(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と、少なくとも微生物を収集可能な導電体とを被処理水の流路中に浸漬し、該導電体に正電位を印加し、且つ、前記電極に負電位を印加して前記微生物を前記導電体に吸着する第１の処理ステップと、
該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記導電体と前記電極に印加する電位の極性をそのままで、当該導電体と電極に印加する電位を上昇させて前記被処理水の電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、
該第２の処理ステップの終了後、前記被処理水の存在下、前記電極と導電体間に交流電圧を印加する第３の処理ステップとを含むことを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
電極と、少なくとも微生物を収集可能な導電体とを被処理水の流路中に浸漬し、該導電体に正電位を印加し、且つ、前記電極に負電位を印加して前記微生物を前記導電体に吸着する第１の処理ステップと、
該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記導電体と前記電極に印加する電位の極性を反転させ、当該導電体と電極に印加する電位を上昇させて前記被処理水の電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、
該第２の処理ステップの終了後、前記被処理水の存在下、前記電極と導電体間に交流電圧を印加する第３の処理ステップとを含むことを特徴とする水処理方法。
【請求項３】
前記第３の処理ステップにおいて、前記被処理水をヒータにて加熱することを特徴とする請求項１又は請求項２の水処理方法。
【請求項４】
電極と、少なくとも微生物を収集可能な導電体とを被処理水の流路中に浸漬し、該導電体に正電位を印加し、且つ、前記電極に負電位を印加して前記微生物を前記導電体に吸着する第１の処理ステップと、
該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記導電体と前記電極に印加する電位の極性をそのままで、当該導電体と電極に印加する電位を上昇させて前記被処理水の電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、
該第２の処理ステップの終了後、前記被処理水をヒータにて加熱する第３の処理ステップとを含むことを特徴とする水処理方法。
【請求項５】
電極と、少なくとも微生物を収集可能な導電体とを被処理水の流路中に浸漬し、該導電体に正電位を印加し、且つ、前記電極に負電位を印加して前記微生物を前記導電体に吸着する第１の処理ステップと、
該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記導電体と前記電極に印加する電位の極性を反転させ、当該導電体と電極に印加する電位を上昇させて前記被処理水の電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、
該第２の処理ステップの終了後、前記被処理水をヒータにて加熱する第３の処理ステップとを含むことを特徴とする水処理方法。
【請求項６】
前記第３の処理ステップにおいては前記電極と導電体への電位の印加を停止することを特徴とする請求項４又は請求項５の水処理方法。
【請求項７】
前記第３の処理ステップの終了後、前記導電体及び前記電極が浸漬されている前記被処理水を排出する処理ステップを含むことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６の水処理方法。
【請求項８】
前記導電体を多孔質体としたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７の水処理方法。
【請求項９】
前記導電体を炭素繊維にて構成したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７又は請求項８の水処理方法。
【請求項１０】
前記導電体を構成する炭素繊維は、貴金属が付加されていることを特徴とする請求項９の水処理方法。
【請求項１１】
前記第３の処理ステップにおいて、前記電極及び導電体のうちの一方で塩素及び／又はオゾンを発生させ、他方では活性酸素を発生させることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項７、請求項８、請求項９又は請求項１０の水処理方法。
【請求項１２】
前記電極は、貴金属が付加されていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０又は請求項１１の水処理方法。
【請求項１３】
被処理水の流路中に浸漬される電極と、
少なくとも微生物を収集可能とされ、前記被処理水の流路中に浸漬される導電体と、
前記電極及び導電体への電位の印加を制御すると共に、前記被処理水の流通を制御可能とされた制御装置とを備え、
該制御装置は、前記被処理水を流通させている状態で前記導電体に正電位を印加し、且つ、前記電極に負電位を印加して前記微生物を前記導電体に吸着する第１の処理ステップと、該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記導電体と前記電極に印加する電位の極性をそのままで、当該導電体と電極に印加する電位を上昇させて前記被処理水の電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、該第２の処理ステップの終了後、前記被処理水の存在下、前記電極と導電体間に交流電圧を印加する第３の処理ステップとを実行することを特徴とする水処理装置。
【請求項１４】
被処理水の流路中に浸漬される電極と、
少なくとも微生物を収集可能とされ、前記被処理水の流路中に浸漬される導電体と、
前記電極及び導電体への電位の印加を制御すると共に、前記被処理水の流通を制御可能とされた制御装置とを備え、
該制御装置は、前記被処理水を流通させている状態で前記導電体に正電位を印加し、且つ、前記電極に負電位を印加して前記微生物を前記導電体に吸着する第１の処理ステップと、該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記導電体と前記電極に印加する電位の極性を反転させ、当該導電体と電極に印加する電位を上昇させて前記被処理水の電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、該第２の処理ステップの終了後、前記被処理水の存在下、前記電極と導電体間に交流電圧を印加する第３の処理ステップとを実行することを特徴とする水処理装置。
【請求項１５】
前記被処理水を加熱するためのヒータを設けると共に、前記制御装置は、前記第３の処理ステップにおいて前記ヒータに通電することを特徴とする請求項１３又は請求項１４の水処理装置。
【請求項１６】
被処理水の流路中に浸漬される電極と、
少なくとも微生物を収集可能とされ、前記被処理水の流路中に浸漬される導電体と、
前記被処理水を加熱するためのヒータと、
前記電極及び導電体への電位の印加と前記ヒータへの通電を制御すると共に、前記被処理水の流通を制御可能とされた制御装置とを備え、
該制御装置は、前記被処理水を流通させている状態で前記導電体に正電位を印加し、且つ、前記電極に負電位を印加して前記微生物を前記導電体に吸着する第１の処理ステップと、該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記導電体と前記電極に印加する電位の極性をそのままで、当該導電体と電極に印加する電位を上昇させて前記被処理水の電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、該第２の処理ステップの終了後、前記ヒータに通電して前記被処理水を加熱する第３の処理ステップとを実行することを特徴とする水処理装置。
【請求項１７】
被処理水の流路中に浸漬される電極と、
少なくとも微生物を収集可能とされ、前記被処理水の流路中に浸漬される導電体と、
前記被処理水を加熱するためのヒータと、
前記電極及び導電体への電位の印加と前記ヒータへの通電を制御すると共に、前記被処理水の流通を制御可能とされた制御装置とを備え、
該制御装置は、前記被処理水を流通させている状態で前記導電体に正電位を印加し、且つ、前記電極に負電位を印加して前記微生物を前記導電体に吸着する第１の処理ステップと、該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記導電体と前記電極に印加する電位の極性を反転させ、当該導電体と電極に印加する電位を上昇させて前記被処理水の電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、該第２の処理ステップの終了後、前記ヒータに通電して前記被処理水を加熱する第３の処理ステップとを実行することを特徴とする水処理装置。
【請求項１８】
