JP4183415B2

JP4183415B2 - 水の複合的浄化装置

Info

Publication number: JP4183415B2
Application number: JP2001398467A
Authority: JP
Inventors: 和重田沼; 亨成川
Original assignee: 和重田沼; 田沼純子
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP2003190989A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本発明は風呂水、プール水等の貯留水を効率的に処理する浄化装置に関する
【０００２】
【従来の技術】
従来風呂水、プール水等に関しては塩素を主体とした殺菌装置が主流で対処してきたが、近年この水の浄化、殺菌に循環方式の装置が提供されている。
この装置は、紫外線とフィルタの組合せや、オゾンの単体での装置であって、主として一般細菌、大腸菌の殺菌を目的としたものでが種々提案されている。
即ち、風呂水の例で述べると、高齢化社会に移行しつつある現在において、２４時間風呂の要請が大きく、浴槽内の温水を循環させて使用する水の複合的浄化装置が必要不可欠でありる。そして、この２４時間風呂に於いて問題となるのが浴槽内の温水内に残存する、湯垢、体のあか、抜け毛等のゴミ、レジオネラ菌、ブドウ球菌等の細菌類の除去が問題となる。
例えば、レジオネラ属菌類でいえば、太さ０．３〜０．９、長さ２〜２０μｍの大きさがあり、これの細菌をも含めて除去する細かい目のフィルターを用いると、すぐに目詰まりを起こしてしまう。そこで、一般的には大きなゴミ等は、粗めのフィルターで除去した後、細菌類は、塩素、金属イオンその他の薬品による殺菌手段、紫外線、オゾン等の各種殺菌手段で殺菌する方法が用いられている。
更に、風呂水の浄化に際して風呂水内に屎尿等の有機物が入っている場合があり、単純に上記フィルタを組み合わせるだけでは不十分である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の処理装置では一般細菌や大腸菌の殺菌、除去は可能であったがレジオネラ菌殺菌、除去および有機物の分解処理は対応できなかった。
今回レジオネラ菌の生態を研究、分析しレジオネラ親菌と子菌の殺菌除去、又処理水中に含有される屎尿等から発生するアンモニア等の有機物の分解処理を各段階に処理することを目的とした装置をシステムとして構成することでコンパクトで効率的、かつ性能の良い装置を開発し菌類の殺菌、除去・有機物の分解、除去を可能とする装置を開発することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１記載の発明は、処理水を処理部に引き込むポンプと、浮遊物及び比較的大きな一般細菌や大腸菌を捕集する微細フィルタ等よりなる除去微細濾過器と、小さな一般細菌類の殺菌及び処理水内に有する有機物を紫外線及びオゾンで分解する光触媒殺菌分解器と、処理水内部に残留する空気及びオゾン、その他残留気体を除去する気泡除去装置と、気泡除去装置に続けて残留有機物を２次分解する活性炭素触媒・分解除去器と、浮遊微細菌死骸除去器とよりなり、前記除去微細濾過器、光触媒殺菌分解器、気泡除去装置、気泡除去装置、活性炭素触媒・分解除去器を直列に配置すると共に、光触媒殺菌分解器以降の適宜位置に浮遊微細菌死骸除去器を配置し、水中の一般最近、大腸菌、レジオネラ菌等の細菌類の殺菌、除去又屎尿等の有機物を分解、除去することで浴槽水やプール水等を浄化することを特徴とする装置することを特徴とする。
【０００５】
本発明に係る請求項１記載の発明では、微細フィルタ等の除去微細濾過器を設けることで、細菌類のうち特に浴槽等で問題となる、レジオネラ菌の生態を研究、分析し、その特性のうち親菌は菌自身殻に入っており、さらに、かび、藻、原生動植物等の体内に寄生、共生、増殖することより、通常の塩素投入や紫外線放射による殺菌方法では効果が期待できないので、これらの原生動植物と一緒に濾過、除去を行うものである。
又除去微細濾過器に続けて設けている光触媒殺菌分解器により、レジオネラ子菌及び他のバクテリア、ウイルス等を殺菌する。
