(57)【要約】【課題】  消毒された被消毒排水中に残存しているハロゲン系消毒剤を回収再利用可能な排水消毒システムおよび排水消毒方法を提供すること。【解決手段】消毒槽１内の被消毒排水は、消毒剤量制御装置５から供給された次亜塩素酸ナトリウム水溶液が添加混合されて消毒され、消毒後、塩素回収槽２に移され、真空ポンプ２２による減圧下で超音波発生装置２３による振動／攪拌作用により残存する残留塩素から塩素が抽出される。回収された塩素ガスは、貯蔵槽３に送られ同槽３内の水酸化ナトリウム水溶液中にバブリングされ、次亜塩素酸ナトリウムとして回収される。回収貯蔵された次亜塩素酸ナトリウムは、消毒槽１に導入された新しい被消毒排水の消毒にために、消毒剤量制御装置５による制御作用に基づいて貯蔵槽４内の補充用次亜塩素酸ナトリウムと混合使用される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消毒剤として次亜ハロゲン酸類またはその水溶液を被消毒排水に添加して上記被消毒排水を消毒する消毒手段、消毒された上記被消毒排水中に残存している残留ハロゲンからハロゲンを回収するハロゲン回収手段、上記ハロゲン回収手段により回収されたハロゲンを次亜ハロゲン酸類として再利用する再利用手段を備えたことを特徴とする排水消毒システム。
【請求項２】
上記ハロゲン回収手段は、消毒された上記被消毒排水が収容された室内を減圧する減圧手段、および上記被消毒排水を振動および／または攪拌する振動／攪拌手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の排水消毒システム。
【請求項３】
上記再利用手段は、回収された上記ハロゲンを次亜ハロゲン酸類水溶液として貯蔵する貯蔵手段、および新しい被消毒排水の消毒のために上記回収された次亜ハロゲン酸類水溶液の量と補充用の次亜ハロゲン酸類水溶液の量との混合比を制御する消毒剤量制御手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の排水消毒システム。
【請求項４】
上記次亜ハロゲン酸類は、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、次亜臭素酸、および次亜臭素酸塩からなる群から選ばれた少なくとも一員であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の排水消毒システム。
【請求項５】
次亜ハロゲン酸類またはその水溶液を被消毒排水に添加して上記被消毒排水を消毒する第一工程、上記第一工程において消毒された上記被消毒排水中に残存している残留ハロゲンからハロゲンを回収する第二工程、回収されたハロゲンを次亜ハロゲン酸類水溶液として貯蔵する第三工程、および上記回収された次亜ハロゲン酸類水溶液と補充用の次亜ハロゲン酸類水溶液とを新しい被消毒排水に添加して上記新しい被消毒排水を消毒する第四工程を含むことを特徴とする排水消毒方法。
【請求項６】
上記次亜ハロゲン酸類は、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、次亜臭素酸、および次亜臭素酸塩からなる群から選ばれた少なくとも一員であることを特徴とする請求項５記載の排水消毒方法。
【請求項７】
上記次亜ハロゲン酸類水溶液として次亜塩素酸水溶液または次亜塩素酸塩水溶液を用い、且つ上記第一工程および上記第四工程において、上記被消毒排水に添加する上記次亜塩素酸水溶液または次亜塩素酸塩水溶液の量は、消毒開始前における残留塩素の濃度に換算して、被消毒排水１リットル当り少なくとも０.１ｍｇであることを特徴とする請求項５または請求項６記載の排水消毒方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水消毒システムおよび排水消毒方法に関し、詳しくは消毒剤として次亜ハロゲン酸類またはその水溶液を用いた排水消毒システムおよび排水消毒方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排水を消毒槽に入れ、塩素消毒剤を注入した後、曝気槽に貯留し、排水中の塩素を揮発させ、排水中の遊離塩素を減少させた後、更にチオ硫酸ナトリウムを添加して中和処理することを特徴とする排水処理施設用残留塩素除去方法は、後記特許文献１から公知である。また、次亜塩素酸塩のような酸化性物質を使用する脱臭装置から排出される酸化性物質含有廃液を用いて水処理施設から放流すべき排水を滅菌することを特徴とする水処理施設排水の滅菌方法も後記特許文献２から公知である。
【０００３】
