(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜分離手段を内蔵し、前記膜分離手段により分画された濃縮水側の壁部に互いに対向して配置される、パルス放電を行う少なくとも一対の対電極を具備する処理タンクに被処理水を供給し、前記被処理水を前記対電極間に流通させ、前記対電極で被処理水の絶縁破壊電圧以上の電圧でパルス放電を行い、濃縮水側より前記膜分離手段を透過してきたものを処理水として得ることを特徴とする微生物の不活化方法。
【請求項２】
微生物不活化処理が行われる処理タンクが楕円形筒状中空体に構成され、前記処理タンクの楕円形筒状中空体両端面それぞれの一方の焦点にパルス放電を行う電極を対設することで対電極を対設し、前記両端面それぞれの他方の焦点を通る処理管を設けて成る微生物不活化装置の処理管の供給側に被処理水を供給し、対電極で被処理水の絶縁破壊電圧以上の電圧でパルス放電を行い、前記処理管の排出側から処理水を得ることを特徴とする微生物の不活化方法。
【請求項３】
被処理水中の微生物不活化装置であって、微生物不活化処理が行われる処理タンクと、前記処理タンクが膜分離手段を内蔵し、前記膜分離手段により分画された濃縮水側の壁部に互いに対向して配置される、被処理水の絶縁破壊電圧以上の電圧でパルス放電を行う少なくとも一対の対電極を具備し、前記被処理水を前記対電極間に流通させるようにしたことを特徴とする微生物不活化装置。
【請求項４】
前記対電極のうち一方の電極の先端より気体を注入させる手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の微生物不活化装置。
【請求項５】
前記対電極のうち一方の電極の先端より過酸化水素を注入させる手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の微生物不活化装置。
【請求項６】
前記対電極のうち一方の電極の先端より光触媒の微粒子を注入させる手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の微生物不活化装置。
【請求項７】
被処理水中の微生物不活化装置であって、微生物不活化処理が行われる処理タンクが楕円形筒状中空体に構成され、前記処理タンクの楕円形筒状中空体両端面それぞれの一方の焦点に被処理水の絶縁破壊電圧以上の電圧でパルス放電を行う電極を対設することで対電極を構成し、前記両端面それぞれの他方の焦点を通って設けられ、被処理水を流通させる処理管を配設して成ることを特徴とする微生物不活化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は浄水処理方法及びその処理装置に関するものであり、特に、被処理水中に含まれる微生物を不活化するための方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
飲料水や下水中に含まれる例えば、ランブル吸虫、赤痢アメーバ、クリプトスポリジウム等のシスト形成物のシストやオーシスト（以下、単に「微生物」と称する）は、従来の凝集、沈殿、濾過等の一般的な浄水処理過程で完全除去することが困難であり、実用濃度で投入される塩素でもこれらの微生物は殺菌されないばかりか、塩素で不活化される細菌類においても、やがて塩素への耐性を有する耐性菌が発生する可能性があった。
【０００３】
乳飲料等の殺菌処理工程においては通常、被処理液を断続的に加熱して前記微生物を不活化するが、比較的大量の水を処理しなければならない浄水処理工程では、装置規模及び運転コスト等の面から前述したような加熱処理の実用化が困難であった。その対策として、膜濾過処理法、オゾン処理法、紫外線処理法等が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記膜濾過処理法は、前記微生物が濁り成分と共に捕捉され、除去されるが、一旦捕捉された前記微生物を完全に取り除くことが技術的に難しく、また前記膜の破損やピンホールによる前記微生物の捕捉性に難点を残していた。
一方、前記オゾン処理法や紫外線処理法は、未だ実験段階の域にある。前記オゾン処理法は、最近の研究データによれば、５〜10mg／リットル／min のＣt 値で99％以上の不活化が可能とされ、塩素よりも遙に低濃度で有効であることが確認されているが、残留オゾンを除去するための曝気処理または活性炭処理等の後処理装置が必要になり、トータルの浄水処理所要時間が増加する難点が解消されていない。
