JPH11277061A - 病原性微生物の不活性化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理水中に病原性微生物の死骸、或いは不活
性化された残骸を含まない飲料水用の小規模装置として
最適な病原性微生物の不活性化システムを提供する。 【解決手段】 病原性微生物の本不活性化システム３０
は、フィルタ・ユニット３２と、フィルタ・ユニットの
後段に設けられた膜濾過装置３４とを備え、被処理水中
の病原性微生物を捕捉し、不活性化するシステムであ
る。フィルタ・ユニットは、被処理水中の病原性微生物
を捕捉するフィルタ３６と、フィルタ面に捕捉した病原
性微生物に紫外線を照射する紫外線ランプ４２とを有す
る。膜濾過装置は、フィルタ・ユニットのフィルタ径よ
り小さい孔径の濾過膜を有し、フィルタ・ユニットから
の濾過水及び逆洗排水を膜濾過し、病原性微生物及びそ
の死骸等を含まない安全性の高い処理水を流出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、病原性微生物の不
活性化システムに関し、更に詳細には、従来のものに比
べて処理水の安全性が向上した病原性微生物の不活性化
システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】飲料水は、種々の病原性微生物を殺菌な
いし不活性化して安全な水にするために、通常、塩素殺
菌処理が施されている。塩素殺菌処理は、大腸菌や一般
細菌などの細菌類の殺菌には、非常に有効で、低濃度の
塩素でほぼ完全に死滅させることができる。ところで、
近年、塩素殺菌処理では死滅しない病原性微生物、又は
感染性微生物、特に寄生虫卵の存在が注目を集めてい
る。例えば、クリプトスポリジウムのオーシスト（Cryp
tosporidium oocyst) 、ジアルジアのシスト（Giardia
cyst)、エキノコックスのシスト(Echinococcus cyst)
、サイクロスポーラのオーシスト（Cyclospora oocys
t)等が、集団感染症状を引き起す病原性微生物として認
識されている。これらは、飲料水から除去すべきものと
されているが、これらの寄生虫卵は、殻が強固であるた
めに、塩素殺菌処理に対して耐性を有し、しかも数カ月
にわたり感染力を保持したまま水中に存在するというよ
うな、飲料水の安全性にとり看過できない、しかも除去
し難い微生物である。

【０００３】そこで、それら寄生虫卵を除去する手段と
して、水中の病原性微生物を捕捉するフィルタと、フィ
ルタ面に捕捉した病原性微生物に紫外線を照射する紫外
線ランプとを有する流体処理装置が、例えばＰＣＴ国際
公開番号、Ｎｏ．ＷＯ ９６／０５１４１公報により提
案されている。

【０００４】ここで、図４を参照して、前掲公報により
公開された流体処理装置を説明する。図４は従来の流体
処理装置の構成を示す模式的断面図である。流体処理装
置１は、流路が直列に接続された同じ構成の２個の第１
のフィルタ・ユニット１０及び第２のフィルタ・ユニッ
ト２０を備えている。フィルタ・ユニット１０は、孔径
が例えば１〜２μｍのチタン製の平膜型メッシュフィル
タ１２で上下に区画した２個の横に長い小室１０ａ、１
０ｂを有する一つの細長い容器で構成され、各小室１０
ａ、１０ｂには、それぞれ、フィルタ１２に紫外線を照
射する紫外線ランプ１３ａ、１３ｂが石英ガラス保護管
内に設けてある。また、小室１０ａ、１０ｂに流体を流
入出させるために、それぞれ、開閉弁１８ａ、１８ｂを
備えた流入管１６ａ、１６ｂが流体入口側に、及び、開
閉弁１９ａ、１９ｂを備えた流出管１７ａ、１７ｂが流
体出口側に設けてある。フィルタ・ユニット２０も同じ
構成を備えている。そして、フィルタ・ユニット１０の
流出管１７ａ、１７ｂを合流させた管は、フィルタ・ユ
ニット２０の流入管２６ａ、２６ｂに接続されている。

