JPH09253653A - 円筒型電解槽および水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価にしかも効率よく、被処理水中の微生物
を電気化学的に処理する効率的な電解槽および処理方法
の提供。 【解決手段】 内筒が炭素材料であり、外筒が電気導電
性を有する金属材料で構成された二重円筒の各々の円筒
に正電荷と負電荷を負荷し、微生物を含む被処理水を内
筒の内側から供給して、該被処理水の微生物を殺菌する
ことを特徴とする円筒型電解槽および該電解槽を用いる
処理方法

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は被処理水例えば微生
物を含有する被処理水を電気化学的に処理するための円
筒型電解槽及び該電解槽を用いた水処理方法に関する。

【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処理装置内に浮遊したり蓄積す
ることが多い。

【０００３】例えば写真感光材料は画像露光の後、ペー
パー感光材料処理の場合は、発色現像、漂白定着、水洗
及び／又は安定化の処理工程を経て処理され次いで乾燥
される。そしてこのような写真処理工程においては、発
色現像液、漂白液、漂白定着液、定着液、安定液、水洗
水等の各種写真処理液が使用されているが、前記感光材
料はゼラチン質を含有し微生物繁殖に適した環境を提供
するため、前記写真処理液中に混入した微生物が繁殖し
て感光材料処理の効率を低下させるとともに得られるプ
リントに色むらが生じたり黴発生等により画像が汚染す
るという欠点が生じている。この微生物繁殖による写真
処理液の劣化の抑制は、従来から防黴剤の投入等により
前記微生物を殺菌して性能を賦活する方法が主流である
が、この方法では添加する防黴剤が多量に必要となり、
かつ該防黴剤が写真処理液や前記感光材料中に残留し易
くなり、感光材料に悪影響を及ぼすことがある。又前記
防黴剤の多くは人体に対して無害とは言い難く、種々の
法規制の下に管理された状態でなければその使用が困難
である。又このように選択した防黴剤も暫くするとその
防黴剤に対する抗菌が発生することがあり、再度この抗
菌に対して防黴剤を選択するという煩わしい問題が生ず
る。

【０００４】更に夏季のスポーツとして最も一般的な水
泳の人気は衰えることなく、幅広い年齢層の人々に親し
まれており、水泳を楽しむために都市部ではプールが多
く利用されている。

【０００５】このプールに使用されるプール水には人体
に有害な細菌類等の微生物が数多く生息し、該プール水
は利用者の眼や傷などに直接接触して疾患を生じさせる
ことがあるため、プール水には次亜塩素酸ソーダ等の薬
剤を投入して消毒を行って疾患の発生を防止している。
しかしながら前記薬剤として殺菌効果の強い次亜塩素酸
や液体塩素等の塩素系試薬が使用された場合、該塩素系
試薬はそれ自体あるいは分解物が刺激性を有し、該試薬
により殺菌等の効果が生じても、該試薬による眼の痛み
や皮膚のかぶれ等の副作用が発生し、特に抵抗力の弱い
幼児の場合は大きな問題となっている。又塩素系試薬は
分解するため永続使用することが出来ず毎日のようにプ
ール水に添加を続ける必要があり、かつプールに使用さ
れるプール水の量は莫大なものであるため、使用する薬
剤のコストも大きな負担となっている。

【０００６】また近年の情報化社会の進展により各種紙
類特に高質紙の需要が増大している。この紙類は製紙用
パルプから各種工程を経て製造されるが、この工程中に
製紙前のパルプを洗浄して不要な成分を洗い流す工程が
ある。該パルプは適度な温度に維持されかつ適度な養分
を含むため、黴や細菌等の微生物が繁殖し易くこの黴や
細菌が多量に最終製品中に残存すると、紙類の褪色等の
性能の劣化が生ずる。従ってこの洗浄工程で使用される
莫大な量の洗浄水中には、防黴剤や殺菌剤が含有され最
終製品の性能劣化を極力防止するようにしている。しか
しこの方法では、防黴剤や殺菌剤のコストが高くなるだ
けでなく前記防黴剤や殺菌剤が製品中に残存して黴や細
菌類に起因する性能劣化とは別の性能劣化を来すことが
あるという問題点がある。