【０００５】
また、紫外線処理法は、紫外線ランプの定期的且つ頻繁な交換及び反応槽中のランプ保護管表面の清掃に多くの時間とコストがかかり、更に前記ランプ保護管の破損を招き易かった。
このため、飲料水や下水等の大量の水を浄化処理するにあたり、被処理水中の前記微生物を高効率で不活化処理することが可能な方法及び装置が強く望まれていた。
【０００６】
本発明は、前述した従来技術の問題点を解消し、前記微生物を比較的コンパクトな方法及び装置で高効率且つ廉価に不活化処理することが可能な方法及び装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のかかる目的は、膜分離手段を内蔵し、前記膜分離手段により分画された濃縮水側の壁部に互いに対向して配置される、パルス放電を行う少なくとも一対の対電極を具備する処理タンクに被処理水を供給し、前記被処理水を前記対電極間に流通させ、前記対電極で被処理水の絶縁破壊電圧以上の電圧でパルス放電を行い、濃縮水側より前記膜分離手段を透過してきたものを処理水として得ることを特徴とする微生物の不活化方法によって達成される。
【０００８】
更に、本発明のかかる目的は、微生物不活化処理が行われる処理タンクが楕円形筒状中空体に構成され、前記処理タンクの楕円形筒状中空体両端面それぞれの一方の焦点にパルス放電を行う電極を対設することで対電極を対設し、前記両端面それぞれの他方の焦点を通る処理管を設けて成る微生物不活化装置の処理管の供給側に被処理水を供給し、対電極で被処理水の絶縁破壊電圧以上の電圧でパルス放電を行い、前記処理管の排出側から処理水を得ることを特徴とする微生物の不活化方法によって達成される。
【００１１】
更に、本発明のかかる目的は、（３）被処理水中の微生物不活化装置であって、微生物不活化処理が行われる処理タンクと、前記処理タンクが膜分離手段を内蔵し、前記膜分離手段により分画された濃縮水側の壁部に互いに対向して配置される、被処理水の絶縁破壊電圧以上の電圧でパルス放電を行う少なくとも一対の対電極を具備し、前記被処理水を前記対電極間に流通させるようにしたことを特徴とする微生物不活化装置によって達成される。
対電極間には、電力が供給されることにより、パルス放電が発生する。望ましくは、電源は、高電圧パルス電源がよい。微生物を含む被処理水は、前記対電極間を略直交するように流通させることが好ましい。
【００１２】
更に、本発明のかかる目的は、前記処理タンクが縦長に構成されて、該処理タンク内を前記被処理水が略垂直状態で上昇することを特徴とする前記（３）記載の微生物不活化装置によって達成される。
【００１３】
更に、本発明のかかる目的は、前記縦長の処理タンク内を略垂直状態で上昇する前記被処理水中に該処理タンクの底部より気体あるいは過酸化水素を注入することを特徴とする前記（３）記載の微生物不活化装置によって達成される。
【００１４】
更に、本発明のかかる目的は、前記処理タンクが横長に構成されて、該処理タンク内を前記被処理水が略水平状態で流動することを特徴とする前記（３）記載の微生物不活化装置によって達成される。
【００１５】
更に、本発明のかかる目的は、前記横長の処理タンク内を略水平状態で流動する前記被処理水中に該処理タンクの下方より気体あるいは過酸化水素を注入することを特徴とする前記（３）記載の微生物不活化装置によって達成される。
【００１６】
更に、本発明のかかる目的は、前記横長の処理タンクの胴部に対設され、且つ下方に位置する前記一方の対電極の先端より気体あるいは過酸化水素を注入することを特徴とする前記（３）記載の微生物不活化装置によって達成される。
【００１７】
更に、本発明のかかる目的は、（４）前記対電極のうち一方の電極の先端より気体を注入させる手段を設けたことを特徴とする前記（３）に記載の微生物不活化装置、（５）前記対電極のうち一方の電極の先端より過酸化水素を注入させる手段を設けたことを特徴とする前記（３）に記載の微生物不活化装置、及び（６）前記対電極のうち一方の電極の先端より光触媒の微粒子を注入させる手段を設けたことを特徴とする前記（３）に記載の微生物不活化装置によって達成される。
【００１８】
