各炭素質三次元固定床型電極（炭素質電極）１
５が図示の如く下面が正に上面が負に分極して各炭素質
電極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。

【００５２】図３は、本発明方法に使用できる複極式炭
素質三次元固定床型電極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
ターミナル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。

【００５３】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の給電用陰極ターミナル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は殆ど酸素ガスを発生
しなくなるため、前記炭素質電極１５の崩壊は効果的に
抑制される。又該電解槽本体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。

【００５４】図４は、本発明方法に使用できる複極式炭
素質三次元固定床型電極電解槽の更に他の例を示す縦断
面図である。

【００５５】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２
６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。

【００５６】両ターミナル２８、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２
１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。

【００５７】このような構成から成る電解槽に上水道水
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。

【００５８】図５は、本発明方法に使用できる複極式炭
素質三次元固定床型電極電解槽の更に他の例を示す分解
斜視図である。

【００５９】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
の保持部材槽である電解槽本体４５内に収容された電解
槽構成部材４６が設置されている。該電解槽構成部材４
６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４８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、給電用陰極ターミナル４９がこの順
に配置されている。電解槽本体４５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。

【００６０】この電解槽本体４５は、その頭部にデータ
記録用回路及び直流電源回路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。

【００６１】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明の態様はこれに限定されるものではない。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】透明な硬質ポリ塩化ビニル樹脂製の高さ７
５ｍｍ、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３９．５ｍ
ｍ、厚さ１０ｍｍ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−１００Ｓ）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。

【００６５】又上水道水に微生物を約８００個／ミリリ
ットル添加して試験用被処理水を調製した。

【００６６】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０．２Ａ／ｄｍ²、電解電圧が４．３〜
８．８Ｖ（平均電解電圧５．８Ｖ）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。

【００６７】この条件で電解槽の運転を１５日継続しか
つ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のデータをコンピューターに記憶
させ、かつ１時間毎に電解槽から取り出される処理済の
被処理水をサンプリングし、３日培養して各時間毎の微
生物数をカウントした。その結果を表１に示した。

【００６８】

【表１】

【００６９】実施例２ 次に実施例１と同じ電解槽を使用し、運転時間の経過と
ともに意図的に被処理水量を増加させ、かつ実施例１と
同様に被処理水をサンプリングし、３日培養して各時間
毎の微生物数をカウントした。その結果を表２に示し
た。

【００７０】実施例３ 次に実施例１と同じ電解槽を使用し、運転時間の経過と
ともに意図的に電解電圧を減少させ、かつ実施例１と同
様に被処理水をサンプリングし、３日培養して各時間毎
の微生物数をカウントした。その結果を表３に示した。

【００７１】

【表２】

【００７２】

【表３】

【００７３】表１から判るように、微生物濃度がほぼ満
足できるレベルにあるときは前述の各データの経時変化
値はほぼ一定していた。従ってカウントされた微生物濃
度だけでなく記録された各データ値からも電解槽の運転
が正常に行なわれたことが確かめられた。これに対し、
微生物濃度が十分に低下しない実施例２及び３のような
例では、被処理水量や電解電圧に異常が生じており、微
生物濃度と各データとを対比することにより、微生物濃
度上昇つまり運転異常の原因を特定できた。

【００７４】実施例４ 一方、電解槽における多孔質グラファイト電極の高さは
１個当たり１０ｍｍでありそれを５枚重ねて該電極の総
高さＨは５０ｍｍであったが、その枚数を変えて総高さ
Ｈｍｍを可変にし、被処理水量は１．５リットル／ｍｉ
ｎと一定にした。前記多孔質グラファイト電極は開口率
８０％、直径３９．５ｍｍであるのでＬＶ値は略３０ｍ
ｍ／ｓｅｃに固定される。そしてＨ／（ＬＶ値）と殺菌
効率の関係をプロットすると図６の線図のようになる。

【００７５】実施例５ また、前記電極の高さを５０ｍｍ（５枚重ね）に固定
し、被処理水量を０．２，０．５，０．８，１．０，
１．５，２．０リットル／ｍｉｎと変えてＬＶ値と殺菌
率の関係をプロットした。その結果は図７の線図のよう
になる。