【０００７】更に近年におけるマンションの等の集合住
宅あるいは多数の企業が集合して形成されるビル等の建
築物の増加に伴い、該建築物等に設置される各種冷暖房
設備の設置台数も飛躍的に増加している。このような多
数の冷暖房設備が設置されているマンションやビル等で
は、通常該冷暖房設備の冷却水の熱交換器用設備例えば
クーリングタワーがその屋上に設置されている。この熱
交換器設備の冷却水も長期間使用を継続すると黴や細菌
類等の微生物が繁殖し前記熱交換器の熱交換面に析出し
て熱交換性能を悪化させたり、微生物が塊状に発生して
配管等を閉塞することもある。又多量に発生する微生物
の廃棄物により配管や機器に腐食等の重大な問題を引き
起こすことがある。

【０００８】更に近年の家庭用浴槽の普及や温泉ブーム
から浴場水の使用量が増大しているが、該浴場水は４０
℃前後の微生物が最も繁殖し易い液温を有するため、入
浴に使用せずに単に放置しておくだけでも微生物が急速
に繁殖して汚染され、使用を継続出来なくなり、入浴を
繰り返すと人体の垢等が浮遊してこの傾向はより顕著に
なる。繁殖した微生物は微小であるため濾過操作では除
去しにくく、特に銭湯などではその使用量が膨大である
ため、汚染された浴場水の再生を簡単な処理操作で行う
ことが出来れば大幅なコストダウンが可能になる。

【０００９】更に各種魚類資源として海や川に繁殖して
いる天然の魚類の他に最近では養殖場における養殖魚類
が注目され、養殖魚が市場に数多く供給されている。養
殖場におけるこれら魚類の飼育の際には、養魚用水中に
含まれる細菌や黴等の微生物が魚類を汚染し、あるいは
魚類に付着してその商品価値を低下させる等の悪影響を
抑制するために殺菌剤や防黴剤等が添加される。全部又
は大部分の微生物を死滅させるため、前記養魚用水へ多
量に添加された各種殺菌剤や防黴剤等の薬剤による魚類
の損傷を最小限に抑えるため、更にビタミン剤等の多量
の栄養剤が魚類に投与され、その上に餌が与えられる。
従って養殖場等で飼育される魚類は餌の量に比較して人
工的に投与される各種薬剤、ビタミン剤の添加が多く、
防黴剤や殺菌剤が魚類の体内に蓄積して人体に有害な各
種薬剤で汚染された魚類が市場に供給されることにな
る。

【００１０】更に飲料水は、貯水池等の水源に貯水され
た水を浄水場で消毒処理した後、各家庭や飲料店等に上
水道を通して供給される。飲料水の前記消毒は塩素によ
る処理が一般的であるが、該塩素処理によると飲料水の
消毒は比較的良好に行われる反面、カルキ臭のために天
然の水の有するまろやかさが損なわれるという欠点が生
ずる。

【００１１】以上のような欠点のない、水処理法とし
て、例えば、特開平３−２２４６８６号、同４−２７４
８８号等に開示されている、電気化学的に処理する方法
がある。この方法によると、特殊な薬品等を使わず、大
量の水を効率よく処理することができる。しかし、これ
らの方法は、装置が複雑であり、設置にまとまった場所
を必要とし、且つ高価なものとなり、普及に難点を有し
ている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、安価
にしかも効率よく、被処理水中の微生物を電気化学的に
処理する効率的な電解槽および処理方法を提供すること
にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、下
記構成により達成された。

【００１４】（１） 内筒が炭素材料であり、外筒が電
気導電性を有する金属材料で構成された二重円筒の各々
の円筒に正電荷と負電荷を負荷し、微生物を含む被処理
水を内筒の内側から供給して、該被処理水の微生物を殺
菌することを特徴とする円筒型電解槽。

【００１５】（２） 前記炭素材料の内筒に正電荷、金
属材料の外筒に負電荷を負荷することを特徴とする前記
１記載の円筒型電解槽。

【００１６】（３） 前記内筒の中心位置に電気導電性
を有する炭素材料又は金属材料を配置し、該炭素材料又
は金属材料に負電荷を負荷することを特徴とする前記１
記載の円筒型電解槽。

【００１７】（４） 前記内筒の炭素材料が、開孔径１
０〜５０００μｍで開孔率が３０〜８０％であることを
特徴とする前記１〜３のいずれか１項記載の円筒型電解
槽。

【００１８】（５） 前記炭素材料の内筒を微生物を含
む被処理水が流通することを特徴とする前記１〜４のい
ずれか１項記載の円筒型電解槽。

【００１９】（６） 前記炭素材料の内筒の電位が＋
０．２〜＋１．２Ｖ（ｖｓ．ＳＨＥ）であることを特徴
とする前記１〜５のいずれか１項記載の円筒型電解槽。

【００２０】（７） 微生物を含む被処理水を前記１〜
６のいずれか１項記載の円筒型電解槽に供給し前記被処
理水を電気化学的に処理することを特徴とする被処理水
の処理方法。

