(57)【要約】【課題】動力源その他の大型設備を必要とせず、低コストで既存の設備にも容易に設置可能な水処理装置を提供する。【解決手段】本考案に係る水処理装置８０は、帯状布にカチオン系の表面処理を施して捕集布４０とし、この捕集布４０を施設に既存の循環配管３２の経路上に挿入することで、微生物の捕集、除去を行う。このため、動力源や特別な設備を必要とせず、既存の設備に何ら手を加えることなく本考案に係る水処理装置８０を導入することができる。また、極めて安価で水処理装置８０の導入を図ることができる。また、捕集布４０の捕集能力が低下した場合、洗濯や次亜塩素酸水溶液による殺菌、再度のカチオン化等により、捕集布４０の捕集能力の回復を図ることができる。このため、極めて低コストで維持管理を行うことができる。【選択図】図１
0003193128.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
水又は湯を溜める水槽と、
取水口と出水口とが前記水槽と接続した循環配管と、
前記循環配管に前記水槽の水又は湯を循環させるポンプ装置と、
前記循環配管の経路上に設けられたハウジングと、
前記ハウジング内に収容される捕集布と、を有し、
前記捕集布は、合成繊維で編まれた帯状布であり、第四級アンモニウム塩によるカチオン系の表面処理が施されていることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
第四級アンモニウム塩がジアリルジメチルアンモニウム塩重合体であることを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
捕集布を構成する合成繊維がポリエステルであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
捕集布がポリエステルのマイクロファイバで構成されることを特徴とする請求項３記載の水処理装置。
【請求項５】
捕集布はハウジングから取り出して、洗浄と再度のカチオン系表面処理が可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の水処理装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、カチオン系の表面処理を施した合成繊維を用いて水中の微生物を捕集し除去する水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、安全で安心な水への要望は年々高まっており、その対象は飲料用水に限らず温泉等の温浴施設やスイミングプール等の湯水にも広がりをみせている。そして、これらの湯水の水質維持には、湯水中の除菌が重要な項目の一つとなっている。これら湯水の除菌方法としては次亜塩素酸の投与が広く一般的に行われている。しかしながら、次亜塩素酸に関しては過剰投与による塩素臭やトリハロメタン等の発ガン性物質の生成が懸念されており、より安全な除菌方法が求められている。
【０００３】
この問題点に対し、例えば下記［特許文献１］には、陰極と陽極とを対峙させた処理室内へ処理水を導き、処理水中の微生物（細菌）に電気エネルギーを付与して不活化・破壊する発明が開示されている。また、下記［特許文献２］には、陽極と、表面にポリアニリンを接触させた陰極とを配置し、陽極、陰極間に間欠的または連続的に通電することで陰極のポリアニリンが処理水中の溶存酸素を還元してスーパーオキサイドを生成し、このスーパーオキサイドにより微生物を殺菌する発明が開示されている。また、下記［特許文献３］には、光触媒を内蔵した板状カラムを有する透光性の浄水槽に光源から紫外線等の光を照射して、処理水の殺菌を行う発明が開示されている。また、下記［特許文献４］には、微生物を捕捉可能な孔径を有する濾過ユニットを加熱して処理水の殺菌を行う発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−１０８６７６号公報
【特許文献２】特開平１０−０９９８６３号公報
【特許文献３】特開平０７−２７５８５３号公報