生活系汚水の排水処理にあたっては、被処理汚水中に病原性細菌が含まれているため、法令により塩素系消毒剤による消毒処理が義務付けられている。上記特許文献１および特許文献２の排水処理技術は、いずれも消毒剤として塩素系消毒剤を使用した技術であるが、必要以上に塩素系消毒剤を使用した場合、残留塩素による放流先の生物への影響や有害なトリハロメタンが生成する問題がある。これは、塩素消毒の際、発生する殺菌性の強い遊離残留塩素が未処理のまま放流されるためと考えられている。この問題の解決方法としては、根本的には塩素を使用しない消毒方法の確立が急務であるが、現在のところ実用的な方法は開発されていない。なお、残留塩素の除去技術として超音波法や膜脱気法は確立しているが、環境やコストを考慮した排水処理施設用の残留塩素除去技術が確立していないなどの問題がある。さらに近時においては、被処理汚水を素早く且つ効果的に消毒することが要求され、このために塩素系消毒剤を従来より多量に使用することによって処理後の被処理汚水の残留塩素濃度が高くなる問題もある。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１８５５６５号公報（請求項１、図１）
【特許文献２】特開昭５６−４０４８２号公報（請求項１、第（４）頁の第５行〜第２０行、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、従来技術における如上の問題に鑑みて、塩素系消毒剤などのハロゲン系消毒剤を高濃度で使用しても、消毒された被消毒排水中に残存しているハロゲン系消毒剤を効果的に回収再利用し、消毒処理された各種の排水を安心して放流可能な排水消毒システムおよび排水消毒方法を開発することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の排水消毒システムは、消毒剤として次亜ハロゲン酸類またはその水溶液を被消毒排水に添加して上記被消毒排水を消毒する消毒手段、消毒された上記被消毒排水中に残存している残留ハロゲンからハロゲンを回収するハロゲン回収手段、上記ハロゲン回収手段により回収されたハロゲンを次亜ハロゲン酸類として再利用する再利用手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の排水消毒方法は、次亜ハロゲン酸類またはその水溶液を被消毒排水に添加して上記被消毒排水を消毒する第一工程、上記第一工程において消毒された上記被消毒排水中に残存している残留ハロゲンからハロゲンを回収する第二工程、回収されたハロゲンを次亜ハロゲン酸類水溶液として貯蔵する第三工程、および上記回収された次亜ハロゲン酸類水溶液と補充用の次亜ハロゲン酸類水溶液とを新しい被消毒排水に添加して上記新しい被消毒排水を消毒する第四工程を含むことを特徴とするものである。
なお本発明において、残留ハロゲンなる概念は、残留塩素、残留臭素、残留沃素などの下位概念を包含し、且つ次亜ハロゲン酸類またはその水溶液を上記被消毒排水に添加した直後以降に上記被消毒排水中に存在する次亜塩素酸イオン、次亜臭素酸イオン、次亜沃素酸イオンなどの消毒作用を有するハロゲン化合物を意味する。
【発明の効果】
【０００８】
消毒された上記被消毒排水中に残存している残留ハロゲンからハロゲンを回収するので、ハロゲンが回収された消毒後の被消毒排水は、残留ハロゲン量が極めて少なくなっているので、河川などに放流可能である。よって、消毒剤を高濃度で使用して被消毒排水を極く短時間で消毒できる効果がある。さらに、回収されたハロゲンは次亜ハロゲン酸や次亜ハロゲン酸塩として再利用するので、被消毒排水の消毒コストが従来技術と比較して大きく低減する効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の排水消毒システムにおける実施の形態１の概略構成図である。以下、図１に基づいて本発明の排水消毒システムおよび排水消毒方法を説明する。実施の形態１のシステムは、その主要部として、前記消毒手段の一例としての消毒槽１、前記ハロゲン回収手段の一例としての塩素回収槽２、前記貯蔵手段の一例としての、回収した塩素を次亜塩素酸ナトリウム水溶液として貯蔵する貯蔵槽３、補充用の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を貯蔵する貯蔵槽４、前記消毒剤量制御手段の一例としての消毒剤量制御装置５、および配管６１〜６７を備えている。なお符号７は、被消毒排水を収容する排水プールである。
【００１０】