更に、本発明のかかる目的は、前記処理タンクが横長に構成されて前記膜分離手段を内蔵し、該処理タンクの胴部に対設され、且つ下方に位置する前記一方の対電極の先端より気体あるいは過酸化水素を注入することを特徴とする前記（３）記載の微生物の不活化装置によって達成される。
【００１９】
更に、本発明のかかる目的は、（７）被処理水中の微生物不活化装置であって、微生物不活化処理が行われる処理タンクが楕円形筒状中空体に構成され、前記処理タンクの楕円形筒状中空体両端面それぞれの一方の焦点に被処理水の絶縁破壊電圧以上の電圧でパルス放電を行う電極を対設することで対電極を構成し、前記両端面それぞれの他方の焦点を通って設けられ、被処理水を流通させる処理管を配設して成ることを特徴とする微生物不活化装置によって達成される。
【００２０】
更に、本発明のかかる目的は、前記処理管が比較的軟質で、且つ紫外線を容易に透過させる高分子材から成ることを特徴とする前記（７）記載の微生物不活化装置によって達成される。
【００２１】
【作用】
本発明の微生物の不活化方法は、前記処理タンク内に供給された前記被処理水中に、被処理水の絶縁破壊電圧以上（例えば、５０kV以上）の電圧条件で前記対電極から前記パルス放電を行うので、該パルス放電による瞬間的な高温、高圧のプラズマが形成されて、衝撃波、紫外線、ラジカル及びオゾンが発生し、前記被処理水中の微生物を効率良く不活化処理する。
【００２２】
更に、本発明の微生物の不活化方法は、前記被処理水中に前記気体を注入しながら前記パルス放電を行うので、前記気体がより多く前記紫外線やラジカルを発生させ、前記不活化処理を促進させる。
【００２３】
更に、本発明の微生物の不活化方法は、前記被処理水中に前記過酸化水素を注入しながら前記パルス放電を行うので、前記過酸化水素がより多く前記紫外線やラジカルを発生させ、前記不活化処理を促進させる。
【００２４】
更に、本発明の微生物の不活化方法は、前記被処理水中に前記光触媒の微粒子を注入しながら前記パルス放電を行うので、前記光触媒の微粒子が前記紫外線によってより多くのラジカルを発生させる。
【００２５】
更に、本発明の微生物不活化装置は、被処理水中の微生物不活化装置であって、微生物不活化処理が行われる処理タンクと、前記処理タンクが膜分離手段を内蔵し、前記膜分離手段により分画された濃縮水側の壁部に互いに対向して配置される、被処理水の絶縁破壊電圧以上の電圧でパルス放電を行う少なくとも一対の対電極を具備し、前記被処理水を前記対電極間に流通させるように構成されるので、前記処理タンクあるいは前記対電極の稼働台数を前記被処理水の処理量に応じて適宜設定して、前記各処理タンクのバッチ方式順次切替え稼働あるいは連続方式稼働によって処理済水を連続的に排出させる。
【００２６】
更に、本発明の微生物の不活化装置は、前記処理タンクが縦長に構成されて、該処理タンク内を前記被処理水が略垂直状態で上昇するので、該被処理水の流体が前記対電極間を略直交するように導入されて、前記パルス放電効果を一層向上させる。
【００２７】
更に、本発明の微生物の不活化装置は、前記縦長の処理タンク内を略垂直状態で上昇する前記被処理水中に該処理タンクの底部より前記気体あるいは過酸化水素を注入するので、前記対電極間の前記被処理水流体の垂直浮上性が前記気体の泡によって一層向上し、前記気体がより多く前記紫外線やラジカルを発生させて前記不活化処理を促進させると共に、前記気体の泡表面あるいは内部を電流が通過し、その結果、一層低い電圧で前記パルス放電を行うことができる。また、前記過酸化水素がより多く前記紫外線やラジカルを発生させ、前記不活化処理を促進させる。
【００２８】
更に、本発明の微生物の不活化装置は、前記処理タンクが横長に構成されて、該処理タンク内を前記被処理水が略水平状態で流動するので、特に複数対の前記対電極を前記処理タンクの胴部に対設して、連続方式稼働によって前記処理済水を連続的に排出させる場合、装置全体の据付け高さが比較的低く保たれて、保守及び操作性を良好に保つ。
【００２９】
更に、本発明の微生物の不活化装置は、前記横長の処理タンク内を略水平状態で流動する前記被処理水中に該処理タンクの下方より前記気体あるいは過酸化水素を注入するので、前記気体の泡表面あるいは内部を電流が通過し、その結果、一層低い電圧で前記パルス放電を行うことができる。また、前記過酸化水素がより多く前記紫外線やラジカルを発生させ、前記不活化処理を促進させる。
【００３０】