【００２１】以下本発明を詳細に説明する。本発明の電
解槽は、炭素材料の内筒と、電気導電性を有する金属材
料の外筒からなる二重円筒の各々の円筒に正電荷と負電
荷を負荷し、微生物を含む被処理水を内筒の内側から供
給して微生物を殺菌する円筒型電解槽であり、一種の配
管材料の様に使用することが可能である。

【００２２】写真処理液、飲料水、プール水、熱交換器
用冷却水、浴場水及び養魚用水等の被処理水を本発明に
係わる電解槽で処理することにより被処理水殺菌等の改
質が行われる。

【００２３】従来電解殺菌の効果は確認されているもの
の簡便な処理装置は実用化されていない。本発明の電解
槽により、被処理水中、細菌（バクテリア）、糸状菌
（黴）、酵母、変形菌、単細胞の藻類、原生動物、ウィ
ルス等の微生物の殺菌が行われその水質が改善される理
由は必ずしも明確ではないが、次のように推測すること
ができる。

【００２４】前記被処理水のうち写真処理液とくに水洗
水は適度の塩類、ゼラチン等の栄養源を有しかつ適度な
温度に維持されるので、前記写真処理液中で黴や細菌等
が繁殖し易く、又製紙洗浄水も同様に適度の養分と適度
の温度を有して微生物の繁殖に最適な環境となってい
る。更に家庭用浴槽や銭湯で使用される浴場水は最も微
生物の繁殖に適した３５〜４５℃の温度に維持されるた
め僅少量の微生物が短時間で莫大な数に繁殖する。即
ち、これらの被処理水は、微生物を含む雰囲気に接触し
て微生物が該被処理水内に取り込まれ繁殖して、前述し
た通りの不都合が生ずることになる。

【００２５】前記被処理水を本発明の電解槽の内筒の内
側から供給すると、該被処理水中の微生物は液流動によ
って前記電解槽の炭素材料の内筒に接触しそれらの表面
で強力な酸化反応を受けたり高電位の電極に接触し、そ
の活動が弱まったり自身が死滅して殺菌が行われると考
えられる。

【００２６】従って本発明の電解槽では、被処理水中の
微生物が電圧が印加された電解槽の炭素材料に接触又は
吸着すれば充分であり、両極間に電流を流して水素及び
酸素等のガス発生を伴う実質的な電解反応を生起させる
ことは必須ではなく、むしろ実質的な電解反応が生じな
い低い電位を電極表面に印加することが好ましい。これ
は激しい電解反応が生じた場合に被処理水成分にガス発
生に起因する化学的変化を与えてしまい、これにより複
雑な作用が被処理水に起こることがあり、一定の処理性
能を常に維持することが難しくなるからであり、更に微
生物を殺菌する以外のガス発生反応に無駄な電力を使う
ことになり不経済でもある。特に多量の酸素ガスや水素
ガスの発生が生ずる電位では、これらガス発生に伴う酸
化還元反応が例えば写真処理液との間で生じ、該写真処
理液の写真処理性能に著しい変化を与えてしまうことが
多く、又写真処理液に限らず、それら発生ガスが電極表
面上を覆ってしまい微生物が電極表面と接触又は吸着す
る効率も低下させ殺菌効率を悪くする。

【００２７】従って本電解槽を被処理水の改質処理に使
用する場合には、印加電位を陽極電位が実質的な酸素発
生を伴わない＋０．２〜＋１．２Ｖ（ｖｓ．ＳＣＥ）好
ましくは＋０．５〜＋１．０Ｖ、陰極電位が実質的に水
素発生を伴わない０〜−１．０Ｖ（ｖｓ．ＳＣＥ）とな
るようにすることが望ましい。

【００２８】被処理水の改質の場合、特にプール水や製
紙洗浄水のような大量処理の場合にガス発生が伴うと、
発生するガスつまり酸素ガスと水素ガスは通常爆発限界
内の混合比で発生し、爆発の危険を回避するために空気
等の不活性ガスで希釈することが望ましく、例えば電解
槽出口に発生する電解ガスの分離手段と分離後の該電解
ガスを空気で希釈して電解ガス濃度が４容量％以下にな
るよう希釈する手段を設置することができる。