塩素回収槽２は、その室内２１の気相部を減圧する前記減圧手段の一例としての真空ポンプ２２と前記振動／攪拌手段の一例としての超音波発生装置２３とを備えており、塩素回収槽２の室内２１と貯蔵槽３の室内３１とは真空ポンプ２２を有する配管６４により連通している。超音波発生装置２３は、室内２１に設置され超音波発生素子２３１と室内２１外に設置された超音波発生装置本体２３２とから構成されている。貯蔵槽３の室内３１には、実施の形態１のシステムの稼動当初は水酸化ナトリウム水溶液が満たされており、当該水溶液は後記する回収塩素ガスにより、漸次、次亜塩素酸ナトリウムの濃度が増大して行く。貯蔵槽４には、補充用の、即ち回収されたものではない次亜塩素酸ナトリウム水溶液が収容されている。
【００１１】
消毒剤量制御装置５は、消毒剤量制御装置本体５１、残留塩素濃度を測定する残留塩素濃度測定装置本体５２、貯蔵槽３内に設置された塩素濃度センサ５３、貯蔵槽４内に設置された塩素濃度センサ５４、消毒槽１内に設置された塩素濃度センサ５５、配管６５に設けられた電磁弁５６、および配管６６に設けられた電磁弁５７から構成されている。しかして貯蔵槽３内、貯蔵槽４内、および消毒槽１内の各残留塩素濃度は、それぞれ残留塩素濃度測定装置本体５２と塩素濃度センサ５３との組み合わせから構成された第一残留塩素濃度測定装置、残留塩素濃度測定装置本体５２と塩素濃度センサ５４との組み合わせから構成された第二残留塩素濃度測定装置、および残留塩素濃度測定装置本体５２と塩素濃度センサ５５との組み合わせから構成された第三残留塩素濃度測定装置により常時測定され、それらの測定結果は、逐一消毒剤量制御装置本体５１に入力される。なお上記第一残留塩素濃度測定装置〜第三残留塩素濃度測定装置のいずれもは、構造並びに機能の点において斯界で周知の残留塩素濃度測定装置と構造並びに機能の点で同じものであってよい。
【００１２】
消毒剤量制御装置本体５１は、それらの入力から、新しい被消毒排水の消毒のために貯蔵槽３内の回収された次亜塩素酸ナトリウム水溶液の量と貯蔵槽４内の補充用の次亜塩素酸ナトリウム水溶液の量との混合比および使用量を決定し、且つ当該混合比の次亜塩素酸ナトリウム水溶液の必要量を得るように電磁弁５６および電磁弁５７を制御する。電磁弁５６および電磁弁５７を経由して消毒剤量制御装置５に集められた上記２種の次亜塩素酸ナトリウム水溶液の混合水溶液は、配管６７を通じて消毒槽１に供給され、新しい被消毒排水に添加される。
【００１３】
ところで、多くの新しい被消毒排水は、被消毒の主対象となる大腸菌などの細菌類以外にも、次亜塩素酸イオンと反応して当該次亜塩素酸イオンを消費し、添加直後の次亜塩素酸ナトリウム水溶液の残留塩素濃度を低下せしめる物質を含んでいることがある。幸い、かかる物質と次亜塩素酸イオンとの反応速度は、上記細菌類と次亜塩素酸イオンとの反応速度（消毒速度）と比較して格段に速く、多くの場合、数秒以内に完了するので、配管６７を通じて消毒槽１内の新しい被消毒排水に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を添加して略均一に混同した直後における当該被消毒排水中の残留塩素濃度、換言すると消毒開始前における残留塩素濃度、が第三残留塩素濃度測定装置により測定され、その結果が消毒剤量制御装置５に入力され、当該残留塩素濃度が所定値より小さくなっていると、消毒剤量制御装置５により次亜塩素酸ナトリウム水溶液が消毒槽１に追加される。なお、消毒開始前における残留塩素濃度は、後記の実施の形態２から明らかなように、少なくとも０．１ｍｇ／リットルとすることにより、短時間で消毒が可能である。
【００１４】
つぎに実施の形態１のシステムの動作並びに排水消毒方法について説明する。排水プール７から配管６１を通じて消毒槽１に導入された被消毒排水は、消毒剤量制御装置５から配管６７を通じて同槽１に供給された次亜塩素酸ナトリウム水溶液が添加混合されて消毒され、消毒後、塩素回収槽２に移され、そこで真空ポンプ２２による減圧下で超音波発生装置２３による振動および攪拌作用により残存する残留塩素から塩素が効果的に抽出される。塩素が抽出された塩素回収槽２内の被消毒排水は、残留塩素量が極めて少なくなっているので、河川などに放流される。一方、塩素回収槽２において回収された塩素ガスは、真空ポンプ２２により配管６４を通じて貯蔵槽３に送られ、同槽３内の水酸化ナトリウム水溶液中にバブリングされ、次亜塩素酸ナトリウムとして回収貯蔵される。かく回収貯蔵された次亜塩素酸ナトリウムは、排水プール７から配管６１を通じて消毒槽１に導入された新しい被消毒排水の消毒にために、消毒剤量制御装置５による上記した制御作用に基づいて貯蔵槽４内の補充用次亜塩素酸ナトリウムと混合されて消毒槽１に供給される。
【００１５】
実施の形態２.