前記第３の処理ステップにおいては前記電極と導電体への電位の印加を停止することを特徴とする請求項１６又は請求項１７の水処理装置。
【請求項１９】
前記導電体の上方の被処理水流出側に前記電極を設け、前記導電体の下方の被処理水流入側に前記ヒータを設けると共に、前記導電体の下方から上方に当該導電体を迂回する前記被処理水のバイパス経路を設けたことを特徴とする請求項１５、請求項１６、請求項１７又は請求項１８の水処理装置。
【請求項２０】
前記バイパス経路には前記導電体の下方から上方に前記被処理水を搬送するポンプを設け、前記制御装置は、前記第３の処理ステップにおいて前記ポンプを運転することを特徴とする請求項１９の水処理装置。
【請求項２１】
前記導電体の下面が前記バイパス経路の入口に向けて高くなるよう傾斜させたことを特徴とする請求項１９又は請求項２０の水処理装置。
【請求項２２】
前記第３の処理ステップの終了後、前記導電体及び前記電極が浸漬されている前記被処理水を排出する処理ステップを含むことを特徴とする請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１８、請求項１９、請求項２０又は請求項２１の水処理装置。
【請求項２３】
前記導電体を多孔質体としたことを特徴とする請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１８、請求項１９、請求項２０、請求項２１又は請求項２２の水処理装置。
【請求項２４】
前記導電体を炭素繊維にて構成したことを特徴とする請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１８、請求項１９、請求項２０、請求項２１、請求項２２又は請求項２３の水処理装置。
【請求項２５】
前記導電体を構成する炭素繊維は、貴金属が付加されていることを特徴とする請求項２４の水処理装置。
【請求項２６】
前記第３の処理ステップにおいて、前記電極及び導電体のうちの一方で塩素及び／又はオゾンを発生させ、他方では活性酸素を発生させることを特徴とする請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１９、請求項２０、請求項２１、請求項２２、請求項２３、請求項２４又は請求項２５の水処理装置。
【請求項２７】
前記電極は、貴金属が付加されていることを特徴とする請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１８、請求項１９、請求項２０、請求項２１、請求項２２、請求項２３、請求項２４、請求項２５又は請求項２６の水処理装置。
【請求項２８】
栽培床に養液を供給して植物栽培を行なう水耕栽培システムであって、前記栽培床から出た２次養液を当該栽培床に再循環させる経路を設け、この経路中に請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１８、請求項１９、請求項２０、請求項２１、請求項２２、請求項２３、請求項２４、請求項２５、請求項２６又は請求項２７の水処理装置を介設したことを特徴とする水耕栽培システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飲食用水や、水耕栽培、或いは、養魚場などから出る排水などの水（被処理水）を殺菌処理するための方法及び装置、それを用いた水耕栽培システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば貯水槽などに貯留された水道水などの飲食用水中に含まれる細菌やカビ、原虫などの微生物を除去する場合、従来ではこれら微生物を収集可能な多孔質のフィルタ材を流水路中に配設し、このフィルタ材に微生物を固着させることによって、浄化する方法が採られていた。
【０００３】
また、これに加えて飲食用水中に電極を挿入して電気分解することにより、塩素やオゾンを発生させ、これらの殺菌作用によって飲食用水中に含まれる微生物を死滅させるものもあった。
【０００４】
一方、水耕栽培では、栽培床に作物の栽培に好適な割合で肥料を水に溶解した養液を循環させ、栽培床に植え付けられた作物を好適に生育させている。しかし、養液を循環させた栽培床の中はフザリウム菌（カビの一種）などの病原菌の繁殖に好適な環境であり、栽培床中にフザリウム菌が繁殖すると作物の根を傷め作物を枯らしてしまう。このため、養液をヒータで加熱したり、養液の循環経路中に透光性のジャケットに内装した紫外線或いはオゾンにて養液中に含まれる病原菌を滅菌させる構造の装置が実施されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなフィルタ材はその表面に形成された微細な孔に微生物を受け止めて収集するものであるため、微生物が係るフィルタ材の表面に衝突し、或いは、その近傍を通過しなければ固着できない。そのため、微生物の固着効果にも限界があった。
【０００６】
また、このようにフィルタ材には微生物が固着されるため、やがては飽和状態となって微生物を流水路中に放出するようになる。そこで、フィルタ材を加熱するなどして固着した微生物を死滅させることが考えられるが、微生物には熱に対する耐性があるものもあり、殺菌効果を確実とするには比較的高温にフィルタ材を加熱しなければならなかった。
【０００７】
また、水耕栽培で栽培床中に繁殖する病原菌の滅菌を行なうために養液を加熱していたが、加熱した養液をそのまま使用すると植物が枯れてしまうため加熱した養液を冷却する冷却装置も必要になる。このため、養液の加熱、冷却に大量のエネルギーを使用しなければならない問題があった。また、紫外線やオゾンを用いて養液中に含まれる病原菌を殺菌すると、養液中に含まれる鉄やマンガン濃度を低下させてしまう問題もあった。
【０００８】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、飲食用水や排水中の微生物の除去効果を著しく改善することができる水処理方法、水処理装置及びそれを用いた水耕栽培システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、請求項１の発明の水処理方法は、電極と、少なくとも微生物を収集可能な導電体とを被処理水の流路中に浸漬し、該導電体に正電位を印加し、且つ、前記電極に負電位を印加して前記微生物を前記導電体に吸着する第１の処理ステップと、該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記導電体と前記電極に印加する電位の極性をそのままで、当該導電体と電極に印加する電位を上昇させて前記被処理水の電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、該第２の処理ステップの終了後、前記被処理水の存在下、前記電極と導電体間に交流電圧を印加する第３の処理ステップとを含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明の水処理方法は、電極と、少なくとも微生物を収集可能な導電体とを被処理水の流路中に浸漬し、該導電体に正電位を印加し、且つ、前記電極に負電位を印加して前記微生物を前記導電体に吸着する第１の処理ステップと、該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記導電体と前記電極に印加する電位の極性を反転させ、当該導電体と電極に印加する電位を上昇させて前記被処理水の電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、  該第２の処理ステップの終了後、前記被処理水の存在下、前記電極と導電体間に交流電圧を印加する第３の処理ステップとを含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明の水処理方法は、上記各発明の前記第３の処理ステップにおいて、前記被処理水をヒータにて加熱することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明の水処理方法は、電極と、少なくとも微生物を収集可能な導電体とを被処理水の流路中に浸漬し、該導電体に正電位を印加し、且つ、前記電極に負電位を印加して前記微生物を前記導電体に吸着する第１の処理ステップと、該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記導電体と前記電極に印加する電位の極性をそのままで、当該導電体と電極に印加する電位を上昇させて前記被処理水の電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、該第２の処理ステップの終了後、前記被処理水をヒータにて加熱する第３の処理ステップとを含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明の水処理方法は、電極と、少なくとも微生物を収集可能な導電体とを被処理水の流路中に浸漬し、該導電体に正電位を印加し、且つ、前記電極に負電位を印加して前記微生物を前記導電体に吸着する第１の処理ステップと、該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記導電体と前記電極に印加する電位の極性を反転させ、当該導電体と電極に印加する電位を上昇させて前記被処理水の電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、該第２の処理ステップの終了後、前記被処理水をヒータにて加熱する第３の処理ステップとを含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明の水処理方法は、請求項４又は請求項５に加えて前記第３の処理ステップにおいては前記電極と導電体への電位の印加を停止することを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明の水処理方法は、上記各発明に加えて前記第３の処理ステップの終了後、前記導電体及び前記電極が浸漬されている前記被処理水を排出する処理ステップを含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明の水処理方法は、上記各発明に加えて前記導電体を多孔質体としたことを特徴とする。