更に、本発明の微生物の不活化装置は、前記横長の処理タンクの胴部に対設され、且つ下方に位置する前記一方の対電極の先端より前記気体あるいは過酸化水素を注入するので、前記気体あるいは過酸化水素が略水平状態で流動する前記被処理水に対して一層迅速に反応する。
【００３１】
更に、本発明の微生物の不活化装置は、前記処理タンクが前記膜分離手段を内蔵し、前記対電極が前記膜分離手段の濃縮水側の前記処理タンク周壁に対設されるので、前記膜分離手段によって濃縮された前記被処理水に対する前記パルス放電により、一層効率良く前記微生物を不活化処理する。
【００３２】
更に、本発明の微生物の不活化装置は、前記処理タンクが横長に構成されて前記膜分離手段を内蔵し、該処理タンクの胴部に対設され、且つ下方に位置する前記一方の対電極の先端より気体あるいは過酸化水素を注入するので、前記気体の泡表面あるいは内部を電流が通過し、その結果、一層低い電圧で前記パルス放電を行うことができる。また、前記過酸化水素がより多く前記紫外線やラジカルを発生させ、前記不活化処理を促進させる。
【００３３】
更に、本発明の微生物の不活化装置は、微生物不活化処理が行われる処理タンクが楕円形筒状中空体に構成され、前記処理タンクの楕円形筒状中空体両端面それぞれの一方の焦点に被処理水の絶縁破壊電圧以上の電圧でパルス放電を行う電極を対設することで対電極を構成し、前記両端面それぞれの他方の焦点を通って設けられ、被処理水を流通させる処理管を配設して成るので、前記パルス放電によって発生する前記衝撃波が前記処理管を透過して効率良く前記被処理水に印加される一方、前記被処理水は前記対電極に直接々触しないので衛生的である。更に、本発明の微生物の不活化装置は、前記処理管が比較的軟質で、且つ紫外線を容易に透過させる高分子材（例えば、テフロン薄膜など）から成るので、前記不活化処理を一層促進させる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の微生物の不活化方法及び不活化装置の一実施態様について、添付した図面に基づき以下に詳述する。図１は本発明の微生物の不活化方法を実施するための不活化装置の第一の実施態様を示すブロック図であるが、その前に本発明の微生物の不活化方法及び不活化装置の第一の実施態様の基礎となる不活化実験方法を図６を参照して説明する。
本発明の微生物の不活化実験方法は、図６に示した不活化実験装置５０を用いて、高電圧パルス電源２より上方開口部を有するステンレス製放電セル４ａの胴部に対設した対電極３から前記放電セル４ａ内に滴下した被処理水中にパルス放電を行い、該被処理水中に含まれる前記微生物を不活化処理したものである。
【００３５】
前記被処理水は、２．５％の二クロム酸液に保存したクリプトスポリジウム・オーシストを４回遠心沈殿に洗浄後、リン酸緩衝液に懸濁させて、２．７５×１０8 個／１００ミリリットルの濃度にした２００μリットルの前記クリプトスポリジウム・オーシスト溶液を前記放電セル４ａ内に１００ミリリットルの精製水と共に滴下し（５．４×１０7 個／１００ミリリットル）、前記対電極３からパルス放電した。
前記パルス放電の条件は以下の通りであった。
パルス電圧；  ４８０kV（パルスエネルギー；８kJ/pulse）
パルス放電回数；  １、２、５、２０
対電極直径（ＯＤ）；  ５ｍｍ
対電極間隔（ｄ）；  １０ｍｍ
対電極の絶縁材；  テフロン棒
対電極のシール材；  Ｏリング
【００３６】
前記パルス放電による微生物を不活化処理後、処理済水を濃縮して顕微鏡で前記クリプトスポリジウム・オーシストの個数を調べ、更に、コントロールを含め免疫不全マウスに投与した。前記処理済水のオーシストの個数及びマウス投与条件は下記の通りであった。
▲１▼パルス放電１回後の被処理水； 6.7×107個/ミリリットル×0.7ミリリットル
マウス投与量； 0.15ミリリットル(＝107個)を各マウス３匹に
▲２▼パルス放電２回後の被処理水； 4.8×107個/ミリリットル×0.7ミリリットル
マウス投与量； 0.21ミリリットル(＝107個)を各マウス２匹に
▲３▼パルス放電５回後の被処理水； 4.7×107個/ミリリットル×0.5ミリリットル
マウス投与量； 0.15ミリリットル(＝7×106個)を各マウス２匹に
▲４▼パルス放電20回後の被処理水； 1.8×107個/ミリリットル×0.5ミリリットル
マウス投与量； 0.15ミリリットル(＝3×106個)を各マウス２匹に
▲５▼コントロール              ； 103個を各マウス３匹に投与