【００１６】
実施の形態２においては、消毒開始前における残留塩素濃度と大腸菌との接触時間との当該大腸菌の殺菌作用に及ぼす影響が測定された。先ず、大腸菌の懸濁液は、孔径０．４μｍのメンブランフィルターで濾過され、大腸菌体が捕獲される。当該メンブランフィルターは、ｐＨ６．０に調整された滅菌生理食塩水の入った試験管に投入され、充分に攪拌後、１．４×１０７ＣＦＵ／ｍリットルに調整して室温下に静置される。静置５分後、次亜塩素酸ナトリウム水溶液が上記試験管に残留塩素量に換算してそれぞれ０．０５ｍｇ／リットル、０．１ｍｇ／リットル、および０．１５ｍｇ／リットルとなるように添加され、反応させた。
【００１７】
当該反応中、適当な時間間隔で上記試験管から反応液１ｍリットルがサンプリングされ、中和剤（０．５重量％チオ硫酸ナトリウム水溶液）０．９ｍリットルを加えて残留塩素が中和され、それぞれ０．１ｍリットルが標準寒天培地に塗布された。大腸菌の増殖の有無は、３７℃、４８時間培養後に評価された。表１は、残留塩素の濃度と大腸菌との反応時間との大腸菌に対する殺菌効果に及ぼす影響の評価結果を示すものである。
【００１８】
表１から、残留塩素の濃度０．０５ｍｇ／リットルでは反応時間５分でも大腸菌に対する殺菌効果は見られなかったが、０．１ｍｇ／リットルと０．１５ｍｇ／リットルでは、反応時間１分でも殺菌効果は見られることが分かる。よって、ｐＨ６．０で消毒開始前における残留塩素濃度が少なくとも０．１ｍｇ／リットルにて消毒を行えば１分以内に大腸菌を完全に殺菌できることが分かる。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
本発明は、前記実施の形態１および実施の形態２に限定されるものではなく、本発明が解決しようとする課題、並びにその解決手段の精神に沿った種々の変形形態を包含するものである。例えば実施の形態１および実施の形態２においては、消毒剤として次亜塩素酸ナトリウムを使用したが、それ以外の次亜ハロゲン酸類、例えば次亜塩素酸カリウム、あるいはその他の次亜塩素酸塩、塩次亜塩素酸、次亜臭素酸ナトリウム、次亜臭素酸カリウム、あるいはその他の次亜臭素酸塩、次亜臭素酸、次亜沃素酸ナトリウム、次亜沃素酸カリウム、あるいはその他の次亜沃素塩、次亜沃素酸などであってもよい。就中、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、次亜臭素酸、次亜臭素酸塩などは、消毒力が強く、且つ本発明の方法による回収が容易であるので特に好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明の排水消毒システムおよび排水消毒方法は、以上説明した通りの構成並びに効果を有するので、大腸菌あるいはその他の有害な細菌類を含む種々の排水を低コストで且つ短時間で効率よく消毒する需要に応えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の排水消毒システムにおける実施の形態１の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  消毒槽、２  塩素回収槽、２１  室内、２２  真空ポンプ、２３  超音波発生装置、２３１  超音波発生素子、２３２  超音波発生装置本体、３  貯蔵槽、３１  室内、
４  貯蔵槽、５  消毒剤量制御装置、５１  消毒剤量制御装置本体、
５２  残留塩素濃度測定装置本体、５３〜５５  塩素濃度センサ、５６  電磁弁、
５７  電磁弁、６１〜６７  配管、７  排水プール。
【図１】
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