【００１７】
請求項９の発明の水処理方法は、上記各発明に加えて前記導電体を炭素繊維にて構成したことを特徴とする。
【００１８】
請求項１０の発明の水処理方法は、上記に加えて前記導電体を構成する炭素繊維は、貴金属が付加されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１の発明の水処理方法は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項７、請求項８、請求項９又は請求項１０の発明に加えて前記第３の処理ステップにおいて、前記電極及び導電体のうちの一方で塩素及び／又はオゾンを発生させ、他方では活性酸素を発生させることを特徴とする。
【００２０】
請求項１２の発明の水処理方法は、上記各発明に加えて前記電極は、貴金属が付加されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１３の発明の水処理装置は、被処理水の流路中に浸漬される電極と、少なくとも微生物を収集可能とされ、前記被処理水の流路中に浸漬される導電体と、前記電極及び導電体への電位の印加を制御すると共に、前記被処理水の流通を制御可能とされた制御装置とを備え、該制御装置は、前記被処理水を流通させている状態で前記導電体に正電位を印加し、且つ、前記電極に負電位を印加して前記微生物を前記導電体に吸着する第１の処理ステップと、該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記導電体と前記電極に印加する電位の極性をそのままで、当該導電体と電極に印加する電位を上昇させて前記被処理水の電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、該第２の処理ステップの終了後、前記被処理水の存在下、前記電極と導電体間に交流電圧を印加する第３の処理ステップとを実行することを特徴とする。
【００２２】
請求項１４の発明の水処理装置は、被処理水の流路中に浸漬される電極と、少なくとも微生物を収集可能とされ、前記被処理水の流路中に浸漬される導電体と、前記電極及び導電体への電位の印加を制御すると共に、前記被処理水の流通を制御可能とされた制御装置とを備え、該制御装置は、前記被処理水を流通させている状態で前記導電体に正電位を印加し、且つ、前記電極に負電位を印加して前記微生物を前記導電体に吸着する第１の処理ステップと、該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記導電体と前記電極に印加する電位の極性を反転させ、当該導電体と電極に印加する電位を上昇させて前記被処理水の電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、該第２の処理ステップの終了後、前記被処理水の存在下、前記電極と導電体間に交流電圧を印加する第３の処理ステップとを実行することを特徴とする。
【００２３】
請求項１５の発明の水処理装置は、請求項１３又は請求項１４の発明に加えて前記被処理水を加熱するためのヒータを設けると共に、前記制御装置は、前記第３の処理ステップにおいて前記ヒータに通電することを特徴とする。
【００２４】
請求項１６の発明の水処理装置は、被処理水の流路中に浸漬される電極と、少なくとも微生物を収集可能とされ、前記被処理水の流路中に浸漬される導電体と、前記被処理水を加熱するためのヒータと、前記電極及び導電体への電位の印加と前記ヒータへの通電を制御すると共に、前記被処理水の流通を制御可能とされた制御装置とを備え、該制御装置は、前記被処理水を流通させている状態で前記導電体に正電位を印加し、且つ、前記電極に負電位を印加して前記微生物を前記導電体に吸着する第１の処理ステップと、該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記導電体と前記電極に印加する電位の極性をそのままで、当該導電体と電極に印加する電位を上昇させて前記被処理水の電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、該第２の処理ステップの終了後、前記ヒータに通電して前記被処理水を加熱する第３の処理ステップとを実行することを特徴とする。
【００２５】
請求項１７の発明の水処理装置は、被処理水の流路中に浸漬される電極と、少なくとも微生物を収集可能とされ、前記被処理水の流路中に浸漬される導電体と、前記被処理水を加熱するためのヒータと、前記電極及び導電体への電位の印加と前記ヒータへの通電を制御すると共に、前記被処理水の流通を制御可能とされた制御装置とを備え、該制御装置は、前記被処理水を流通させている状態で前記導電体に正電位を印加し、且つ、前記電極に負電位を印加して前記微生物を前記導電体に吸着する第１の処理ステップと、該第１の処理ステップの終了後、前記被処理水の流通を停止すると共に、当該被処理水の存在下、前記導電体と前記電極に印加する電位の極性を反転させ、当該導電体と電極に印加する電位を上昇させて前記被処理水の電気分解を生起せしめる第２の処理ステップと、該第２の処理ステップの終了後、前記ヒータに通電して前記被処理水を加熱する第３の処理ステップとを実行することを特徴とする。
【００２６】
請求項１８の発明の水処理装置は、請求項１６又は請求項１７の発明に加えて前記第３の処理ステップにおいては前記電極と導電体への電位の印加を停止することを特徴とする。
【００２７】
請求項１９の発明の水処理装置は、請求項１５、請求項１６、請求項１７又は請求項１８の発明に加えて前記導電体の上方の被処理水流出側に前記電極を設け、前記導電体の下方の被処理水流入側に前記ヒータを設けると共に、前記導電体の下方から上方に当該導電体を迂回する前記被処理水のバイパス経路を設けたことを特徴とする。
【００２８】
請求項２０の発明の水処理装置は、上記に加えて前記バイパス経路には前記導電体の下方から上方に前記被処理水を搬送するポンプを設け、前記制御装置は、前記第３の処理ステップにおいて前記ポンプを運転することを特徴とする。
【００２９】
請求項２１の発明の水処理装置は、請求項１９又は請求項２０の発明に加えて前記導電体の下面が前記バイパス経路の入口に向けて高くなるよう傾斜させたことを特徴とする。
【００３０】
請求項２２の発明の水処理装置は、請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１８、請求項１９、請求項２０又は請求項２１の発明に加えて前記第３の処理ステップの終了後、前記導電体及び前記電極が浸漬されている前記被処理水を排出する処理ステップを含むことを特徴とする。
【００３１】
請求項２３の発明の水処理装置は、請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１８、請求項１９、請求項２０、請求項２１又は請求項２２の発明に加えて前記導電体を多孔質体としたことを特徴とする。
【００３２】
請求項２４の発明の水処理装置は、請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１８、請求項１９、請求項２０、請求項２１、請求項２２又は請求項２３の発明に加えて前記導電体を炭素繊維にて構成したことを特徴とする。
【００３３】
請求項２５の発明の水処理装置は、上記に加えて前記導電体を構成する炭素繊維は、貴金属が付加されていることを特徴とする。
【００３４】
請求項２６の発明の水処理装置は、請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１９、請求項２０、請求項２１、請求項２２、請求項２３、請求項２４又は請求項２５の発明に加えて前記第３の処理ステップにおいて、前記電極及び導電体のうちの一方で塩素及び／又はオゾンを発生させ、他方では活性酸素を発生させることを特徴とする。
【００３５】
請求項２７の発明の水処理装置は、請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１８、請求項１９、請求項２０、請求項２１、請求項２２、請求項２３、請求項２４、請求項２５又は請求項２６の発明に加えて前記電極は、貴金属が付加されていることを特徴とする。