更に、光触媒殺菌分解器では、光触媒と紫外線の作用により、処理水がオゾンとＯＨラジカル反応により、汗、屎尿等の有機物を酸化分解させ、その主成分を炭酸ガスと水に戻すように作用する。
又、光触媒殺菌分解器に続いて気泡除去装置を設け、オゾンの除去を図っている。これは光触媒殺菌分解器をでたオゾン等を多数含んでいるため、オゾン気泡が次の残留有機物を２次分解する活性炭素触媒・分解除去器の活性炭フィルターに入るまえにこれを除去することが、分解効率の向上、及び処理水の濁度処理、臭気の除去等に効率向上が図る事が出来る。
更に、浮遊微細菌死骸除去器内に処理水を通すことにより、光触媒殺菌分解器により死滅した細菌の殆どを捕集することが出来、よりきれいな処理水を得るように作用する。
【０００６】
本発明に係る請求項２記載の発明は、前記微細フィルタに代替えもしくは追加して逆浸透膜を用いることを特徴とする。
この発明によれば逆浸透膜を追加又は代替えして使用することで本来の目的であるレジオネラ菌は勿論残留塩素イオン、硝酸イオン等の除去も達成することが出来、後段に設けている活性炭素触媒・分解除去器の負担を軽減することが出来る。
【０００７】
本発明に係る請求項３記載の発明は、光触媒殺菌分解器として、多孔質セラミックボールに酸化チタンを含浸させ、これを焼成させて製造した酸化チタンセラミックボールを用い、この酸化チタンセラミックボールをブラックライトの紫外線で照射する光触媒充填塔を使用することを特徴とする構成としても良い。
ここで、酸化チタンの光触媒充填塔を使用することにより、簡易の構成の装置で有機物の分解等を行う事が出来る。
更に請求項４記載の発明は、気泡除去装置として、大気に開放部を有し、配管内の流量に比べ大幅に流速を落とした気泡除去部を設けることを特徴とするもので、処理水の流速を落とすことで残留オゾン等の気泡を除去するように作用する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明を説明する。
図１、本発明に係る水の複合的浄化装置概略構成図、図２は、処理水の流れを示す説明図、図３は、フィルターを掃除するときの逆洗時の処理水の流れを示す説明図である。
本発明水の複合的浄化装置の概略は、被処理水を貯留している浴槽１から、配管２を介しポンプ３により、浮遊物濾過器４と、除去微細濾過器５と、光触媒殺菌分解器６と、気泡除去装置７と、活性炭素触媒・分解除去器８と、浮遊微細菌死骸除去器９とよりなる。
【０００９】
（浮遊物濾過器４）
浮遊物除去装置４は、人の髪の毛、脂質、皮膚、砂、葉っぱ等の比較的大きなゴミを浮遊物濾過し除去するもので、例えばこの浮遊物濾過器４は、容器内に１００メッシュ程度の網を設けた構成で十分である。
【００１０】
（微細濾過器５）
微細濾過器５は、前段フィルター５１と、後段フィルター５２の２段階の微細濾過器よりなる。
前段フィルター５１は、例えば４０μの微細焼結金属網を使用しフィルターをいれたタンク槽よりなり、例えば昆虫の卵等を除去することを目的として設けている。そして、後段フィルター５２は、例えば３μ精密焼結金属不織体をフィルターとして使用したタンク槽よりなる。そして、この後段フィルター５２の３μフィルターでかび、藻、原生動植物の体内に寄生・共生・増殖するというレジオネラ親菌の特性に着目し、かび、藻、原生動植物と一緒にレジオネラ親菌類を濾過、除去する。
微細フィルタ等の除去微細濾過器を設けることで、細菌類のうち特に浴槽等で問題となる、レジオネラ菌の生態を研究、分析し、その特性のうち親菌は菌自身殻に入っており、さらに、かび、藻、原生動植物等の体内に寄生、共生、増殖することより、これらの原生動植物と一緒に濾過、除去を行うものである。
このようにして、大きな細菌は、この微細濾過器５で捕集が可能である。
なお、上記微細フィルタに替え、もしくは追加して逆浸透膜を用いても良い。この逆浸透膜は、一般的に使用されているものを用い、図示はしないが浸透圧以上の圧力をかけて、溶媒のみを移動させ、細菌等を除くものである。
【００１１】
（光触媒殺菌分解器６）
次に、前記微細濾過器５を出た、処理水の中には、レジオネラ子菌等の細菌、及び汗、屎尿等の有機物が含まれている。これら細菌の殺菌、及び有機物の分解を目的として、光触媒殺菌分解器６を設けている。