【特許文献４】特開平１０−０８５７５８号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これら［特許文献１］〜［特許文献４］に記載の発明は、いずれも動力源や電極その他の設備が必要となり、導入コストが高額であるという問題点がある。また、既存の配管設備に容易に設置できないという問題点がある。
【０００６】
本考案は上記事情に鑑みてなされたものであり、動力源その他の大型設備を必要とせず、低コストで既存の設備にも容易に設置可能な水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案は、
（１）水又は湯を溜める水槽３０と、取水口３２ａと出水口３２ｂとが前記水槽３０と接続した循環配管３２と、前記循環配管３２に前記水槽３０の水又は湯を循環させるポンプ装置３４と、前記循環配管３２の経路上に設けられたハウジング３６と、前記ハウジング３６内に収容される捕集布４０と、を有し、
前記捕集布４０は、合成繊維で編まれた帯状布であり、第四級アンモニウム塩によるカチオン系の表面処理が施されていることを特徴とする水処理装置８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）第四級アンモニウム塩がジアリルジメチルアンモニウム塩重合体であることを特徴とする上記（１）記載の水処理装置８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）捕集布４０を構成する合成繊維がポリエステルであることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の水処理装置８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（４）捕集布４０がポリエステルのマイクロファイバで構成されることを特徴とする上記（３）記載の水処理装置８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（５）捕集布４０はハウジング３６から取り出して、洗浄と再度のカチオン系表面処理が可能であることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の水処理装置８０を提供することにより、上記課題を解決する。
【考案の効果】
【０００８】
本考案に係る水処理装置は、カチオン処理を施した合成繊維に処理水を通水することで、この合成繊維表面に微生物を付着捕集する。このため、動力源その他の大型設備を必要とせず、既存の設備に容易に導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本考案に係る水処理装置を示す図である。
【図２】本考案による微生物の捕集を説明するイメージ図である。
【図３】ポリエステル繊維のゼータ電位を示すグラフである。
【図４】除去試験における菌数変化を示すグラフである。
【図５】レジオネラのゼータ電位を示すグラフである。
【図６】使用前後の捕集布のＳＥＭ写真である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
本考案に係る水処理装置８０の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１に示す本考案に係る水処理装置８０は、水又は湯を溜める水槽３０と、水槽３０と接続した循環配管３２と、循環配管３２に水槽３０の水又は湯を循環させる周知のポンプ装置３４と、循環配管３２の経路上に設けられたハウジング３６と、ハウジング３６内に収容された捕集布４０と、を有している。
【００１１】
水槽３０は、温泉その他の入浴施設の浴槽、学校やスポーツ施設のプール、魚貝類、観賞魚、水棲動物等の養殖水槽、展示水槽などであり、目的に応じた所定の温度の湯又は水を貯水する。そして、水槽３０には循環配管３２の取水口３２ａと出水口３２ｂとが接続されており、ポンプ装置３４の稼働により水槽３０中の湯水は循環配管３２と水槽３０との間を循環する。また、水槽３０には、水槽３０に湯水を供給する給水配管１０が設置されている。尚、温泉施設等ではこの給水配管１０は源泉からの引き込み管等となる。また、水槽３０には、貯水している湯水が規定の水位を超えないようオーバーフロー管１２を設置しても良い。
【００１２】