【００３６】
請求項２８の発明の水耕栽培システムは、栽培床に養液を供給して植物栽培を行なう水耕栽培システムであって、前記栽培床から出た２次養液を当該栽培床に再循環させる経路を設け、この経路中に請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１８、請求項１９、請求項２０、請求項２１、請求項２２、請求項２３、請求項２４、請求項２５、請求項２６又は請求項２７の水処理装置を介設したことを特徴とする。
【００３７】
請求項１及び請求項１３の発明によれば、先ず第１の処理ステップで被処理水中に含まれる微生物は導電体に収集される。このとき、微生物は負電位に帯電していることから正電位とされた導電体に微生物は引き寄せられようになる。これにより、導電体への微生物の固着は円滑且つ効率的に行なわれる。
【００３８】
次に、第２の処理ステップでは被処理水の流通を停止して導電体と電極に印加する電位の極性をそのままで導電体と電極に印加する電位を上昇させ、被処理水の電気分解を行なうので、導電体の表面付近の被処理水のｐＨは低下し、酸性となって微生物周囲の被処理水のｐＨを、微生物の至適ｐＨから大幅にずらすことができる。また、導電体の表面で次亜塩素酸も同時に発生する。微生物は酵素で代謝を行なっているので、至適ｐＨから外れた被処理水で代謝異常を起こして増殖性及び耐熱性が大幅に低下する。これにより、より低い温度上昇で微生物を死滅させることが可能となる。また、この第２の処理ステップである程度次亜塩素酸による殺菌も行なわれる。
【００３９】
次に、第３の処理ステップでは電極と導電体間に交流電圧を印加するので、被処理水は発熱する。この発熱による温度上昇によって、導電体に固着され、被処理水が至適ｐＨから外れて代謝異常を起こしている微生物は死滅する。以上の作用により本発明によれば、飲食用水や排水などの被処理水を微生物の至適ｐＨから大きくずらすことにより微生物を低い温度上昇で効率的に固着・死滅させ、被処理水中の微生物の除去効果を著しく改善することができるようになる。
【００４０】
請求項２及び請求項１４の発明によれば、先ず第１の処理ステップで被処理水中に含まれる微生物が導電体に収集される。このとき、微生物は負電位に帯電していることから正電位とされた導電体に微生物は引き寄せられようになる。これにより、導電体への微生物の固着は円滑且つ効率的に行なわれる。
【００４１】
次に、第２の処理ステップでは被処理水の流通を停止して導電体と電極に印加する電位の極性を反転させて導電体と電極に印加する電位を上昇させ、被処理水の電気分解を行なっているので、導電体の表面付近の被処理水のｐＨは高くなり、アルカリ性となって微生物周囲の被処理水のｐＨを、微生物の至適ｐＨから大幅にずらすことができる。微生物は酵素で代謝を行なっているので、至適ｐＨがずれた被処理水で代謝異常を起こして増殖性及び耐熱性が大幅に低下する。これにより、より低い温度上昇で微生物を死滅させることが可能となる。
【００４２】
次に、第３の処理ステップでは電極と導電体間に交流電圧を印加するので、被処理水は発熱する。この発熱による温度上昇によって、導電体に固着され、被処理水が至適ｐＨがずれて代謝異常を起こしている微生物は死滅する。以上の作用により本発明によれば、飲食用水や排水などの被処理水中に含まれる微生物を効率的に固着・死滅させ、被処理水中の微生物の除去効果を著しく改善することができるようになる。
【００４３】
また、請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明の第３の処理ステップにおいて、前記被処理水をヒータにて加熱するので、被処理水は電極と導電体間に印加される交流電圧による発熱に加え、ヒータからの加熱によって迅速に温度上昇するようになる。これにより、導電体に固着された微生物をより迅速且つ効果的に死滅させることが可能となる。
【００４４】
請求項４及び請求項１６の発明によれば、先ず第１の処理ステップで被処理水中に含まれる微生物は導電体に収集される。このとき、微生物は負電位に帯電していることから正電位とされた導電体に微生物は引き寄せられようになる。これにより、導電体への微生物の固着は円滑且つ効率的に行なわれる。
【００４５】
次に、第２の処理ステップでは被処理水の流通を停止して導電体と電極に印加する電位の極性をそのままで導電体と電極に印加する電位を上昇させ、被処理水の電気分解を行なうので、導電体の表面付近の被処理水のｐＨは低下し、酸性となって微生物周囲の被処理水のｐＨを、微生物の至適ｐＨから大幅にずらすことができる。また、導電体の表面で次亜塩素酸も同時に発生する。微生物は酵素で代謝を行なっているので、至適ｐＨから外れた被処理水で代謝異常を起こして増殖性及び耐熱性が大幅に低下する。これにより、より低い温度上昇で微生物を死滅させることが可能となる。また、この第２の処理ステップである程度次亜塩素酸による殺菌も行なわれる。
【００４６】
次に、第３の処理ステップではヒータにて被処理水を加熱する。この加熱による被処理水の温度上昇によって、導電体に固着され、被処理水が至適ｐＨから外れて代謝異常を起こしている微生物は死滅する。以上の作用により本発明によれば、飲食用水や排水などの被処理水を微生物の至適ｐＨから大きくずらすことにより微生物を低い温度上昇で効率的に固着・死滅させ、被処理水中の微生物の除去効果を著しく改善することができるようになる。
【００４７】
請求項５及び請求項１７の発明によれば、先ず第１の処理ステップで被処理水中に含まれる微生物が導電体に収集される。このとき、微生物は負電位に帯電していることから正電位とされた導電体に微生物は引き寄せられようになる。これにより、導電体への微生物の固着は円滑且つ効率的に行なわれる。
【００４８】
次に、第２の処理ステップでは被処理水の流通を停止して導電体と電極に印加する電位の極性を反転させて導電体と電極に印加する電位を上昇させ、被処理水の電気分解を行なっているので、導電体の表面付近の被処理水のｐＨは高くなり、アルカリ性となって微生物周囲の被処理水のｐＨを、微生物の至適ｐＨから大幅にずらすことができる。微生物は酵素で代謝を行なっているので、至適ｐＨがずれた被処理水で代謝異常を起こして増殖性及び耐熱性が大幅に低下する。これにより、より低い温度上昇で微生物を死滅させることが可能となる。
【００４９】
次に、第３の処理ステップではヒータにて被処理水を加熱する。この加熱による被処理水の温度上昇によって、導電体に固着され、被処理水が至適ｐＨがずれて代謝異常を起こしている微生物は死滅する。以上の作用により本発明によれば、飲食用水や排水などの被処理水中に含まれる微生物を効率的に固着・死滅させ、被処理水中の微生物の除去効果を著しく改善することができるようになる。
【００５０】
請求項６及び請求項１８の発明によれば、請求項４、請求項５、請求項１６又は請求項１７に加えて、前記第３の処理ステップにおいては前記電極と導電体への電位の印加を停止するので、ヒータへの通電に伴って増加してしまう消費電力をできるだけ低減することが可能となる。
【００５１】
請求項１９の発明によれば、請求項１５、請求項１６、請求項１７又は請求項１８に加えて前記導電体の上方の被処理水流出側に前記電極を設け、前記導電体の下方の被処理水流入側に前記ヒータを設けているので、ヒータによる被処理水の加熱は円滑に行われる。また、前記導電体の下方から上方に当該導電体を迂回する前記被処理水のバイパス経路を設けたので、ヒータの発熱によって導電体の下方に発生する気泡をバイパス経路にて導電体の上方に移動させ、流出させることができるようになり、気泡が導電体下方に溜まって被処理水の処理が阻害される不都合を回避することが可能となる。
【００５２】
請求項２０の発明によれば、上記に加えて前記バイパス経路には前記導電体の下方から上方に前記被処理水を搬送するポンプを設け、前記制御装置は、前記第３の処理ステップにおいて前記ポンプを運転するので、ヒータの発熱時に導電体の下方に発生する気泡を、円滑に導電体の上方に搬送し、流出させることができるようになる。
【００５３】
請求項２１の発明によれば、請求項１９又は請求項２０に加えて前記導電体の下面が前記バイパス経路の入口に向けて高くなるよう傾斜させたので、導電体下方に発生した気泡がバイパス経路に入り易くなり、気泡の処理がより一層円滑化される。
【００５４】
請求項７及び請求項２２の発明によれば、上記各発明に加えて第３の処理ステップの終了後、導電体に収集されて死滅させられた微生物を洗い流せる。この場合、導電体及び電極が浸漬されている被処理水を排出するようにしているので、導電体及び電極に付着した微生物は流水によって容易に剥離させられる。これにより、導電体及び電極を清潔で綺麗に保つことができるようになる。
【００５５】
請求項８及び請求項２３の発明によれば、上記各発明に加えて導電体を多孔質体としたので、微生物の収集効果を著しく改善することができるようになり、請求項９及び請求項２４の発明によれば、それに加えて導電体を炭素繊維にて構成したので、第１の処理ステップにおける微生物の収集効果、並びに、第２の処理ステップにおける電気分解による被処理水のｐＨを微生物の至適ｐＨからずらす効果を向上させることができるようになる。