光触媒殺菌分解器６の構成は、例えば図４に示す如く、透光性のある内管６０と外管６１の２重管構造として、内管６０内に少なくとも１８４．９ｎｍと、２５３．７ｎｍの二つの波長を有する紫外線ランプ６２を設けている。そして、内管６０内に空気を導入し、１８４．９ｎｍの波長で、ポンプ６３で導入した空気の酸素をオゾンに変化させ、オゾンを含有した空気を、逆止弁６４等を介し、外管６１の下部から気泡化して吐出し、外管６１内に導入している処理水中の細菌をオゾンで殺菌する。
また、前記２５３．７ｎｍの波長の紫外線は、内管６０が透光性を有することより、外管６１内に照射し、この波長で、処理水内の細菌を殺菌し、さらに有機物を分解する。
このように、光触媒殺菌分解器６を使用することで、効率的に、レジオネラ子菌及び他のバクテリア、ウイルス等をオゾンで殺菌し、また、光触媒と紫外線の作用により、処理水がオゾンとＯＨラジカル反応により、汗、屎尿等の有機物を酸化分解させ、その主成分を炭酸ガスと水に戻すものである。
【００１２】
図５は、光触媒殺菌分解器６の他の実施の形態である。
この実施例では、特にアンモニア等の有機物を効率的に、分解できるもので、その構成は、多孔質セラミックボールに酸化チタンを含浸させ、これを焼成させて製造した酸化チタンセラミックボールを用い、この酸化チタンセラミックボールをブラックライトの紫外線で照射する構成である。
この照射では、紫外線と酸化チタン光触媒により、アンモニアを分解するものである。
この多孔質セラッミクボールを用いる実施例は、比較的安価に光触媒殺菌分解器６を製作することが出来る。
【００１３】
（気泡除去装置７）
気泡除去装置７は、前記光触媒殺菌分解器６で処理した処理水内には、大量のオゾン、及び分解した二酸化炭素等が多数含まれている。従って、これをそのまま、浴槽、プール等に戻すことは、泡が大量に発生する可能性があり、処理水の透明度を損ねる。また、高酸素状態と健康上好ましくない。
そこで、前記光触媒殺菌分解器６に続いて気泡除去装置を設け、オゾン及び処理水内の、空気の気泡及び二酸化炭素等の除去を図っている。
具体的構成を図６に示す。図に於いて、気泡除去装置は、処理水を流す配管に比べ断面積を大幅に増加させた気泡除去部７０を設ける構成である。そして、この断面積を大幅に広げた部分から直接的に或いは空気溜まり７１、開放弁７２を介し、大気に開放している。
断面積を大幅に増加させる構成としては、例えば、図６（ａ）に示す如く、単純に漸次断面積を増加させる構成の他、図６（ｂ）に示す如く、配管に比べ、大幅に、大きな容積を有する容体に配管を取り付ける構成であっても良い。
この気泡を除去は、図７に示す如く、管内を流れる処理量と口径の関係に示すように、例えば口径５０Ａの場合、オゾンの処理量は１ｍ^３／Ｈｒ程度であるが、口径１２５Ａの場合は、処理量は５ｍ^３／Ｈｒ程度に増加する。
本発明の場合には、配管は２５Ａ、若しくは３２Ａを用いて、５ｍ^３／Ｈｒ程度の処理を行うことより、気泡除去部７０の大きさを例えば筒状のもので形成する場合には、１２５Ａ程度の大きさ以上必要である。
【００１４】
なお、気泡除去のメカニズムは、気泡除去装置７の気泡除去部７０で断面積を増加させることにより、相対的に管内の流速が落ち、気泡除去部７０内での処理量が単位時間当たり増加し、処理水内部に存する空気、オゾンの気泡が浮力等で上昇し処理水内から除去するものと考えられる。
この場合、気泡除去装置７への処理水導入部及び排出口の位置は、処理水が気泡除去装置７内で滞留することなく、排出口に引き込まれない位置に設定する。従って、排出口を設ける位置を導入口より下方に位置に設けることも出来る。
気泡除去装置７の留まっている時間は、少なくとも０．１〜０．５秒程度以上が好ましい。これは、前段の光触媒殺菌分解器６において、処理水に空気＋オゾンの気泡が投入されることより、処理水内に存在する気体が一様でなくの、流れる処理水は脈流となる場合が多い。この為、多少の流速を落とした程度では、気泡の除去とはならず、少なくとも半分以下の流速となることが必要である。
また、気泡除去装置７を設ける位置は、ポンプの設定水圧により異なるが、水平位置の比較的高い位置に設けることが好ましい。
これは、低い位置に気泡除去装置７を設けると、管内の水圧がポンプ圧に加えて、高さ位置の水圧がかかり、気泡の除去が少なくなるからである。
【００１５】
（活性炭素触媒・分解除去器８）