【００３７】
次に、前記マウスの糞便中の前記クリプトスポリジウム・オーシストの個数を計数することで前記パルス放電処理効果を判定した。その判定結果は下記の通りであった。
▲１▼パルス放電１回後の被処理水；
マウスから検出された前記クリプトスポリジウム・オーシストの投与２７日後の平均個数は、6.09×107個であり、コントロールのマウスと同程度の感染が認められた。なお、この検出個数は、１回のパルス放電処理で４桁（103/107）の不活化率を得ることを意味する。
▲２▼〜▲４▼パルス放電２回後〜２０回後の被処理水；
マウスから前記クリプトスポリジウム・オーシストが全く検出されなかった。
▲５▼コントロール；
マウスから検出された前記クリプトスポリジウム・オーシストの投与２７日後の平均個数は、6.23×103個であった。
【００３８】
以上の結果から、前記パルス放電処理方式が有効であることが確認され、更に、図６に示したように、容積が比較的大きな放電セル４ａ内に底部から例えば、酸素、空気、オゾン、希ガス等の気体Ｇ、過酸化水素あるいは二酸化チタンの微粒子等の光触媒の微粒子を前記被処理水に注入すると、前記気体Ｇがより多く紫外線やラジカルを発生させて前記不活化処理を促進させると共に、前記気体Ｇの泡表面あるいは内部を電流が通過し、その結果、一層低い電圧で前記パルス放電を行うことができる。また、前記過酸化水素あるいは光触媒の微粒子がより多く前記紫外線やラジカルを発生させ、前記不活化処理を促進させることが確認された。
【００３９】
前述した不活化実験結果を踏まえて具体化された図１に示す本発明の微生物不活化装置１は、各高電圧パルス電源２より縦長の各処理タンク４の縦長胴部に対設した対電極３から前記縦長の処理タンク４内に供給された被処理水Ｗ1 中にパルス放電を行い、該被処理水Ｗ1 中に含まれる前記微生物を不活化処理する。
【００４０】
前記電圧パルス電源２から前記対電極３を経て前記被処理水Ｗ1 中に印加される前記パルス放電は、電圧条件が５０kV以上、好ましくは５０〜５００kV、パルス時間幅が０．１〜１００μＳ、繰り返し周波数が１０Ｈz 以下に設定される。更に好ましくは電圧条件が５０〜２５０kV、パルス時間幅が１〜１０μＳ、繰り返し周波数が１Ｈz 以下に設定される。なお、前記電圧パルス電源２から前記対電極３に至る回路の一部がアース端子Ｅに接続されている。
【００４１】
前記縦長の処理タンク４は，底部となる下方端面の略中央から該処理タンク４内に前記被処理水Ｗ1 が供給されるように、給水ポンプＰに連結された給水管５に給水バルブＶ1 を介して接続される一方、上方端面の略中央から処理済水Ｗ2 が排出するように、排水バルブＶ2 を介して排水管６に接続される。
従って、前記縦長の処理タンク４の底部から供給された前記被処理水Ｗ1 は、略垂直状態で上昇する流体となって前記対電極３間を略直交するように導入される。
【００４２】
図１に示した本発明の微生物の不活化装置１は、前記被処理水Ｗ1 をバッチ方式で不活化処理することを前提として構成したものであり、前記処理タンク４の稼働台数を前記被処理水Ｗ1 の処理量に応じて適宜変更して対処することを特徴とするものである。
即ち、前記処理済水Ｗ2 を断続的に少量を排出することが許容される場合、例えば一台の処理タンク４を稼働させる。先ず、前記排水バルブＶ2 を閉め、前記給水バルブＶ1 を開けて前記処理タンク４を前記被処理水Ｗ1 で満たした後、前記給水バルブＶ1 を閉めて、前記電圧パルス電源２から前記対電極３を経て前記被処理水Ｗ1 中に前記パルス放電を所定時間行い、該パルス放電によって発生した衝撃波、紫外線、ラジカル及びオゾンにより該被処理水Ｗ1 中に含まれている前記微生物を不活化処理する。
【００４３】
特に、前記紫外線、ラジカル及びオゾンと前記衝撃波との相乗効果によって前記微生物の不活化処理効果を一層向上させる。なお、前記縦長の処理タンク４の底部、あるいは前記給水バルブＶ1 と前記処理タンク４の底部との間の給水管に接続した枝管から例えば、酸素、空気、オゾン、希ガス等の気体Ｇ、過酸化水素あるいは二酸化チタンの微粒子等の光触媒の微粒子を前記被処理水Ｗ1 に注入すると、前記対電極３間の前記被処理水流体Ｗ1 の垂直浮上性が前記気体Ｇの泡によって一層向上し、前記気体Ｇがより多く前記紫外線やラジカルを発生させて前記不活化処理を促進させると共に、前記気体Ｇの泡表面あるいは内部を電流が通過し、その結果、一層低い電圧で前記パルス放電を行うことができる。また、前記過酸化水素あるいは光触媒の微粒子がより多く前記紫外線やラジカルを発生させ、前記不活化処理を促進させる。