【００７６】ＬＶ値が約５ｍｍ／ｓｅｃ以下になると極
度に殺菌効率が下がるがこれは液流がグラファイト電極
内で乱流とならず液中微生物が電極に接触しない為と考
えられる。ＬＶ値が約３０ｍｍ／ｓｅｃを超すと殺菌効
率が下がるが、これは実施例４と同様に溶液中の微生物
が分極した電極に触れる時間が短くなるためと考えられ
る。

【００７７】

【発明の効果】上水道水等の被処理水を本発明の水処理
方法に用いる炭素質三次元固定床型電極電解槽に供給す
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高電位の電流に接触し強力
な酸化反応を受け、その活動が弱まったり自身が死滅す
る。

【００７８】しかし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
明の水処理方法では、電解槽運転時の前述の各運転条件
のデータの少なくとも１種類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できる。

【００７９】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。そこで本発明の水処理方法によれば、電解槽の運
転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が分かり、別の
対策に進むことができる。

【００８０】また、ＬＶ値と電極高さとの関係又は該Ｌ
Ｖ値を規定することにより殺菌効率が安定向上すること
が確認された。更に電解槽の被処理水の出口に開孔径が
５μｍ以下の濾過設備を設けることにより、殺菌効果が
更に安定すると考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に電解槽として使用可能な単極式
炭素質三次元固定床型電極電解槽の一例を示す概略縦断
面図。

【図２】本発明の方法に電解槽として使用可能な複極式
炭素質三次元固定床型電極電解槽の一例を示す概略縦断
面図。

【図３】本発明の方法に使用できる複極式炭素質三次元
固定床型電極電解槽の他の一例を示す概略縦断面図。

【図４】本発明の方法に使用できる複極式炭素質三次元
固定床型電極電解槽の更に他の一例を示す縦断面図。

【図５】本発明の方法に使用できる複極式炭素質三次元
固定床型電極電解槽の更に他の例を示す分解斜視図。

【図６】電極高さをＬＶ値で割った値と殺菌効率との関
係を示す線図。

【図７】ＬＶ値と殺菌効率との関係を示す線図。

【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 固定床型陽極 ５ 陰極 １２ 電解槽本体 １３ 給電用陽極ターミナル １４ 給電用陰極ターミナル １５ 炭素質三次元固定床型電極（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 炭素質三次元固定床型電極（炭素質電極） ４５ 電解槽本体 ４７ 給電用陽極ターミナル ４８ 炭素質三次元固定床型電極（炭素質電極） ４９ 給電用陰極ターミナル ５２ データ記録用回路及び直流電源回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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炭素質三次元固定床型電
   極電解槽に供給し、前記炭素質三次元固定床型電極電解
   槽に通電することにより前記炭素質三次元固定床型電極
   を分極させ、該分極した炭素質三次元固定床型電極に前
   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
   なう水処理設備を用いる水処理方法において、前記水処
   理設備の運転時に被処理水の温度、電気伝導度、処理水
   の液量、電解槽運転の電圧値及び電流値の各データの少
   なくとも１項目以上を記録することを特徴とする水処理
   方法。
2. 【請求項２】 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炭素質三次元固定床型電
   極電解槽に供給し、前記炭素質三次元固定床型電極電解
   槽に通電することにより前記炭素質三次元固定床型電極
   を分極させ、該分極した炭素質三次元固定床型電極に前
   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
   なう水処理設備を用いる水処理方法において、前記炭素
   質三次元固定床型電極電解槽の電極高さＨ（単位ｍｍ）
   と被処理水の線速ＬＶ値（単位ｍｍ／ｓｅｃ）とが下記
   の関係にあることを特徴とする水処理方法。 Ｈ／（ＬＶ値）≧１．０ （単位：ｓｅｃ）
3. 【請求項３】 前記炭素質三次元固定床型電極電解槽内
   を通過する被処理水の前記ＬＶ値が３０ｍｍ／ｓｅｃ以
   下であることを特徴とする請求項２に記載の水処理方
   法。
4. 【請求項４】 前記炭素質三次元固定床型電極電解槽の
   被処理水出口に開孔径が１０μｍ以下の濾過設備を設け
   ることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の
   水処理方法。