また、循環配管３２には捕集布４０を収容するハウジング３６が設置されている。ハウジング３６は捕集布４０用に新設しても良いが、既存の中継升や濾過升、ゴミフィルタ収容部等を用いることが好ましい。尚、本考案の捕集布４０は帯状の布であり、丸めたり畳んだり裁断したりすることで形状や体積を既存の中継升や濾過升、ゴミフィルタ収容部等に合わせて容易に変化させることができる。そして、捕集布４０を既存の設備の循環配管の経路上に挿入することで、既存の設備に何ら手を加えることなく本考案に係る水処理装置８０を設置することができる。
【００１３】
次に、本考案の大きな特徴である捕集布４０に関して説明を行う。先ず、多くのウイルスや細菌を含む微生物は、グルタミン酸、アスパラギン酸、ヒスチジンおよびチロシンのようなアミノ酸を含有するタンパク質ポリペプチドから成る皮膜を有している。これらのアミノ酸は、水中でイオン化した際にウイルスキャプシド（ｖｉｒａｌ  ｃａｐｓｉｄ）等に電荷を与えるカルボキシル基およびアミノ基を含有する。本願考案者らは、この点に着目し合成繊維で編まれた布の表面に微生物表面の電荷を受け取ることができるカチオン系の表面処理を施すことで、図２（ａ）、（ｂ）のイメージ図に示すように、化学力である電荷相互作用を利用して微生物の付着捕集が可能であることを見出した。ここで、図２（ａ）は負に帯電した微生物（レジオネラ）と、カチオン化により正に帯電した合成繊維を示している。また、図２（ｂ）は負に帯電した微生物と正に帯電した合成繊維との間で電荷相互作用が生じ、合成繊維表面に微生物が付着した状態を示している。
【００１４】
このように、本考案の捕集布４０は合成繊維で編まれた帯状布の表面にカチオン系の表面処理を施すことで構成される。この捕集布４０に用いる帯状布は合成繊維製であれば特に限定はなく、捕集布４０用に新たに製造しても良いし、新品や使用済みのタオル、足拭きマット、シーツ、ウェス等を転用しても良い。尚、帯状布の編み目は細かいと処理水の通水性が悪く、また微生物の捕集効率も悪い。よって、捕集布４０に用いる帯状布は、比較的編み目の広い布（編み布やパイル地等）を用いることが好ましい。尚、捕集布４０に用いる合成繊維としてはポリエステルを用いることが好ましい。また、繊維径は細いほど微生物の付着する表面積が大きくなり、微生物の捕集効率が高くなる。このため、同じポリエステルでも繊維径の細いマイクロファイバを用いることが特に好ましい。
【００１５】
帯状布に対するカチオン系の表面処理は、帯状布を構成する合成繊維表面にカチオン化合物を固定できれば特に限定はない。また、ここでのカチオン性化合物とは、微生物表面の電荷を受け取ることができるカチオン性物質であり、アルカリあるいはアルカリ土類金属の塩化物等の無機系カチオン性化合物や、カチオン界面活性剤、カチオン性高分子などの有機系カチオン性化合物が挙げられる。中でも特にポリエステル繊維表面で自己組織的配列によって膜を形成する第四級アンモニウム塩を用いることが好適である。この構成によれば、カチオン化合物に対する特別な固定手法を用いずとも、繊維表面にカチオン化合物（第四級アンモニウム塩）の膜が形成されるため、合成繊維に対するカチオン系の表面処理を極めて容易に行うことができる。このような第四級アンモニウム塩の中でもジアリルジメチルアンモニウム塩重合体はポリエステル繊維の表面上で強固な自己組織膜を形成するため、本考案に用いるカチオン性化合物としては特に好ましい。さらに、ジアリルジメチルアンモニウム塩重合体の中でも特に下記化学式（１）に示すポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドを用いることが好ましい。
【化１】
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【００１６】
合成繊維表面に第四級アンモニウム塩の自己組織化膜を形成させる方法としては、導管内部に帯状布を収容し、この導管に第四級アンモニウム塩水溶液を通過させ、続いて洗浄水を通過させて過剰な第四級アンモニウム塩を除去する方法が最も好ましい。このとき使用する第四級アンモニウム塩水溶液の濃度には特に制限はないが、０．１ｗｔ％〜２ｗｔ％程度が好ましい。尚、第四級アンモニウム塩水溶液の量は、帯状布を十分に湿潤可能な量であれば良い。また、このときの洗浄水は高濃度のイオン性物質を含有しない通常の水道水もしくは工業用水を使用することができる。さらに、洗浄水の量は過剰な第四級アンモニウム塩を除去するのに充分な量であれば良く、帯状布の重量の１００倍以上の洗浄水を用いることが好ましい。