【００５６】
請求項１０及び請求項２５の発明によれば、上記に加えて導電体を構成する炭素繊維は、貴金属が付加されているので、炭素繊維である導電体の劣化を抑制し、長寿命化を図ると共に次亜塩素酸を効率よく発生させることができるようになる。
【００５７】
請求項１１及び請求項２６の発明によれば、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１９，請求項２０、請求項２１、請求項２３、請求項２４又は請求項２５の発明の前記第３の処理ステップにおいて、前記電極及び導電体のうちの一方で塩素及び／又はオゾンを発生させ、他方では活性酸素を発生させるので、第３の処理ステップで正電位となる電極と導電体の一方に電気分解により発生する塩素及び／又はオゾンと、負電位となる他方で電気分解により発生する活性酸素によっても、微生物を死滅させることができるようになる。
【００５８】
請求項１２及び請求項２７の発明によれば、上記各発明に加えて電極は、貴金属が付加されているので、電極における塩素及び／又はオゾン、活性酸素の発生効率を一層向上させることができるようになる。
【００５９】
請求項２８の発明によれば、栽培床に養液を供給して植物栽培を行なうもので、栽培床から出た２次養液を当該栽培床に再循環させる経路を設け、この経路中に請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１８、請求項１９、請求項２０、請求項２１、請求項２２、請求項２３、請求項２４、請求項２５、請求項２６又は請求項２７の水処理装置を介設しているので、栽培床の循環経路中に生存する病原菌の至適ｐＨを大幅にずらし代謝異常を起こさせた後加熱することによって病原菌を確実に死滅させることが可能となる。これにより、例えば従来のような養液を加熱する殺菌に対して大量のエネルギーも不要となる。従って、少ないエネルギーで栽培床内の病原菌を著しく低減させることができるようになるので、大幅な省エネルギー化を図ることができるようになるものである。
【００６０】
また、例えば従来のように殺菌剤及び紫外線などを用いて養液中に繁殖する病原菌の殺菌を行なっていないので、養液中に含まれる鉄やマンガン濃度の低下を抑制することが可能となり、循環経路中の病原菌の除去効果を著しく改善することが可能となる。これにより、栽培床で栽培する植物の鉄やマンガン欠乏症を防止することが可能となると共に、殺菌剤を用いた場合に起こり得る毒性物質の残留や蓄積による植物自体および植物を食した人畜への悪影響を阻止することができるようになる。従って、クリーンで衛生的な植物を栽培することができるようになるものである。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用した実施例としての水処理装置１のブロック図を示している。水処理装置１は、貯水槽に貯留されている飲食用水や、水耕栽培システムにて出る排水などの被処理水を導入する導入口２が下端部に設けられ、被処理水の排出口４が上端部に設けられた例えば円筒状のケース７と、このケース７内の上下方向の略中央部に隙間無く収納された導電体としての通水性のある炭素繊維８と、この炭素繊維８の上方のケース７内に離間して設けられた網状の電極１１と、炭素繊維８の下面に当接し、導通するように設けられた網状の電極１２などを備えている。
【００６２】
このケース７は垂直に立てた状態から略３０度傾斜して配置されている。また、ケース７の外面にはバイパス経路３が取り付けられ、炭素繊維８を迂回してその下方と上方のケース７内を連通している。前述の如くケース７が傾斜することにより傾斜している炭素繊維８の下面は、バイパス経路３の入口に向けて高く傾斜せられている。また、このバイパス経路３中にはポンプ６が介設されており、このポンプ６は運転されて炭素繊維８下方の被処理水を炭素繊維８の上方に搬送する。
【００６３】
また、炭素繊維８の下方の導入口２側のケース７内にはシーズヒータから成る電気ヒータ９が設けられており、通電されて発熱し、ケース７内の被処理水を加熱する。
【００６４】
そして、前記導入口２と排出口４が貯水槽からの水道管などの給水系１４中に接続される。また、導入口２の手前の給水系１４にはバルブ１６が介設されている。排出口４下流側となる給水系１４には流水バルブ２２が接続されると共に、給水系１４には水処理装置１を迂回するバイパス配管２０が接続されている。該バイパス配管２０はバルブ１６の上流側と、排出口４と流水バルブ２２間に接続されており、このバイパス配管２０にはバイパスバルブ２０Ａが介設されている。
【００６５】
また、導入口２とバルブ１６間には排水バルブ２１Ａが介設された排水管２１が接続され、この排水管２１の端部は排水溝（図示せず）に連通している。尚、１７はこれら電極１１、１２への電位の印加を制御すると共に、電気ヒータ９への通電とポンプ６の運転を制御し、前記バルブ１６、バイパスバルブ２０Ａ、排水バルブ２１Ａ、流水バルブ２２を開閉制御する制御装置としてのコントローラである。また、２３は炭素繊維８（若しくはケース７内の被処理水）の温度を検出する温度センサであり、コントローラ１７に接続されている。
【００６６】
前記炭素繊維８は多孔質の導電体であり、水処理装置１内を流通する被処理水のフィルタとして作用する。また、当該炭素繊維８と前記電極１１、電極１２（電極１２は炭素繊維８と導通し、ケース７内において炭素繊維８を挟んで電極１１と対峙している）は、その少なくとも表面にパラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）或いはタンタル（Ｔａ）などの貴金属が付加されている。
【００６７】
以上の構成で、次にコントローラ１７の動作について説明する。水処理装置１は例えば図１の如く飲食用水の給水系１４中に接続される。また、コントローラ１７は例えば汎用のマイクロコンピュータにて構成されており、予め設定されたプログラムに従い、以下に説明する第１の処理ステップ乃至第４の処理ステップを順次実行する。
【００６８】
（１）第１の処理ステップ
コントローラ１７は先ずバイパスバルブ２０Ａと排水バルブ２１Ａとを閉じ、バルブ１６と流水バルブ２２とを開放しており、これにより、水処理装置１のケース７内には導入口２から被処理水が流入し、次に被処理水は電極１２を通過して炭素繊維８に至り、内部を通過して電極１１に至る。そして、排出口４から流出する。これにより、電極１１及び１２、炭素繊維８は被処理水中に浸漬されるかたちとなる。また、被処理水中に含まれる細菌やカビなどの微生物は、炭素繊維８中を通過する過程でその表面に形成されている微細な孔に捕らえられ、または、炭素繊維８と微生物の親和性により、或いは、炭素繊維８のフィルタ作用により捕らえられて固着されていく。
【００６９】
一方、コントローラ１７は図２に示す如く炭素繊維８に導通する電極１２に正電位（＋）を印加する。これにより、炭素繊維８は正電位となる。また、電極１１には負電位（−）を印加する。尚、この場合に印加する電位は、水の電気分解が生じない程度の電位であり、被処理水の水質などに応じて決定する。また、図２のケース７内には被処理水が満たされているものとする。
【００７０】
ここで、微生物は一般的に負電位に帯電していることから正電位とされた炭素繊維８に微生物は引き寄せられようになる。従って、炭素繊維８内に流入した微生物は、炭素繊維８の表面に引き寄せられ、その微細な孔に円滑且つ効率的に固着されていく。
【００７１】
上記の如き第１の処理ステップを実行することにより、水処理装置１内を通過して排出口４から流出する被処理水は、微生物が炭素繊維８に固着されて除去された正常な飲食用水となる。この第１の処理ステップは飲食用水の供給が必要な期間中（例えば実施例の如き流水路では蛇口が開放されて給水している期間中。尚、後述する如き貯水槽ではタイマにより所定期間実行する）実行される。
【００７２】
そして、その後の飲食用水の供給を停止する期間（例えば実施例では蛇口が閉じられている期間、或いは、コントローラ１７にてバルブ１６と流水バルブ２２が閉じられている時間）にコントローラ１７は第２の処理ステップを実行する。
【００７３】
（２）第２の処理ステップ
この第２の処理ステップでは、コントローラ１７はバルブ１６と流水バルブ２２とを閉じる。これにより、水処理装置１のケース７内には被処理水が滞留（貯留）することになる。この状態で、コントローラ１７は炭素繊維８の電極１１、１２に印加する電位の極性をそのままで、両電極１１、１２に印加する電位を上昇させて被処理水の電気分解を生起せしめる。尚、この場合に印加する電位も、被処理水の水質などに応じて決定する。また、図２のケース７内も被処理水が満たされているものとする。
【００７４】
また、水処理装置１のケース７内に被処理水が滞留した状態で、炭素繊維８が正電位となることにより、炭素繊維８の表面付近の被処理水のｐＨは低下し、例えばｐＨ２程の酸性となる。ここで、微生物の至適ｐＨは一般的にｐＨ７近傍とされていることから、微生物は至適ｐＨから外れた被処理水中では代謝異常を起こし、増殖性及び耐熱性が大幅に低下してしまう。そして、前述の如く炭素繊維８に固着された微生物の周囲は酸性水となるため、通常は＋６０℃程まで耐えられる微生物の耐熱性は著しく低下するようになる。このように、飲食用水の供給を停止する期間（例えば実施例では蛇口が閉じられている期間）に被処理水の電気分解を生起せしめて、被処理水のｐＨを微生物の至適ｐＨから大幅に外す。また、この第２の処理ステップで次亜塩素酸の発生もあるため、この次亜塩素酸による殺菌もある程度行なわれている。