【００２９】プール水等の被処理水の場合、処理すべき
水量は莫大で例えば１時間当たり数トンとなるため、処
理能力の大きい本発明の電解槽の使用が望ましく、該電
解槽の使用により処理すべき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、かつ電気化学的処理の効率を上げることができる点
で有利である。

【００３０】本発明の内筒の炭素材料は一般に炭素質電
極と給電用電極を含み、使用する電解槽に応じた形状を
有し、前記被処理水が透過可能な多孔質材料、例えば粒
状、球状、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
系材料である。好ましくは、内筒の炭素材料が、開孔径
１０〜５０００μｍで開孔率が３０〜８０％の多孔質材
料であり、より好ましくは、開孔径１０〜２０００μｍ
で開孔率が５０〜８０％のポーラスグラファイトが挙げ
られる。

【００３１】又該内筒の炭素材料に対向し負の直流電圧
を与える電気導電性を有する金属材料からなる外筒は、
例えばステンレス、チタン、ニッケル、銅あるいは白金
族金属を被覆した金属材料等から形成することができ
る。好ましくは、白金族金属を被覆した金属材料が挙げ
られる。

【００３２】又前記電解槽に供給される被処理水の流量
は、該被処理水が効率的に電極等の表面と接触できるよ
うに規定すればよく、完全な層流であると横方向の移動
が少なく炭素質固定床表面との接触が少なくなるため、
乱流状態を形成するようにすることが好ましく、５００
以上のレイノルズ数を有する乱流とすることが特に好ま
しい。

【００３３】このような構成から成る電解槽は、例えば
写真処理液中の微生物の殺菌用として使用する場合に
は、発色現像槽、漂白槽、漂白定着槽、水洗工程槽や安
定化工程槽等の写真処理工程の一部又は全部の槽に接続
して、前記各処理槽中の写真処理液を前記電解槽に供給
し循環して処理を行う。

【００３４】更に本発明の電解槽は、ビルやマンション
の屋上等に設置された熱交換器、あるいはプール、ある
いは製紙工程、更に養殖場や釣堀等、浄水場の貯留ライ
ンあるいは家庭や飲食店の水道の蛇口、又は銭湯や温泉
等の営業用浴場や家庭用の浴槽に設置して、それぞれの
被処理水を前記電解槽に導入し電気化学的に処理するこ
とにより、前記被処理水の殺菌等の改質処理を行うこと
ができる。

【００３５】なお、本発明の電解槽では該電解槽に漏洩
電流が生じ該漏洩電流が電解槽から写真処理液等の被処
理水を通して他の部材例えば写真処理槽に流れ込み、該
写真処理槽中で好ましくない電気化学反応を誘起した
り、写真処理槽の壁面を電気化学的に腐食させ壁面構成
材料を溶出させることがあるため、電解槽内の陽陰極が
相対しない電極背面部及び／又は前記電解槽の出入口配
管内に、前記被処理液より導電性の高い部材をその一端
を接地可能なように設置して前記漏洩電流を遮断するこ
とができる。これは、他の被処理水に対しても有効であ
る。

【００３６】又電解槽を一回通過させるだけでは十分に
細菌類が殺菌されない場合は処理済の被処理水を再度電
解槽を通すようにする。

【００３７】次に添付図面に基づいて本発明に係わる円
筒型電解槽の好ましい例を説明するが、本発明の電解槽
は、この電解槽に限定されるものではない。

【００３８】図１（ａ）は、本発明に係わる円筒型電解
槽の縦断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡＡ’面上
の矢印方向からの横断面図、図２は、本発明の円筒型電
解槽を直列に接続し、殺菌効果を向上させる方式を示
す。図１（ａ）において、１は金属材料の陰極外筒であ
り、入り口２から、０．５〜５ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力で
送水された、被処理水は、ポーラスグラファイト材の陽
極内筒４を通過する。この際、内筒に＋０．２〜＋１．
２Ｖ（ｖｓ．ＳＨＥ）の電位を印加し、外筒に負電荷を
負荷する。その結果、被処理水は、殺菌され、出口３か
ら取り出す。本発明に係わる円筒型電解槽は、図１
（ｂ）に示すように、同心円的に配置され、内筒の内側
が未処理水の筒５となり、外筒と内筒に囲まれた部分が
処理済水の筒６となる。外筒と内筒は、それぞれ、ガス
ケット７、８により漏水が防止されるが、電解槽全体
は、入り口用の蓋９と出口用の蓋１０により蓋される。
この際、蓋９と１０のフリンジ部分にステーボルトの入
る穴を数個設け、ナットで締めて、ガスケット部分から
の漏水がないように構成する。尚、蓋９と１０の材料
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、ＡＢ
Ｓ樹脂、アクリル樹脂等が使用できる。更に透明又は半
透明な材料で成形すると、前記炭素材料の消耗状態や、
動作状態を視認できるためより好都合である。