【０００５】以下に、図４を参照して、流体処理装置の
使用方法を説明する。先ず、紫外線ランプ１３ａ、１３
ｂ、２３ａ、及び２３ｂを点灯する。次いで、濾過工程
に入る。濾過工程では、開閉弁１８ａ、１９ｂを開放し
て、第１のフィルタ・ユニット１０の小室１０ａに水を
導入し、フィルタ１２で濾過して病原性微生物を捕捉し
つつ小室１０ｂ及び流出管１７ｂを経て濾過水を第１の
フィルタ・ユニット１０から流出させる。続いて、開閉
弁２８ａ、２９ｂを開放して、第１のフィルタ・ユニッ
ト１０から流出した濾過水を第２のフィルタ・ユニット
２０の小室２０ａに導入し、フィルタ２２で濾過して小
室２０ｂ及び流出管２７ｂを経て濾過水を処理水として
第２のフィルタ・ユニット２０から流出させる。水中の
病原性微生物のうち、前述したクリプトスポリジウムの
オーシスト等はその大きさが４〜６μｍと言われてお
り、フィルタ１２の孔径より大きいので、第１のフィル
タ・ユニット１０のフィルタ１２ですべて捕捉され、紫
外線ランプ１３ａ、１３ｂからの紫外線に所定時間露出
される。

【０００６】所定時間が経過した後、第１のフィルタ・
ユニット１０の逆洗工程（以下、第１の逆洗工程と言
う）に入る。第１の逆洗工程では、第２のフィルタ・ユ
ニットの開閉弁の開閉状態を濾過工程と同じ状態に維持
しながら、第１のフィルタ・ユニット１０の開閉弁１８
ｂ、１９ａを開放すると共に開閉弁１８ａ、１９ｂを閉
止する。これにより、水は濾過工程とは逆向きに第１の
フィルタ・ユニット１０内を小室１０ｂから小室１０ａ
に流れ、フィルタ１２は、小室１０ａ側のフィルタ面が
逆洗されつつ小室１０ｂ側の面で濾過し、病原性微生物
を捕捉する。フィルタ１２の小室１０ａ側のフィルタ面
に捕捉され、紫外線照射されて不活性化した病原性微生
物は、逆洗によりフィルタ面を離れて第２のフィルタ・
ユニット２０に導入され、フィルタ２２により捕捉さ
れ、更に紫外線照射される。

【０００７】所定時間の経過後、第２のフィルタ・ユニ
ット２０の逆洗工程（以下、第２の逆洗工程と言う）に
入る。第２の逆洗工程では、第１のフィルタ・ユニット
の開閉弁の開閉状態を第１の逆洗工程と同じ状態に維持
しながら、第２のフィルタ・ユニット２０の開閉弁２８
ｂ、２９ａを開放すると共に開閉弁２８ａ、２９ｂを閉
止する。これにより、水は第１の逆洗工程とは逆向きに
第２のフィルタ・ユニット２０内を小室２０ｂから小室
２０ａに流れ、フィルタ２２は、小室２０ａ側のフィル
タ面が逆洗されつつ小室２０ｂ側の面で濾過し、病原性
微生物を捕捉する。フィルタ２２の小室２０ａ側のフィ
ルタ面に捕捉された病原性微生物は、逆洗によりフィル
タ面を離れ、流出管２７ａから処理水と共に流出する
が、該病原性微生物は、第１のフィルタ・ユニット１０
及び第２のフィルタ・ユニット２０での紫外線照射によ
り、既に死滅しているので、処理水を飲用に供しても何
ら問題はない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の病原性微生物の不活性化システムには、以下のような
衛生上及び安全上の問題があった。すなわち、第１及び
第２のフィルタ・ユニットとも孔径が同じでかつ１〜２
μｍと比較的孔径の大きいフィルタを使用しているの
で、万一、被処理水中に前述したクリプトスポリジウム
等の病原性微生物よりも径の小さな病原性微生物（例え
ば感染性細菌）が含まれていた場合は、これを第１のフ
ィルタ・ユニットでも第２のフィルタ・ユニットでも捕
捉することは難しく、したがって、第２のフィルタ・ユ
ニットの濾過水として得られる処理水中に病原性微生物
が存在する虞があるということである。そこで、本発明
の目的は、処理水中に病原性微生物が含まれる虞のない
病原性微生物の不活性化システムを提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る病原性微生物の不活性化システムは、
導入された被処理水を濾過して病原性微生物を捕捉しつ
つ濾過水を流出させるフィルタと、フィルタで捕捉した
病原性微生物に紫外線を照射する紫外線ランプとを有す
るフィルタ・ユニットを備え、被処理水中の病原性微生
物を捕捉して不活性化するシステムにおいて、フィルタ
・ユニットのフィルタ孔径より小さい孔径の濾過膜を有
する膜濾過装置をフィルタ・ユニットの後段に設け、フ
ィルタ・ユニットから流出した濾過水を膜濾過すること
を特徴としている。これにより、フィルタ・ユニットを
通過した微細な病原性微生物を膜濾過装置で捕捉するこ
とできる。好適には、膜濾過装置の濾過膜の孔径が０．
３〜０．８μm である。なお、前段のフィルタ・ユニッ
トのフィルタ孔径は後述のごとく１〜２μｍとすること
が好ましい。また、フィルタ・ユニットが、フィルタを
逆洗して濾過性能を回復させる逆洗式フィルタ・ユニッ
トである場合に、好適な実施態様では、逆洗時にフィル
タ・ユニットから流出する逆洗排水を膜濾過装置で膜濾
過する。これにより、フィルタ・ユニットの逆洗排水と
共に排出される病原性微生物の死骸、不活性化された病
原性微生物を濾過膜で確実に捕捉し、処理水中に病原性
微生物の死骸、不活性化された病原性微生物等が混入し
ないようにすることができる。