【００７５】
ここで、原虫のような微生物の場合には、タンパク質を変性・溶解させることが処理効率の向上に繋がる。そこで、係る微生物を多く含んだ被処理水の場合や正に帯電した微生物が多い場合には、上記第１の処理ステップ終了後、炭素繊維８の電位（電極１２の電位）と、電極１１の電位を反転させて次に説明するもう一つの第２の処理ステップを実行する。
【００７６】
（３）もう一つの第２の処理ステップ
この場合の第２の処理ステップではコントローラ１７は図３に示す如く炭素繊維８に導通する電極１２に負電位（−）を印加する。これにより、炭素繊維８は負電位となる。一方、電極１１には正電位（＋）を印加する。尚、この場合に印加する電位も、被処理水の水質などに応じて決定する。また、図３のケース７内も被処理水が満たされているものとする。
【００７７】
炭素繊維８が負電位となることにより、炭素繊維８の表面付近の被処理水のｐＨは上昇し、例えばｐＨ１１程のアルカリ性となる。これにより、炭素繊維８に固着された微生物の周囲はアルカリ性水となるため、原虫などの微生物のタンパク質が変性・溶解され、その耐性は低下する。これにより、第２の処理ステップの次に実行する第３の処理ステップにおける殺菌効果が向上することになる。そして、コントローラ１７は係る第２の処理ステップの被処理水の電気分解を所定時間行なった後、第３の処理ステップを実行する。
【００７８】
（４）第３の処理ステップ
この第３の処理ステップでは、コントローラ１７は電極１１と電極１２（炭素繊維８）間に交流電圧を印加する。これにより、電極１１と電極１２間の被処理水及び炭素繊維８には電流が流れ、炭素繊維８及び被処理水は発熱する。このとき、炭素繊維８及び被処理水の温度は少なくとも約＋５０℃（＋５０℃〜＋１００℃の範囲）程まで上昇する。係る発熱による温度上昇により、第１の処理ステップで炭素繊維８に固着され、第２の処理ステップで生き残り耐熱性が低下している微生物も、第３の処理ステップで効率的に死滅される。尚、前述の第２の処理ステップで被処理水を電気分解し、ｐＨを低下又は上昇させているので、通常＋６０℃程まで耐えられる微生物でも約＋５０℃程の低い温度で死滅させることができる。
【００７９】
また、電極１１と電極１２（炭素繊維８）では被処理水の電気分解が生じ、正電位とされ、アノード電極となる電極１２（炭素繊維８）では被処理水中の塩素イオンが電子を放出して塩素（又は次亜塩素酸）が発生する。また、水分子も分解されて酸素原子が結合することによりオゾンが発生する。一方、負電位とされてカソード電極となる電極１１では活性酸素が発生する（参考文献：表面（表面懇話会・コロイド懇話会）「活性酸素種の生成・検出・反応−電気化学的アプローチによる基礎研究−」。著者：大坂武男、松本太）。。
【００８０】
係る電極１２（炭素繊維８）と電極１１間に交流を印加した場合、電極上での分極を起こさずにケース７内の被処理水を加熱することが可能となる。これらケース７内の被処理水の温度上昇により、電気分解によって耐熱性が低下している微生物を更に効率的に死滅させることが可能となる。
【００８１】
尚、電極１２、電極１１間に直流を印加し発熱させる場合、直流では上述のオゾン等の発生の他に水の電気分解が起こり、発熱以外にエネルギーが消費されてしまうが、交流は水の電気分解が起こらず少ない電力消費量で微生物を死滅させることができる。これにより、大幅な省エネルギー化を図れ、経済的に有利となる。また、交流は化学変化を伴わないため、電極寿命を延ばせることも期待できる。
【００８２】
このとき、各電極１１、１２、炭素繊維８は、パラジウム、白金、イリジウム、タンタルなどの貴金属が付加されているので、アノードとなる側では塩素及び／又はオゾンが、また、カソードとなる側では活性酸素が活発に発生するようになる。これらの塩素（次亜塩素酸）やオゾン、活性酸素によっても炭素繊維８の表面や被処理水中の微生物は死滅される。
【００８３】
（５）もう一つの第３の処理ステップ
ここで、係る電極１１、１２への交流電圧の印加（前記（４）の第３の処理ステップ）に代えて、電気ヒータ９により被処理水及び炭素繊維８を加熱してもよい。この場合、コントローラ１７は電気ヒータ９に通電（交流電圧）して発熱させ、炭素繊維８及び被処理水を加熱する。
【００８４】
このときも、炭素繊維８及び被処理水の温度は少なくとも約＋５０℃（＋５０℃〜＋１００℃の範囲）程まで上昇させる。係る発熱による温度上昇により、第１の処理ステップで炭素繊維８に固着され、第２の処理ステップで生き残り、耐熱性が低下している微生物も、このもう一つの第３の処理ステップで効率的に死滅される。尚、前述の第２の処理ステップで被処理水を電気分解し、ｐＨを低下又は上昇させているので、通常＋６０℃程まで耐えられる微生物でも約＋５０℃程の低い温度で死滅させることができる。
【００８５】
このとき、電気ヒータ９の発熱によって炭素繊維８（電極１２）下方のケース７内には気泡が発生する。この気泡は炭素繊維８を通過し難いため、そのままでは炭素繊維８（電極１２）下方のケース７内に気泡が溜まって被処理水の処理に支障を来すことになる。そこで、コントローラ１７は電気ヒータ９に通電している間、ポンプ６を運転して炭素繊維８下方の気泡を少量の被処理水ごと炭素繊維８の上方に搬送する（図１に示す）。搬送された気泡はその後排出口４から出ていくことになる。
【００８６】
これにより、電気ヒータ９の発熱で発生する気泡がケース７内に溜まる不都合を解消できるようになる。尚、電気ヒータ９の通電は温度センサ２３の出力に基づいてコントローラ１７が制御する。また、ポンプ６は電気ヒータ９への通電中に連続運転しても間欠運転してもよい。更に、ポンプ６は電気ヒータ９への通電とは無関係に、このもう一つの第３の処理ステップ中連続若しくは間欠して運転してもよい。更にまた、ポンプ６は温度センサ２３が検出する被処理水（炭素繊維８）の温度上昇に基づいて制御するようにしてもよい。
【００８７】
また、係るもう一つの第３の処理ステップでは、電気ヒータ９の発熱に加えて、前記（４）の第３の処理ステップ同様に電極１１と電極１２（炭素繊維８）間に交流電圧を印加し、被処理水と炭素繊維８を発熱させてもよい。係る構成によれば、第３の処理ステップにおける被処理水（炭素繊維８）の温度上昇を迅速に行い、微生物の処理効果を向上させることができるようになる。
【００８８】
そして、コントローラ１７は係る第３の処理ステップで微生物を死滅させた後、第４の処理ステップを実行する。
【００８９】
（５）第４の処理ステップ
この第４の処理ステップでは、コントローラ１７は第３の処理ステップの終了後、バルブ１６と流水バルブ２２とが閉じられた状態で、バイパスバルブ２０Ａと排水バルブ２１Ａとを開放する。これにより、給水系１４からの被処理水は排出口４からケース７に流入し、内部を流通して導入口２から流出し、排水管２１より排水溝に排出される。
【００９０】
この場合、電極１２には負電位を印加して炭素繊維８を負電位にし、負電位に帯電している微生物と反発させて剥がす、或いは、剥がれ易くする。これにより、導入口２方向から炭素繊維８に固着した微生物は、排出口４方向から流入して逆方向に通過する被処理水によって容易に炭素繊維８から剥離し、排水管２１より排水溝に排出される。これによって、炭素繊維８は微生物が固着していない元の綺麗な炭素繊維８に蘇生できるので、炭素繊維８及び各電極１１、１２を清潔で綺麗に保つことができるようになる。
【００９１】
このようにして、第２の処理ステップ及び第３の処理ステップでは炭素繊維８に固着された微生物を死滅させると共に、第４の処理ステップで処理装置１の排出口４から被処理水を流入させて導入口２とバルブ１６間に接続した排水管２１から排水している。これにより、死滅し炭素繊維８に固着された微生物を剥離して洗い流し、排水溝に排出することができるので、次回の第１の処理ステップを実行する際、炭素繊維８による良好な微生物固着作用を再現することが可能となる。
【００９２】
（６）水耕栽培システム
ここで、本発明の水処理装置１を水耕栽培システム３０に採用した場合の例を図４を用いて説明する。図４において養液タンク３６に蓄えられた２次養液（２次養液とは、栽培床３５で植物に養分が吸収され、養分が薄くなった養液を云う）は循環ポンプ３７で送り出され、活性炭などが用いられた濾過タンク３１で有機物などのゴミが除去された後、貯液タンク３２に流入し、そこで一旦貯液される。貯液タンク３２に貯留された養液（被処理水）は、糸巻きフィルターなどからなるカートリッジフィルター３３に流入し濾過タンク３１で除去されなかったゴミが除去された後導入口２から水処理装置１内に流入する。
【００９３】