活性炭素触媒・分解除去器８は、容体内部に活性炭を内部に封入する構成である。通常の単なる活性炭フィルターとは異なり、光触媒分解器で処理された溶存オゾンを含む残留有機物溶解水から有機物を分解し、窒素と炭酸ガスに戻す事を目的とする。
この活性炭素触媒・分解除去器８の、活性炭を触媒とした酸素ラジカル反応で、残留有機物等を第２次分解するものである。
さらに、この活性炭は、臭気、色度、残留塩素（トリハロメタンの原因となる）等を濾過・吸着・除去し、より透明で清潔な、処理水を作ることが出来る。
なお、活性炭素触媒・分解除去器８は、前記気泡除去装置７の後ろに設けている。これは、気泡除去装置７の前に設置すると、残留している処理水内部のオゾン気泡が、活性炭の表面に付着してしまい活性炭の表面積が減少してしまう、このことは有機物等を第２次分解処理上好ましくないからである。
【００１６】
（浮遊微細菌死骸除去器９）
浮遊微細菌死骸除去器９は、前記光触媒殺菌分解器６の適宜位置に設置し、浮遊する微細菌の死骸を除去するもので、その構成は、内部に有する超微細フィルターで、０．８μまでの機械的に濾過を行うと共に、電荷の吸着作用を併用し最終的に残留した０．８よりも微細な浮遊物等を排除し、湯水中に浮遊しているバクテリア等の死骸、微細粒子等はマイナス電位の為プラス電位を耐電させた超微細フィルター濾材により、これらを吸着させる。
【００１７】
次に本発明の処理水の流れを説明する。
浄化運転時の処理水の流れは、図２太線に示す如く、浴槽１より引き出され、浮遊物濾過器４で髪の毛等大きなゴミを除去した処理水は、ポンプ３により加圧され、流量計１１を経て、逆止弁２０、三方弁３１を介し、４０μの前段フィルター５１と、３μ後段フィルター５２を直列に設けているミクロン除去微細濾過器５を通過させ、レジオネラ親菌等大きな細菌等を除去する。
次いで処理水は三方弁３２を介し、光触媒殺菌分解器６に送られ、光触媒殺菌分解器６では、オゾン及び紫外線による殺菌並びに有機物の分解が行われる。
次いで、光触媒殺菌分解器６から出た処理水は、気泡除去装置７に送られ気泡を除去する。この時、処理水から分離した気体は、ベント弁２１より大気に放出される。次に気泡除去装置７を出た処理水は、活性炭素触媒・分解除去器８で、再度残留有機物の除去が行われ、三方弁３３を介し、浮遊微細菌死骸除去器９で、最終的に微細菌死骸等微細な浮遊物が行われ、清浄な処理水となり、三方弁３４を経て、浴槽１に処理水を戻す。以下これを繰り返し浄化処理を行う。
【００１８】
次に、本発明は上述のように処理水を処理するが、継続的に実施すれば、フィルターの目詰まりが生じる。ここで、１日一回フィルターの部分を逆洗処理をする。この時の処理水の流れを図３太線に示す。
この逆洗処理を行う場合には、通常十分に清浄化した処理水を用いる。即ち、清浄化前ではかえって、フィルター等を汚してしまうからである。従って、この逆洗処理は、例えば浄化処理を２４時間以上行った後の早朝等適宜時間に行う。
逆洗処理の処理水は、浴槽１より引き出され、浮遊物濾過器４を経て、ポンプ３により加圧され、流量計１１を経て、逆止弁２２、三方弁３１、３４を介し、浮遊微細菌死骸除去器９、三方弁３３を介し、活性炭素・分解除去器８，気泡除去装置７、光触媒殺菌分解器６、三方弁３２、後段フィルター５２と、前段フィルター５１、三方弁３１、逆止弁２２、２３を介し外部に排出し、浮遊微細菌死骸除去器９、後段フィルター５２、前段フィルター５１内に捕捉した、レジオネラ菌等を外部に排出すると同時に、活性炭素・分解除去器８，気泡除去装置７、光触媒殺菌分解器６の洗浄も同時に行う。このように逆洗処理を行うことによって、半年以上各部のフィルターの目詰まりを防止することが出来た。
【００１９】
（実施例）
上述の図１の構成で、２００リットルの浴槽に、有機物としてのシュウ酸ナトリウム、及び次亜塩素酸ソーダ、細菌類として一般細菌、大腸菌群を添加して混入し、１ｍ^３／Ｈｒで処理水浄化運転を行った。
浴槽内の処理水の状態を下表に示す。
【表１】

なお、上述実施例では、特にレジオネラ菌を用いての実験をしていないが、レジオネラ菌は、大腸菌と同じグラム陰性桿菌であることより、大腸菌で代用した。また、有機物は、過マンガン消費量で測定している。