【００４４】
前述したように縦長の処理タンク４に充満した被処理水流体Ｗ1 がパルス放電によって微生物の不活化処理がなされて、所望する処理済水Ｗ2 がえられると、前記排水バルブＶ2 を開け、前記処理タンク４内の前記処理済水Ｗ2 を前記排水管６に連結した吸引手段（図示せず）によってタンク外に排出させる。
また、前記処理済水Ｗ2 を連続して多量に排出することが要求される場合、複数台の前記縦長の処理タンク４を稼働させ、且つそれらの稼働タイミングを適宜調整することによって、前記縦長の各処理タンク４からの前記処理済水Ｗ2 の排出を連続的に行う。
【００４５】
なお、前記処理済水Ｗ2 を連続して多量に排出することが要求される場合、前記縦長の処理タンク４の胴部に複数対の前記対電極３を対設して、処理タンク一台当たりの不活化処理能力を増加させることによって、前記縦長の処理タンク４の据付け総数を減少させるように変更することも可能である。
【００４６】
図２は本発明の微生物の不活化方法を実施するための不活化装置の第二の実施態様を示すブロック図である。第二の実施態様における微生物の不活化装置１０は、前記縦長の処理タンク４の実施態様と同様にバッチ方式で不活化処理するタイプであるが、前記処理タンク４が横長に構成されて、該処理タンク４内を前記被処理水Ｗ1 が略水平状態で流動するので、装置全体の据付け高さが比較的低く保たれて、保守及び操作性を良好に保たれることを特徴とするものである。また、タンクヘッドが低いので前記処理済水Ｗ2 の排出も容易になる。
【００４７】
なお、前記横長の処理タンク４の下方胴部、あるいは下方胴部に位置する前記一方の対電極３の先端より前記気体Ｇ、過酸化水素あるいは二酸化チタンの微粒子等の光触媒の微粒子を前記被処理水Ｗ1 に注入すると、前記気体Ｇあるいは過酸化水素が略水平状態で流動する前記被処理水Ｗ1 に対して一層迅速に反応すると共に、前記気体Ｇの泡表面あるいは内部を電流が通過し、その結果、一層低い電圧で前記パルス放電を行うことができる。また、前記過酸化水素あるいは光触媒の微粒子がより多く前記紫外線やラジカルを発生させ、前記不活化処理を促進させる。
【００４８】
図３は本発明の微生物の不活化方法を実施するための不活化装置の第三の実施態様を示すブロック図である。第三の実施態様における微生物の不活化装置２０は、第二の実施態様と同様に処理タンク４が横長に構成されて、該処理タンク４内を前記被処理水Ｗ1 が略水平状態で流動する一方、前記横長の処理タンク４の胴部に複数対の前記対電極３を対設し、且つ前記排水バルブＶ2 を除去して前記処理タンク４の端部を前記排水管６に直接連結して成っている。
前記微生物の不活化装置２０は、前記排水管側６が常時開放され、複数対の前記対電極３によって不活化処理能力が増強されたので、連続稼働モードで前記処理済水Ｗ2 を連続して多量に排出する。また、タンクヘッドが低いので装置全体の据付け高さが比較的低く保たれて、保守及び操作性を良好に保つ。
【００４９】
図４は本発明の微生物の不活化方法を実施するための不活化装置の第四の実施態様を示すブロック図である。第四の実施態様における微生物の不活化装置３０は、前記処理タンク４が楕円形中空体に構成され、該処理タンク４の楕円形両端面の一方の焦点Ｆ1 に前記対電極３を対設し、前記被処理水Ｗ1 が前記処理タンク３内を充満させずに貫流するように処理管７を他方の焦点Ｆ2 に配設して成っている。
楕円形中空体の一方の焦点Ｆ1 に対電極３を、他方の焦点Ｆ2 に処理管７を配設する理由は、楕円形中空体の一方の焦点Ｆ1 で発生した衝撃波は全方向に伝搬するが、楕円形中空体の壁面で反射し、他方の焦点Ｆ2 で集束する。つまり、一焦点に処理管を配設することで衝撃波のエネルギーを集中させ、効率よく被処理水に伝えることができるのである。
従って、前記一方の焦点Ｆ1 における前記パルス放電によって発生する前記衝撃波が、前記処理管７を透過して効率良く前記被処理水Ｗ1 に印加される一方、前記被処理水Ｗ1 は前記対電極３に直接々触しないので衛生的である。更に、前記処理管７が比較的軟質で、且つ紫外線を容易に透過させる高分子材（例えば、テフロン薄膜など）から成るので、前記不活化処理を一層促進させる。