【００１０】本発明で使用するフィルタ・ユニットは、
被処理水中の病原性微生物を捕捉して不活性化すること
ができる限り、前掲公報のようなフィルタ・ユニットで
も、また実施形態例で説明するような別形式のフィルタ
・ユニットでも良い。好適には、紫外線照射に耐えるよ
うに、フィルタ・ユニットのフィルタを焼結金属、多孔
性セラミックス、発泡性ガラス等の多孔質無機膜で形成
する。膜濾過装置で使用する濾過膜は、平膜、筒状膜、
更には、プリーツ状膜、中空糸膜、スパイラル膜等の濾
過膜でも良く、フィルタの孔径より小さい孔径の濾過膜
である限り、膜の材質、形状を問わない。また、膜濾過
装置は、デンド・エンド・フロー式（全量濾過式）で
も、クロス・フロー式でも良く、クロス・フロー式を採
用したときに生じる濃縮水はフィルタ・ユニットに導入
される被処理水に合流させるのが好ましい。本発明に係
る病原性微生物の不活性化システムは、被処理水の種類
に係わらず適用できるが、好適には飲料水から病原性微
生物を除去するための小規模装置として最適である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。実施形態例１ 本実施形態例は、本発明に係る、病原性微生物の不活性
化システムの実施形態の例であって、図１は本実施形態
例の病原性微生物の不活性化システムの構成を示すフロ
ーシートである。本実施形態例の病原性微生物の不活性
化システム３０（以下、簡単に不活性化システム３０と
言う）は、飲料水用の原水中の病原性微生物を不活性化
し、かつ除去して、安全な飲料水を得るための小規模装
置であって、フィルタ・ユニット３２と、フィルタ・ユ
ニット３２の後段に設けられた膜濾過装置３４とから構
成されている。