この表からもわかるように、運転開始１時間後には、細菌の除去、有機物何れも、飲料水の基準以下に達していることが判る。また、濁度が大幅に改善されて、おり、使用者の爽快感を与える透明感がある。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の発明では、微細フィルタ等の除去微細濾過器を設けることで、細菌類のうち特に浴槽等で問題となる、レジオネラ菌の生態を研、分析し、その特性のうち親菌は菌自身殻に入っており、さらに、かび、藻、原生動植物等の体内に、寄生、共生、増殖することより、通常の塩素投入や紫外線放射による殺菌方法では効果が期待できないので、これらの原生動植物と一緒に効率的に濾過、除去を行うことが出来、又除去微細濾過器に続けて設けている光触媒細菌分解器により、レジオネラ子菌及び他のバクテリア、ウイルス等を殺菌することが出来、安全に使用することが出来る。また、光触媒細菌分解器、及び活性炭素触媒・分解除去器を用い、汗、ふん尿等の有機物を酸化分解させ、その主成分を炭酸ガスと水に戻す為、２４時間風呂等に用いると更に、効率的である。また、紫外線、オゾンを用いて処理する過程に於いて、処理水の温度低下は５℃程度である。従って、従来の風呂設備に本発明の装置を付加して使用し、使用した湯を補充する運転が出来る為、大がかりな浴室等の改修が必要ない。
又、気泡除去装置、浮遊微細菌死骸除去器によって、処理水の清浄化とオゾンの除去が行われ、透明感のある安全な処理水を得ることが出来る。
【００２１】
請求項２記載の発明により、逆浸透膜を追加又は代替えして使用することで本来の目的であるレジオネラ菌は勿論残留塩素イオン、硝酸イオン等の除去も達成することが出来、後段に設けている活性炭素触媒・分解除去器の負担を軽減することが出来る効果を有する。
更に請求項３記載の発明で光り触媒殺菌分解器として、酸化チタンの光触媒充填等を使用することにより、簡易の構成の装置で有機物の分解等を行うことが出来る。
更に請求項４記載の発明は、気泡除去装置を設けることにより、処理水ないのオゾン浮遊気体を除去し、安全で透明度の高い処理水を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水の複合的浄化装置概略構成図である。
【図２】本発明の浄化運転時の処理水の流れ説明図である。
【図３】本発明の逆洗処理時の処理水の流れ説明図である。
【図４】本発明に使用する光触媒殺菌分解器の説明図である。
【図５】本発明に使用する光触媒殺菌分解器の他の実施例を示す説明図である。
【図６】本発明に使用する気泡除去装置の実施例を示す説明図である。
【図７】オゾン除去に際し、口称径と処理量の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１浴槽
１１流量計
２配管
２０、２２逆止弁
２１ベント弁
３ポンプ
３１、３２、３３三方弁
４浮遊物濾過器
５微細濾過器
５１前段フィルター
５２後段フィルター
６光触媒殺菌分解器
６０内管
６１外管
６２紫外線ランプ
６３ポンプ
６４逆止弁
７気泡除去装置
８活性炭素・分解除去器
９浮遊微細菌死骸除去器

Claims

処理水を処理部に引き込むポンプと、人の髪の毛、脂質、皮膚、砂、葉っぱ等の比較的大きなゴミを浮遊物濾過し除去する浮遊物濾過器と、浮遊物及び比較的大きな一般細菌や大腸菌を捕集する微細フィルタ等よりなる除去微細濾過器と、小さな一般細菌類の殺菌及び処理水内に有する有機物を紫外線及びオゾンで分解する光触媒殺菌分解器と、処理水内部に残留する空気及びオゾン、その他残留気体を除去する気泡除去装置と、気泡除去装置に続けて残留有機物を２次分解する活性炭素触媒・分解除去器と、浮遊微細菌死骸除去器とよりなり、前記除去微細濾過器、光触媒殺菌分解器、気泡除去装置、活性炭素触媒・分解除去器を直列に配置すると共に、光触媒殺菌分解器以降の適宜位置に浮遊微細菌死骸除去器を配置し、水中の一般最近、大腸菌、レジオネラ菌等の細菌類の殺菌、除去又屎尿等の有機物を分解、除去することで浴槽水やプール水等の浄化することを特徴とする装置することを特徴とする水の複合的浄化装置。
請求項１の微細フィルタに代替えもしくは追加して逆浸透膜を用いることを特徴とする水の複合的浄化装置。
請求項１の光触媒殺菌分解器として、酸化チタンの光触媒充填塔を使用することを特徴とするの水の複合的浄化装置。
請求項１の気泡除去装置として、大気に開放部を有し、配管内の流量に比べ大幅に流速を落とした気泡除去部を設けることを特徴とする水の複合的浄化装置。