【００５０】
図５は本発明の微生物の不活化方法を実施するための不活化装置の第五の実施態様を示すブロック図である。第五の実施態様における微生物の不活化装置４０は、処理タンク４が膜分離手段８を内蔵し、対電極３が前記膜分離手段８の濃縮水側の前記処理タンク４周壁に対設されるので、前記膜分離手段８によって濃縮された前記被処理水Ｗ1 に対する前記パルス放電により、一層効率良く前記微生物を不活化処理する。膜分離手段８として使用する膜は適宜選択されるが、通常、精密ろ過膜、限外ろ過膜等が好ましく用いられる。
また、前記処理タンク４を横長に構成し、該処理タンク４の胴部に対設され、且つ下方に位置する前記一方の対電極３の先端より前記気体Ｇ、過酸化水素あるいは二酸化チタンの微粒子等の光触媒の微粒子を前記被処理水Ｗ1 に注入すると、前記気体Ｇの泡表面あるいは内部を電流が通過し、その結果、一層低い電圧で前記パルス放電を行うことができる。また、前記過酸化水素あるいは光触媒の微粒子がより多く前記紫外線やラジカルを発生させ、前記不活化処理を促進させる。
【００５１】
【発明の効果】
以上、記述した本発明の微生物の不活化方法及び不活化装置は、以下に記すような新規な効果を奏するものである。即ち、本発明の微生物の不活化方法は、前記処理タンク内に供給された前記被処理水中に、該被処理水の絶縁破壊電圧以上の電圧（例えば、５０kV以上の電圧）でパルス放電を行うので、該パルス放電による瞬間的な高温、高圧のプラズマが形成されて、衝撃波、紫外線、ラジカル及びオゾンが発生し、非加熱で耐性菌を生成することなく、前記被処理水中の微生物を効率良く不活化処理することが可能になった。
【００５２】
更に、本発明の微生物の不活化方法は、前記被処理水中に前記気体を注入しながら前記パルス放電を行うので、前記気体がより多く前記紫外線やラジカルを発生させ、前記不活化処理を促進させることが可能になった。
【００５３】
更に、本発明の微生物の不活化方法は、前記被処理水中に前記過酸化水素を注入しながら前記パルス放電を行うので、前記過酸化水素がより多く前記紫外線やラジカルを発生させ、前記不活化処理を促進させることが可能になった。
【００５４】
更に、本発明の微生物の不活化方法は、前記被処理水中に前記光触媒の微粒子を注入しながら前記パルス放電を行うので、前記光触媒の微粒子が前記紫外線によってより多くのラジカルを発生させることが可能になった。
【００５５】
更に、本発明の微生物の不活化装置は、被処理水中の微生物不活化装置であって、不活化処理が行われる処理タンクと、該処理タンクの壁部に互いに対向して配置される少なくとも一対の対電極とを具備し、前記被処理水を前記対電極間に流通させるように構成さて成るので、前記処理タンクあるいは前記対電極の稼働台数を前記被処理水の処理量に応じて適宜設定して、前記各処理タンクのバッチ方式順次切替え稼働あるいは連続方式稼働によって処理済水を連続的に排出させることが可能になった。
【００５６】
更に、本発明の微生物の不活化装置は、前記処理タンクが縦長に構成されて、該処理タンク内を前記被処理水が略垂直状態で上昇するので、該被処理水の流体が前記対電極間を略直交するように導入されて、前記パルス放電効果を一層向上させることが可能になった。
【００５７】
更に、本発明の微生物の不活化装置は、前記縦長の処理タンク内を略垂直状態で上昇する前記被処理水中に該処理タンクの底部より前記気体、過酸化水素あるいは二酸化チタンの微粒子等の光触媒の微粒子を注入するので、前記対電極間の前記被処理水流体の垂直浮上性が前記気体の泡によって一層向上し、前記気体がより多く前記紫外線やラジカルを発生させて前記不活化処理を促進させると共に、前記気体の泡表面あるいは内部を電流が通過し、その結果、一層低い電圧で前記パルス放電を行うことができる。また、前記過酸化水素あるいは光触媒の微粒子がより多く前記紫外線やラジカルを発生させ、前記不活化処理を促進させることが可能になった。
【００５８】
更に、本発明の微生物の不活化装置は、前記処理タンクが横長に構成されて、該処理タンク内を前記被処理水が略水平状態で流動するので、特に複数対の前記対電極を前記処理タンクの胴部に対設して、連続方式稼働によって前記処理済水を連続的に排出させる場合、装置全体の据付け高さが比較的低く保たれて、保守及び操作性を良好に保つことが可能になった。
【００５９】