水処理装置１に流入した養液は、そこで電気分解されて養液中に繁殖する菌、特に、栽培床３５中の植物としての作物３８の根を傷めるフザリウム菌或いは他の細菌など（以降これらを病原菌と称す）が炭素繊維８に吸着され、病原菌の取り除かれた養液だけが水処理装置１の排出口４より養液調整タンク３４に流入される。例えば、１日に１回バルブ１６と流水バルブ２２を閉じて、第２の処理ステップ（電気分解）が行なわれることにより、養液はｐＨ２程の酸性水となり、炭素繊維８に吸着された病原菌は至適ｐＨが外れて代謝異常を起こし、増殖性及び耐熱性が大幅に低下する。
【００９４】
そして、養液の電気分解によって病原菌の増殖性及び耐熱性が低下した後、第３の処理ステップに進み、電極１１と電極１２（炭素繊維８）間に交流電圧が印加される。交流電圧が印加されると、ケース７内の養液は発熱し、病原菌は加熱される。これにより、代謝異常を起こした病原菌は死滅する。
【００９５】
また、水処理装置１は、第３の処理ステップの終了後、バイパスバルブ２０Ａと排水バルブ２１Ａとが開放され、炭素繊維８に吸着され、死滅した病原菌は排水管２１より排水溝に排出され、炭素繊維８は綺麗に洗浄される。尚、４０は用水（この場合、用水には水道水或いは地下水などが用いられる）である。循環経路を循環する養液は作物３８に吸収され、また、自然蒸発により少なくなっていくので、少なくなった養液量分の用水４０を補充することになる。
【００９６】
また、栽培床３５内の養液に栽培床３５に植え付けられた作物３８の生育に不足している養分がある場合、肥料調整装置３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ（この場合、作物３８の生育に不足すると思われるマグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、他肥料（養分）などがそれぞれ別々に肥料調整装置３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ内に収納されている）から不足する養分が選択されて養液調整タンク３４内に投入される。
【００９７】
これにより、養液調整タンク３４内は、栽培床３５に植え付けられた作物３８の生育に適した養分を含んだ養液に調整される。そして、作物３８の生育に適した養分に調整された養液は、養液調整タンク３４から作物３８が植え付けられた栽培床３５に流入し、そこで、所定量の養液が作物３８に吸収され、養分が薄くなった２次養液は排水されて養液タンク３６に戻り、再度循環ポンプ３７で送り出されリサイクル液として循環を繰り返す。
【００９８】
このように、栽培床３５から出た２次養液を当該栽培床３５に再循環させる経路中に本発明の水処理装置１を設けているので、養液及び２次養液が流れる経路を循環する養液中に含まれる病原菌の至適ｐＨを大幅にずらし、加熱することが可能となる。これにより、栽培床３５の循環経路中に生存する病原菌に代謝異常を起こさせて、代謝異常を起こした病原菌を加熱により死滅させ、滅菌することができるようになる。従って、従来のようにヒータを用いた養液の加熱殺菌に比較して大量のエネルギーを消費する不都合が回避され、大幅な省エネルギー化を図ることが可能となる。
【００９９】
また、オゾン、紫外線を用いて養液中に繁殖する病原菌の殺菌を行なっていないので、養液中に含まれる鉄やマンガン濃度の低下を抑えることが可能となる。これにより、栽培床３５で栽培する作物３８の鉄やマンガン欠乏症を防止することができるようになる。また、従来の殺菌剤を用いた場合に起こり易い毒性物質の残留や蓄積による作物３８自体および作物３８を食した人畜への悪影響を阻止することが可能となり、総じて、循環経路中の病原菌の除去効果を著しく改善することができ、クリーンで衛生的な作物３８を栽培することができるようになる。
【０１００】
尚、実施例では、第２の処理ステップで炭素繊維８の電極１２に正電位（＋）、電極１１に負電位（−）を印加し、もう一つの第２の処理ステップで炭素繊維８の電極１２に負電位（−）、電極１１に正電位（＋）を印加したが、これに限らず、第１の処理ステップの後、第２の処理ステップともう一つの第２の処理ステップを交互に行なうようにしても差し支えない。即ち、第１の処理ステップの次の処理ステップ（これが第２の処理ステップとなる）で炭素繊維８の電極１２と電極１１に正電位（＋）と負電位（−）を交互に印加して至適ｐＨが酸性、或いは、アルカリ性の微生物を死滅させるようにしても本発明は有効である。
【０１０１】
また、最初の実施例では貯水槽からの水道管などの流水路中に水処理装置１を設けたが、それに限らず、貯水槽内に直接投入してもよく、また、排水の流路中に設けても有効である。また、実施例では導電体として炭素繊維を用いたが、それに限らず、微生物を収集可能な導電体であればよい。
【０１０２】
また、炭素繊維８に収集して死滅させた微生物を、水処理装置１の排出口４から被処理水を流入させて導入口２から流出させることで、バルブ１６間に接続した排水管２１に排出するようにしたが、導入口２から被処理水を流入させて排出口４から排出することにより、炭素繊維８（網状とされて通水性を担保されている）を洗浄するようにしてもよい。その場合も電極１２に負電位を印加して炭素繊維８を負電位にし、負電位に帯電している微生物と反発させて剥がす、或いは、剥がれ易くした後、導入口２から被処理水を流入させる。
【０１０３】
また、後者の実施例では本発明の水処理装置１を、水耕栽培システム３０のカートリッジフィルター３３と養液調整タンク３４の間に介設したが、これに限らず、水処理装置１は、養液及び２次養液が循環する循環経路であればどこに設けても差し支えない。また、水処理装置１を水耕栽培システム３０に１カ所設けたが、これに限らず、水処理装置１を養液及び２次養液の循環経路に２カ所或いはそれ以上設けても本発明は有効である。
【０１０４】
更に、実施例では水耕栽培システムに本発明の水処理装置を適用したが、それに限らず、塩水魚或いは淡水魚の養魚場に適用し、塩水や淡水中の雑菌や微生物を死滅させてもよい。
【０１０５】
【発明の効果】
以上詳述した如く請求項１及び請求項１３の発明によれば、先ず第１の処理ステップで被処理水中に含まれる微生物は導電体に収集される。このとき、微生物は負電位に帯電していることから正電位とされた導電体に微生物は引き寄せられようになる。これにより、導電体への微生物の固着は円滑且つ効率的に行なわれる。
【０１０６】
次に、第２の処理ステップでは被処理水の流通を停止して導電体と電極に印加する電位の極性をそのままで導電体と電極に印加する電位を上昇させ、被処理水の電気分解を行なうので、導電体の表面付近の被処理水のｐＨは低下し、酸性となって微生物周囲の被処理水のｐＨを、微生物の至適ｐＨから大幅にずらすことができる。また、導電体の表面で次亜塩素酸も同時に発生する。微生物は酵素で代謝を行なっているので、至適ｐＨから外れた被処理水で代謝異常を起こして増殖性及び耐熱性が大幅に低下する。これにより、より低い温度上昇で微生物を死滅させることが可能となる。また、この第２の処理ステップである程度次亜塩素酸による殺菌も行なわれる。
【０１０７】
次に、第３の処理ステップでは電極と導電体間に交流電圧を印加するので、被処理水は発熱する。この発熱による温度上昇によって、導電体に固着され、被処理水が至適ｐＨから外れて代謝異常を起こしている微生物は死滅する。以上の作用により本発明によれば、飲食用水や排水などの被処理水を微生物の至適ｐＨから大きくずらすことにより微生物を低い温度上昇で効率的に固着・死滅させ、被処理水中の微生物の除去効果を著しく改善することができるようになる。
【０１０８】
請求項２及び請求項１４の発明によれば、先ず第１の処理ステップで被処理水中に含まれる微生物が導電体に収集される。このとき、微生物は負電位に帯電していることから正電位とされた導電体に微生物は引き寄せられようになる。これにより、導電体への微生物の固着は円滑且つ効率的に行なわれる。
【０１０９】
次に、第２の処理ステップでは被処理水の流通を停止して導電体と電極に印加する電位の極性を反転させて導電体と電極に印加する電位を上昇させ、被処理水の電気分解を行なっているので、導電体の表面付近の被処理水のｐＨは高くなり、アルカリ性となって微生物周囲の被処理水のｐＨを、微生物の至適ｐＨから大幅にずらすことができる。微生物は酵素で代謝を行なっているので、至適ｐＨがずれた被処理水で代謝異常を起こして増殖性及び耐熱性が大幅に低下する。これにより、より低い温度上昇で微生物を死滅させることが可能となる。
【０１１０】
次に、第３の処理ステップでは電極と導電体間に交流電圧を印加するので、被処理水は発熱する。この発熱による温度上昇によって、導電体に固着され、被処理水が至適ｐＨがずれて代謝異常を起こしている微生物は死滅する。以上の作用により本発明によれば、飲食用水や排水などの被処理水中に含まれる微生物を効率的に固着・死滅させ、被処理水中の微生物の除去効果を著しく改善することができるようになる。
【０１１１】
また、請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明の第３の処理ステップにおいて、前記被処理水をヒータにて加熱するので、被処理水は電極と導電体間に印加される交流電圧による発熱に加え、ヒータからの加熱によって迅速に温度上昇するようになる。これにより、導電体に固着された微生物をより迅速且つ効果的に死滅させることが可能となる。
【０１１２】