【００１２】本不活性化システム３０で使用するフィル
タ・ユニット３２は、フィルタとして平膜を使用した前
述の従来型フィルタ・ユニット１０又は２０の改良型で
あって、フィルタとして筒状の多孔質膜筒体３６を使用
し、収容容器単位体積当たりの濾過膜面積を大きくし
て、経済的なフィルタ・ユニットを構成するように改良
されている。フィルタ・ユニット３２は、多孔質膜筒体
３６を収容する円筒状の容器３８と、多孔質膜筒体３６
の長手方向中心線に沿って石英ガラス管等の保護管４０
内に設けられた紫外線ランプ４２とを備えている。容器
３８は、多孔質膜筒体３６により内室と外室とに区画さ
れ、内室は被処理水が導入される被処理水室４４、外室
は濾過水が集水され、流出する濾過水室４６となってい
る。被処理水室４４には被処理水を導入する被処理水管
４８が、濾過水室４６には濾過水を流出させる濾過水管
５０が接続され、更に、被処理水室４４には逆洗排水を
流出させる逆洗排水管５２が接続されている。多孔質膜
筒体３６の逆洗時には、逆洗水管５４を経て濾過水管５
０から逆洗水を導入し、濾過水室４６、多孔質膜筒体３
６及び被処理水室４４を経て逆洗排水管５２から逆洗排
水を流出させる。

【００１３】多孔質膜筒体３６のポアサイズは１〜２μ
m の範囲にある。ポアサイズが１μm 未満では、濾過抵
抗が大きくなり、逆に２μm を超えると、大きさが４〜
６μm と言われているクリプトスポリジウムのオーシス
ト等の病原性微生物が通過するおそれがある。多孔質膜
筒体３６の形状は、任意であって、例えば円筒形、三角
筒形、四角筒形等の多角筒形を使用できるが、通常は、
円筒形である。膜材質は紫外線照射により劣化しない無
機質膜が好ましいが、特に限定されるものではなく、例
えばステンレス鋼粉末等の金属粉末を焼結した焼結金
属、アルミナ粒子を固めたセラミックス等の無機質膜、
あるいはポリ４フッ化エチレン（ポリテトラフルオロエ
チレン、ＰＴＦＥ）等の有機質膜を挙げることができ
る。

【００１４】紫外線ランプ４２は、波長２５４ｎｍの光
を発光する低圧水銀ランプを使用し、多孔質膜筒体３６
の膜面全体を均一に照射するように設置されている。

【００１５】膜濾過装置３４は、クロス・フロー式の濾
過装置であって、限外濾過膜又は精密濾過膜を有する膜
濾過装置を使用する。膜材質及び膜の形状には制約はな
く平膜、筒状膜、更には、プリーツ状膜、中空糸膜、ス
パイラル膜等を使用できる。尚、本膜濾過装置３４は、
前記多孔質膜筒体３６のポアサイズより小さい、孔径が
０．５μm の多孔質膜を使用している。膜濾過装置３４
で生じた濃縮水は、図１に示すように、濃縮水管５６を
経てフィルタ・ユニット３２の被処理水に合流して、再
びフィルタ・ユニット３２で不活性化処理される。膜濾
過装置３４は、通常の逆洗手段（図示せず）を備えてい
て、逆洗排水は、濃縮水管５６及び膜濾過装置用の逆洗
排水管５９を経て系外に排出される。なお、この逆洗排
水は、例えば塩素による殺菌処理を行った後に放出す
る。また、濃縮水管５６を介して殺菌後の逆洗排水を被
処理水に合流させても良い。

【００１６】本不活性化システム３０では、被処理水
は、先ず、被処理水管４８からフィルタ・ユニット３２
の被処理水室４４に導入され、多孔質膜筒体３６及び濾
過水室４６を経て濾過水として濾過水管５０を通って膜
濾過装置３４に流入する。被処理水中の病原性微生物
は、多孔質膜筒体３６により捕捉され、捕捉された病原
性微生物は紫外線ランプ４２により所定時間紫外線照射
されて不活性化する。膜濾過装置３４で、濾過水は、フ
ィルタ・ユニット３２の多孔質膜筒体３６のフィルタ径
より小さい孔径の濾過膜により精密に濾過され、処理水
として処理水管６２により送水される。これにより、フ
ィルタ・ユニット３２から流出した濾過水中に、万一、
病原性微生物が残存していたとしても、膜濾過装置３４
で完全に捕捉される。膜濾過装置３４で生じた濃縮水
は、濃縮水管５６を経て被処理水に合流する。