【００１７】
尚、本考案の捕集布４０は、上記のようにカチオン系の表面処理による電荷相互作用を用いて処理水中の微生物を吸着、捕集する。しかしながら、電荷の中和点を超えて微生物が吸着すると捕集布４０の表面がアニオン性に反転し、その結果として捕集能力を失う。この場合、捕集布４０を取り出して一般的な洗剤による洗濯を行うことで微生物の捕集能力を回復することができる。また、次亜塩素酸の水溶液を通過させ、次いで洗浄水で過剰な次亜塩素酸を除去することによって微生物の捕集能力を回復することができる。尚、これらの手法によっても微生物の捕集能力の回復が不十分な場合、捕集布４０に再度カチオン系の表面処理を行うことで、捕集布４０の微生物捕集能力をほぼ初期状態にまで回復することができる。
【実施例１】
【００１８】
ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドを水道水により１％に希釈し、これにポリエステル繊維製の帯状布を約１０秒間浸漬（浴比１：１０）し、その後室温で乾燥した。これにより、カチオン系の表面処理が施された捕集布４０を得た。ここで、比較のための未処理のポリエステル繊維のゼータ電位を図３（ａ）に、カチオン系の表面処理を施したポリエステル繊維のゼータ電位を図３（ｂ）に示す。図３（ａ）から、未処理のポリエステル繊維のゼータ電位は−８ｍＶ近傍にピークを持ち、負に帯電していることがわかる。これに対し、カチオン系の表面処理を施したポリエステル繊維のゼータ電位は＋３８ｍＶ近傍にピークを持ち、大きく正に帯電していることがわかる。このことから、ポリエステル繊維をポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液に短時間浸漬することで、ポリエステル繊維を十分にカチオン化できることがわかる。
【００１９】
次に、上記の捕集布４０を用いて細菌の除去試験を行った。試験に使用する細菌としては、腸管感染症起因菌の指標となるＥｓｃｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ（ＡＴＣＣ  １１７７５）（以下、大腸菌とする）、環境細菌の汚染指標となるグラム陽性菌であるＢａｃｉｌｌｕｓ  ｓｕｂｔｉｌｉｓ（ＡＴＣＣ  ６６）（以下、枯草菌とする）、水系感染によりレジオネラ感染症を起こすＬｅｇｉｏｎｅｌｌａ  ｐｎｅｕｍｏｐｈｉｌａ（ＡＴＣＣ  ３３１５２）（以下、レジオネラ）を用いた。尚、大腸菌、枯草菌は普通寒天培地（栄研化学製）で３６℃、２４時間好気条件下で培養し、生じたコロニーの一白金耳量の菌を滅菌蒸留水に懸濁し、これを滅菌蒸留水で遠心集菌して添加菌液とした。また、レジオネラはＧＶＰＣ培地（ビオメリュー社製）で、３７℃、３日間好気条件下で培養後、同様にして添加菌液を作製した。
【００２０】
次に、容量１Ｌのガラス製貯留槽（水槽３０）と、ポンプ装置３４と、ハウジング３６（内径：５０mm、高さ２７０mm、環境テクノス製）と、これらを結ぶチューブ（循環配管３２）とを有する実験用の簡易水処理システム（水処理装置８０）を用意し、上記の捕集布４０（重量約４０ｇ）を蒸留水で十分に洗浄した後、ハウジング３６に挿入した。また、全量１Ｌの各菌の添加菌液の懸濁液（１０５〜１０６ＣＦＵ／ｍｌ）をガラス製貯留槽に投入した。
【００２１】
次にポンプ装置３４を起動して、ガラス製貯留槽内の懸濁液をハウジング３６内に約３００ｍｌ／ｍｉｎの流量で循環通水した。そして、それぞれの検体を、０分、１５分、３０分、６０分ごとに２ｍｌずつ採水し、水中の細菌数を測定した。細菌数の測定は、大腸菌はＤＨＬ寒天培地（栄研化学製）、枯草菌は標準寒天培地（栄研化学製）、レジオネラはＧＶＰＶ寒天培地を用いた平板希釈法により行った。また、比較として未処理のポリエステル繊維についても同様の試験を行った。
【００２２】