請求項４及び請求項１６の発明によれば、先ず第１の処理ステップで被処理水中に含まれる微生物は導電体に収集される。このとき、微生物は負電位に帯電していることから正電位とされた導電体に微生物は引き寄せられようになる。これにより、導電体への微生物の固着は円滑且つ効率的に行なわれる。
【０１１３】
次に、第２の処理ステップでは被処理水の流通を停止して導電体と電極に印加する電位の極性をそのままで導電体と電極に印加する電位を上昇させ、被処理水の電気分解を行なうので、導電体の表面付近の被処理水のｐＨは低下し、酸性となって微生物周囲の被処理水のｐＨを、微生物の至適ｐＨから大幅にずらすことができる。また、導電体の表面で次亜塩素酸も同時に発生する。微生物は酵素で代謝を行なっているので、至適ｐＨから外れた被処理水で代謝異常を起こして増殖性及び耐熱性が大幅に低下する。これにより、より低い温度上昇で微生物を死滅させることが可能となる。また、この第２の処理ステップである程度次亜塩素酸による殺菌も行なわれる。
【０１１４】
次に、第３の処理ステップではヒータにて被処理水を加熱する。この加熱による被処理水の温度上昇によって、導電体に固着され、被処理水が至適ｐＨから外れて代謝異常を起こしている微生物は死滅する。以上の作用により本発明によれば、飲食用水や排水などの被処理水を微生物の至適ｐＨから大きくずらすことにより微生物を低い温度上昇で効率的に固着・死滅させ、被処理水中の微生物の除去効果を著しく改善することができるようになる。
【０１１５】
請求項５及び請求項１７の発明によれば、先ず第１の処理ステップで被処理水中に含まれる微生物が導電体に収集される。このとき、微生物は負電位に帯電していることから正電位とされた導電体に微生物は引き寄せられようになる。これにより、導電体への微生物の固着は円滑且つ効率的に行なわれる。
【０１１６】
次に、第２の処理ステップでは被処理水の流通を停止して導電体と電極に印加する電位の極性を反転させて導電体と電極に印加する電位を上昇させ、被処理水の電気分解を行なっているので、導電体の表面付近の被処理水のｐＨは高くなり、アルカリ性となって微生物周囲の被処理水のｐＨを、微生物の至適ｐＨから大幅にずらすことができる。微生物は酵素で代謝を行なっているので、至適ｐＨがずれた被処理水で代謝異常を起こして増殖性及び耐熱性が大幅に低下する。これにより、より低い温度上昇で微生物を死滅させることが可能となる。
【０１１７】
次に、第３の処理ステップではヒータにて被処理水を加熱する。この加熱による被処理水の温度上昇によって、導電体に固着され、被処理水が至適ｐＨがずれて代謝異常を起こしている微生物は死滅する。以上の作用により本発明によれば、飲食用水や排水などの被処理水中に含まれる微生物を効率的に固着・死滅させ、被処理水中の微生物の除去効果を著しく改善することができるようになる。
【０１１８】
請求項６及び請求項１８の発明によれば、請求項４、請求項５、請求項１６又は請求項１７に加えて、前記第３の処理ステップにおいては前記電極と導電体への電位の印加を停止するので、ヒータへの通電に伴って増加してしまう消費電力をできるだけ低減することが可能となる。
【０１１９】
請求項１９の発明によれば、請求項１５、請求項１６、請求項１７又は請求項１８に加えて前記導電体の上方の被処理水流出側に前記電極を設け、前記導電体の下方の被処理水流入側に前記ヒータを設けているので、ヒータによる被処理水の加熱は円滑に行われる。また、前記導電体の下方から上方に当該導電体を迂回する前記被処理水のバイパス経路を設けたので、ヒータの発熱によって導電体の下方に発生する気泡をバイパス経路にて導電体の上方に移動させ、流出させることができるようになり、気泡が導電体下方に溜まって被処理水の処理が阻害される不都合を回避することが可能となる。
【０１２０】
請求項２０の発明によれば、上記に加えて前記バイパス経路には前記導電体の下方から上方に前記被処理水を搬送するポンプを設け、前記制御装置は、前記第３の処理ステップにおいて前記ポンプを運転するので、ヒータの発熱時に導電体の下方に発生する気泡を、円滑に導電体の上方に搬送し、流出させることができるようになる。
【０１２１】
請求項２１の発明によれば、請求項１９又は請求項２０に加えて前記導電体の下面が前記バイパス経路の入口に向けて高くなるよう傾斜させたので、導電体下方に発生した気泡がバイパス経路に入り易くなり、気泡の処理がより一層円滑化される。
【０１２２】
請求項７及び請求項２２の発明によれば、上記各発明に加えて第３の処理ステップの終了後、導電体に収集されて死滅させられた微生物を洗い流せる。この場合、導電体及び電極が浸漬されている被処理水を排出するようにしているので、導電体及び電極に付着した微生物は流水によって容易に剥離させられる。これにより、導電体及び電極を清潔で綺麗に保つことができるようになる。
【０１２３】
請求項８及び請求項２３の発明によれば、上記各発明に加えて導電体を多孔質体としたので、微生物の収集効果を著しく改善することができるようになり、請求項９及び請求項２４の発明によれば、それに加えて導電体を炭素繊維にて構成したので、第１の処理ステップにおける微生物の収集効果、並びに、第２の処理ステップにおける電気分解による被処理水のｐＨを微生物の至適ｐＨからずらす効果を向上させることができるようになる。
【０１２４】
請求項１０及び請求項２５の発明によれば、上記に加えて導電体を構成する炭素繊維は、貴金属が付加されているので、炭素繊維である導電体の劣化を抑制し、長寿命化を図ると共に次亜塩素酸を効率よく発生させることができるようになる。
【０１２５】
請求項１１及び請求項２６の発明によれば、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１９，請求項２０、請求項２１、請求項２３、請求項２４又は請求項２５の発明の前記第３の処理ステップにおいて、前記電極及び導電体のうちの一方で塩素及び／又はオゾンを発生させ、他方では活性酸素を発生させるので、第３の処理ステップで正電位となる電極と導電体の一方に電気分解により発生する塩素及び／又はオゾンと、負電位となる他方で電気分解により発生する活性酸素によっても、微生物を死滅させることができるようになる。
【０１２６】
請求項１２及び請求項２７の発明によれば、上記各発明に加えて電極は、貴金属が付加されているので、電極における塩素及び／又はオゾン、活性酸素の発生効率を一層向上させることができるようになる。
【０１２７】
請求項２８の発明によれば、栽培床に養液を供給して植物栽培を行なうもので、栽培床から出た２次養液を当該栽培床に再循環させる経路を設け、この経路中に請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１８、請求項１９、請求項２０、請求項２１、請求項２２、請求項２３、請求項２４、請求項２５、請求項２６又は請求項２７の水処理装置を介設しているので、栽培床の循環経路中に生存する病原菌の至適ｐＨを大幅にずらし代謝異常を起こさせた後加熱することによって病原菌を確実に死滅させることが可能となる。これにより、例えば従来のような養液を加熱する殺菌に対して大量のエネルギーも不要となる。従って、少ないエネルギーで栽培床内の病原菌を著しく低減させることができるようになるので、大幅な省エネルギー化を図ることができるようになるものである。
【０１２８】
また、例えば従来のように殺菌剤及び紫外線などを用いて養液中に繁殖する病原菌の殺菌を行なっていないので、養液中に含まれる鉄やマンガン濃度の低下を抑制することが可能となり、循環経路中の病原菌の除去効果を著しく改善することが可能となる。これにより、栽培床で栽培する植物の鉄やマンガン欠乏症を防止することが可能となると共に、殺菌剤を用いた場合に起こり得る毒性物質の残留や蓄積による植物自体および植物を食した人畜への悪影響を阻止することができるようになる。従って、クリーンで衛生的な植物を栽培することができるようになるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した実施例の水処理装置のブロック図である。
【図２】図１の水処理装置の第１及び第２の処理ステップにおける炭素繊維及び各電極への電位の印加状態を説明する図である。
【図３】図１の水処理装置のもう一つの第２の処理ステップにおける炭素繊維及び各電極への電位の印加状態を説明する図である。
【図４】図１の水処理装置を適用した水耕栽培システムを説明する図である。
【符号の説明】
１  処理装置
２  導入口
３  バイパス経路
４  排出口
６  ポンプ
７  ケース
８  炭素繊維（導電体）
９  電気ヒータ（ヒータ）
１１、１２  電極
１４  給水系
１６  バルブ
１７  コントローラ（制御装置）
２０  バイパス配管
２０Ａ  バイパスバルブ
２１  排水管
２１Ａ  排水バルブ
２２  流水バルブ
３０  水耕栽培システム
３１  濾過タンク
３２  貯液タンク
３３  カートリッジフィルター
３４  養液調整タンク
３５  栽培床
３６  養液タンク
３７  循環ポンプ
３８  作物
【図１】
0003568487.tif 000002
【図２】
0003568487.tif 000003
【図３】
0003568487.tif 000004
【図４】
0003568487.tif 000005