【００１７】フィルタ・ユニット３２の逆洗工程では、
逆洗水として処理水が処理水タンク（図示せず）から逆
洗水管５４及び濾過水管５０を経ててフィルタ・ユニッ
ト３２の濾過水室４６に導入され、多孔質膜筒体３６及
び被処理水室４４を経て逆洗排水管５２から排出され
る。これにより、多孔質膜筒体３６は逆洗され、濾過機
能が回復する。逆洗排水は、更に、膜濾過装置３４に導
入され、そこで、膜濾過される。これにより、多孔質膜
筒体３６により付着した病原性微生物の死骸、不活性化
された病原性微生物は、濾過膜に捕捉される。膜濾過装
置３４で捕捉された病原性微生物の死骸、不活性化され
た病原性微生物及びフィルタ・ユニット３２を通過した
不活性化されていない微細な病原性微生物は、最終的
に、膜濾過装置３４の逆洗工程で、膜濾過装置３４から
逆洗排水と共に排出され、逆洗排水管５９を経て系外に
排出される。この逆洗排水中には、上述のごとく、フィ
ルタ・ユニット３２を通過した、不活性化されていない
微細な病原性微生物が含まれている可能性があるので、
系外に排出する場合は、前述のごとく塩素等による殺菌
処理を施してから排出するのが好ましい。

【００１８】本実施形態例の不活性化システム３０は、
フィルタ・ユニット３２の後段に、フィルタ・ユニット
３２のフィルタ孔径より小さい孔径の濾過膜をフィルタ
とした膜濾過装置３４を設けているので、フィルタ・ユ
ニット３２の濾過工程中は、フィルタ・ユニット３２を
通過した微細な病原性微生物、フィルタ・ユニット３２
の逆洗工程中は、逆洗排水と共に排出された病原性微生
物の死骸、又は不活性化された病原性微生物を後段の膜
濾過装置３４の膜濾過により確実に捕捉することができ
る。そして、捕捉した病原性微生物等は、膜濾過装置３
４の逆洗時に逆洗排水と共に系外に排出される。これに
より、本不活性化システム３０から出た処理水は、病原
性微生物及び病原性微生物の死骸等を含まず、前述の従
来型流体処理装置１で処理された処理水に比べて遙に安
全な飲料水であると評価できる。

【００１９】実施形態例２ 本実施形態例の不活性化システム６０は、実施形態例１
の不活性化システム３０の変形例であって、図２に示す
ように、２個のフィルタ・ユニット３２Ａ、Ｂと、それ
ぞれ、その後段に膜濾過装置３４Ａ、Ｂを直列に接続し
てなる系列６２Ａ、Ｂを有し、更にそれらが並列に設け
られている。本実施形態例では、一方の系列６２Ａのフ
ィルタ・ユニット３２Ａを逆洗し、その逆洗排水を膜濾
過装置３４Ａで処理しているときには、他方の系列６２
Ｂで不活性化処理及び膜濾過を行うようにして、連続的
に処理水を得ることができるようになっている。尚、フ
ィルタ・ユニット３２Ａの逆洗中、膜濾過装置３４Ａで
フィルタ・ユニット３２Ａの逆洗排水及びフィルタ・ユ
ニット３２Ｂの濾過水の双方を膜濾過するようにすれ
ば、膜濾過装置３４Ｂを省略して、一つの膜濾過装置３
４にすることもできる。