ここで、大腸菌の菌数変化を図４（ａ）に、枯草菌の菌数変化を図４（ｂ）に、レジオネラの菌数変化を図４（ｃ）に示す。尚、図４（ａ）〜図４（ｃ）中の黒四角が捕集布４０に通水したときの菌数変化であり、白四角が未処理のポリエステル繊維に通水したときの菌数変化である。
【００２３】
図４（ａ）〜図４（ｃ）から、未処理のポリエステル繊維では全ての菌種で顕著な菌数の減少は認められなかった。これに対し、捕集布４０では循環通水１５分後において菌数に顕著な減少が認められ、循環通水６０分後には菌数が検出限界にまで減少した。これらのことから、捕集布４０による細菌の捕集、除去効果が確認された。
【００２４】
また、細菌の捕集により捕集能力の低下した捕集布４０を濃度０．０１％以上の次亜塩素酸溶液で洗浄した後、再度除去試験を行った結果、微生物の捕集能力の回復が確認された。これは、次亜塩素酸による殺菌により、捕集布４０の繊維表面に付着している微生物表面のゼータ電位が変化することで、捕集された微生物が捕集布４０の繊維表面から剥離し洗浄水とともに除去されたためと考えられる。
【００２５】
次に、温泉水（メタケイ酸単純泉）にレジオネラを添加した。ここで、図５（ａ）に水道水中でのレジオネラのゼータ電位を示す。また、図５（ｂ）に上記温泉水中でのレジオネラのゼータ電位を示す。図５（ｂ）から、レジオネラは温泉水中でも負に帯電していることが分かる。次に、レジオネラを添加した温泉水に対し、上記と同様の除去試験を行った。その結果、図４（ｃ）と同様にレジオネラの菌数の顕著な減少が認められた。
【００２６】
また、温泉施設において除菌処理を行った前後の捕集布４０のポリエステル繊維を採取し、サンプルステージに乗せて乾燥後、蒸着し、走査型電子顕微鏡ＳＥＭ（ＪＳＭ−５３００ＬＶ）による繊維表面の観察を行った。測定は加速電圧２５ｋＶ、高真空モードで行った。ここで、図６（ａ）に使用前のポリエステル繊維の電子顕微鏡写真を示す。また、図６（ｂ）に使用後のポリエステル繊維の電子顕微鏡写真を示す。図６（ａ）、（ｂ）から、カチオン化の表面処理を施した捕集布４０のポリエステル繊維表面には多くの細菌が付着していることが確認された。これらのことにより、本考案に係る捕集布４０及び水処理装置８０は、温泉水においても除菌効果を有することが確認された。
【００２７】
以上のように、本考案に係る水処理装置８０は、帯状布にカチオン系の表面処理を施して捕集布４０とし、この捕集布４０を施設に既存の循環配管３２の経路上に挿入することで、微生物の捕集、除去を行う。このため、動力源や特別な設備を必要とせず、既存の設備に何ら手を加えることなく本考案に係る水処理装置８０を導入することができる。また、本考案に係る水処理装置８０は前述のように捕集布４０を循環配管３２内に設置するだけで導入が可能であり、また捕集布４０にはタオル等の帯状布を転用することができる。よって、極めて安価で水処理装置８０の導入を図ることができる。
【００２８】
また、捕集布４０の捕集能力が低下した場合、洗濯や次亜塩素酸水溶液による殺菌、再度のカチオン化等により、捕集布４０の捕集能力の回復を図ることができる。これらの処置は特別な機械設備等を要せず、容器での浸漬や水道水によるすすぎ等で簡単に行うことができる。このため、極めて低コストで維持管理を行うことができる。
【００２９】
尚、上記に示した水処理装置８０における捕集布４０の表面処理の方法、使用繊維、カチオン性化合物等は一例であるから、これに限定されるわけでは無く、本考案は本考案の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
３０    水槽
３２ａ  取水口
３２ｂ  出水口
３２    循環配管
３４    ポンプ装置
３６    ハウジング
４０    捕集布
８０    水処理装置
【図１】
0003193128.tif 000004
【図２】
0003193128.tif 000005
【図３】
0003193128.tif 000006
【図４】
0003193128.tif 000007
【図５】
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【図６】
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