更に、本発明の微生物の不活化装置は、前記横長の処理タンク内を略水平状態で流動する前記被処理水中に該処理タンクの下方より前記気体、過酸化水素あるいは二酸化チタンの微粒子等の光触媒の微粒子を注入するので、前記気体の泡表面あるいは内部を電流が通過し、その結果、一層低い電圧で前記パルス放電を行うことができる。また、前記過酸化水素あるいは光触媒の微粒子がより多く前記紫外線やラジカルを発生させ、前記不活化処理を促進させることが可能になった。
【００６０】
更に、本発明の微生物の不活化装置は、前記横長の処理タンクの胴部に対設され、且つ下方に位置する前記一方の対電極の先端より前記気体あるいは過酸化水素を注入するので、前記気体あるいは過酸化水素が略水平状態で流動する前記被処理水に対して一層迅速に反応させることが可能になった。
【００６１】
更に、本発明の微生物の不活化装置は、前記処理タンクが前記膜分離手段を内蔵し、前記対電極が前記膜分離手段の濃縮水側の前記処理タンク周壁に対設されるので、前記膜分離手段によって濃縮された前記被処理水に対する前記パルス放電により、一層効率良く前記微生物を不活化処理することが可能になった。
【００６２】
更に、本発明の微生物の不活化装置は、前記処理タンクが横長に構成され、該処理タンクの胴部に対設され、且つ下方に位置する前記一方の対電極の先端より気体、過酸化水素あるいは二酸化チタンの微粒子等の光触媒の微粒子を注入するので、前記気体の泡表面あるいは内部を電流が通過し、その結果、一層低い電圧で前記パルス放電を行うことができる。また、前記過酸化水素あるいは光触媒の微粒子がより多く前記紫外線やラジカルを発生させ、前記不活化処理を促進させることが可能になった。
【００６３】
更に、本発明の微生物の不活化装置は、前記処理タンクが前記楕円形中空体に構成され、該処理タンクの楕円形両端面の前記一方の焦点に前記対電極を対設し、前記被処理水が前記処理タンク内を充満せずに貫流するように前記処理管を前記他方の焦点に配設して成るので、前記パルス放電によって発生する前記衝撃波が前記処理管を透過して効率良く前記被処理水に印加される一方、前記被処理水は前記対電極に直接々触しないので衛生的である。
更に、本発明の微生物の不活化装置は、前記処理管が比較的軟質で、且つ紫外線を容易に透過させる高分子材から成るので、前記不活化処理を一層促進させることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の微生物の不活化方法を実施するための不活化装置の第一の実施態様を示すブロック図である。
【図２】本発明の微生物の不活化方法を実施するための不活化装置の第二の実施態様を示すブロック図である。
【図３】本発明の微生物の不活化方法を実施するための不活化装置の第三の実施態様を示すブロック図である。
【図４】本発明の微生物の不活化方法を実施するための不活化装置の第四の実施態様を示すブロック図である。
【図５】本発明の微生物の不活化方法を実施するための不活化装置の第五の実施態様を示すブロック図である。
【図６】本発明の微生物の不活化方法を実験するための不活化実験装置のを示すブロック図である。
【符号の説明】
１          本発明の第一の実施態様における微生物の不活化装置
１０        本発明の第二の実施態様における微生物の不活化装置
２０        本発明の第三の実施態様における微生物の不活化装置
３０        本発明の第四の実施態様における微生物の不活化装置
４０        本発明の第五の実施態様における微生物の不活化装置
２          高電圧パルス電源
３          対電極
４          処理タンク
４ａ        放電セル
５          給水管
６          排水管
７          処理管
８          膜分離手段
Ｗ1         被処理水
Ｇ          気体
Ｗ1 ＋Ｇ    被処理水と気体の混合流体
Ｗ2         処理済水
Ｖ1         給水バルブ
Ｖ2         排水バルブ
Ｐ          給水ポンプ
Ｅ          アース
ｄ          対電極間隔
ＯＤ        対電極直径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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