【００２０】実施形態例３ 本実施形態例の不活性化システム７０は、実施形態例１
の不活性化システム３０の変形例であって、図３に示す
ように、４個のフィルタ・ユニット３２Ａ〜Ｄと２個の
膜濾過装置３４Ａ、Ｂを有し、開閉弁７４Ａ〜Ｄを介し
て２個のフィルタ・ユニット３２をそれぞれ直列に接続
し、更にその後段に膜濾過装置３４Ａ、Ｂを有する２系
列７２Ａ、Ｂを備えている。尚、図示しないが、フィル
タ・ユニット３２Ａ及びフィルタ・ユニット３２Ｂの逆
洗排水は、それぞれ、直接、フィルタ・ユニット３２Ｃ
及びフィルタ・ユニット３２Ｄに導入されて、再度、紫
外線により不活性化処理されるように配管されている。
本実施形態例では、前述した従来型の流体処理装置１と
同様に、開閉弁７４Ａ〜Ｄのバルブ操作により、２段の
フィルタ・ユニット３２で被処理水を２段階の不活性化
処理を行うと共に、更に、いずれかのフィルタ・ユニッ
ト３２を逆洗しているときには、他方の系列のフィルタ
・ユニット３２で不活性化処理を行うようにして、連続
的に被処理水の不活性化処理及び膜濾過を行うことがで
きる。尚、系列７２Ａのフィルタ・ユニット３２の逆洗
中、膜濾過装置３４Ａで系列７２Ａのフィルタ・ユニッ
ト３２の逆洗排水及び系列７２Ｂのフィルタ・ユニット
３２の濾過水の双方を膜濾過するようにすれば、膜濾過
装置３４Ｂを省略して、一つの膜濾過装置３４にするこ
ともできる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、病原性微生物を捕捉す
るフィルタと、フィルタ面に捕捉した病原性微生物に紫
外線を照射する紫外線ランプとを有するフィルタ・ユニ
ットを備え、被処理水中の病原性微生物を捕捉し、不活
性化するシステムにおいて、フィルタ・ユニットの後段
に、フィルタ・ユニットのフィルタ孔径より小さい孔径
の濾過膜を有する膜濾過装置を設けることにより、被処
理水からほぼ完全に病原性微生物を除去して、病原性微
生物が残存しない処理水を流出させ、しかもフィルタ・
ユニットの逆洗排水を膜濾過することにより、逆洗排水
を処理水として利用することができる。本発明の病原性
微生物の不活性化システムは、飲料水用の小規模な病原
性微生物の不活性化システムとして最適であり、従来に
比べて、安全性の高い飲料水を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１の病原性微生物の不活性化システ
ムの構成を示すフローシートである。

【図２】実施形態例２の病原性微生物の不活性化システ
ムの構成を示すブロック図である。

【図３】実施形態例３の病原性微生物の不活性化システ
ムの構成を示すブロック図である。

【図４】従来の流体処理装置の構成を示す模式的断面図
である。

【符号の説明】

３０ 実施形態例１の病原性微生物の不活性化システム ３２ フィルタ・ユニット ３４ 膜濾過装置 ３６ 多孔質膜筒体 ３８ 円筒状の容器 ４０ 保護管 ４２ 紫外線ランプ ４４ 被処理水室 ４６ 濾過水室 ４８ 被処理水管 ５０ 濾過水管 ５２ 逆洗排水管 ５４ 逆洗水管 ５６ 濃縮水管 ５９ 膜濾過装置用の逆洗排水管 ６０ 実施形態例２の不活性化システム ６２ 系列 ７０ 実施形態例３の不活性化システム ７２ 系列 ７４Ａ〜Ｄ 開閉弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導入された被処理水を濾過して病原性微
   生物を捕捉しつつ濾過水を流出させるフィルタと、フィ
   ルタで捕捉した病原性微生物に紫外線を照射する紫外線
   ランプとを有するフィルタ・ユニットを備え、被処理水
   中の病原性微生物を捕捉して不活性化するシステムにお
   いて、 フィルタ・ユニットのフィルタ孔径より小さい孔径の濾
   過膜を有する膜濾過装置をフィルタ・ユニットの後段に
   設け、フィルタ・ユニットから流出した濾過水を膜濾過
   することを特徴とする病原性微生物の不活性化システ
   ム。
2. 【請求項２】 膜濾過装置の濾過膜の孔径が０．３〜
   ０．８μm であることを特徴とする請求項１に記載の病
   原性微生物の不活性化システム。
3. 【請求項３】 フィルタ・ユニットが、フィルタを逆洗
   して濾過性能を回復させる逆洗式フィルタ・ユニットで
   あって、 逆洗時にフィルタ・ユニットから流出する逆洗排水を膜
   濾過装置で膜濾過するようにしたことを特徴とする請求
   項１又は２に記載の病原性微生物の不活性化システム。