【００３９】図２は、被処理水に含まれる微生物が多
く、本発明の円筒型電解槽１つでは、殺菌が不十分の場
合、或いは、大量に処理したい場合などに、直列に本発
明の円筒型電解槽を接続することにより、殺菌をより完
璧にすることができる。

【００４０】

【実施例】次に本発明を実施例に基づき説明するが、本
発明の実施態様はこれに限定されない。

【００４１】実施例１ １分間に２リットル被処理水が処理できる、図１に示し
た本発明の電解槽を試作した。この電解槽の蓋９及び１
０は、透明な硬質ポリ塩化ビニル樹脂製の直径１００ｍ
ｍ厚さ１０ｍｍで、外部フリンジ部分にステーボルトを
入れる穴を４ケづつ有する。金属材料の陰極外筒１は直
径７０ｍｍ厚さ２ｍｍのステンレススチール製、開孔径
２０μｍで開孔率が７０％ポーラスグラファイト材の陽
極内筒４は、直径５０ｍｍ厚さ９ｍｍである。ガスケッ
ト７、８は、それぞれゴム製で、漏水のないように、ス
テーボルトとナットで締め付けてある。この電解槽は、
同一能力をもつ特開平４−２７４８８号の実施例１記載
の電解槽の約４分の１の値段で製造できた。

【００４２】この電解槽を用い、初期菌数が約１５０ケ
／ｍｌの写真処理液（水洗水）を２リットル／ｍｉｎ、
圧力１．５ｋｇｆ／ｃｍ²で供給し、５回ループして、
制菌性能試験及び酸素ガス発生状況を測定した。結果を
表１に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】表１から、本発明の電解槽は、制菌効率に
おいて、十分実用性があることが判明した。

【００４５】

【発明の効果】本発明により、安価にしかも効率よく、
被処理水中の微生物を電気化学的に処理する効率的な電
解槽および処理方法を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる円筒型電解槽の縦断面図及び横
断面図である。

【図２】本発明に係わる円筒型電解槽を直列に接続した
図である。

【符号の説明】

１ 金属材料の陰極外筒 ２ 入り口 ３ 出口 ４ ポーラスグラファイト材の陽極内筒 ５ 未処理水の筒 ６ 処理済水の筒 ７ 外筒用のガスケット ８ 内筒用のガスケット ９ 入り口用の蓋 １０ 出口用の蓋

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内筒が炭素材料であり、外筒が電気導電
   性を有する金属材料で構成された二重円筒の各々の円筒
   に正電荷と負電荷を負荷し、微生物を含む被処理水を内
   筒の内側から供給して、該被処理水の微生物を殺菌する
   ことを特徴とする円筒型電解槽。
2. 【請求項２】 前記炭素材料の内筒に正電荷、金属材料
   の外筒に負電荷を負荷することを特徴とする請求項１記
   載の円筒型電解槽。
3. 【請求項３】 前記内筒の中心位置に電気導電性を有す
   る炭素材料又は金属材料を配置し、該炭素材料又は金属
   材料に負電荷を負荷することを特徴とする請求項１記載
   の円筒型電解槽。
4. 【請求項４】 前記内筒の炭素材料が、開孔径１０〜５
   ０００μｍで開孔率が３０〜８０％であることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれか１項記載の円筒型電解槽。
5. 【請求項５】 前記炭素材料の内筒を微生物を含む被処
   理水が流通することを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   か１項記載の円筒型電解槽。
6. 【請求項６】 前記炭素材料の内筒の電位が＋０．２〜
   ＋１．２Ｖ（ｖｓ．ＳＨＥ）であることを特徴とする請
   求項１〜５のいずれか１項記載の円筒型電解槽。
7. 【請求項７】 微生物を含む被処理水を請求項１〜６の
   いずれか１項記載の円筒型電解槽に供給し前記被処理水
   を電気化学的に処理することを特徴とする被処理水の処
   理方法。