(57)【要約】【課題】次亜臭素酸を主体とする水系消毒剤を、臭素酸の生成を極力抑制しながら効率よく製造する。【解決手段】オゾンと臭化物とから次亜臭素酸消毒剤を製造する次亜臭素酸消毒剤製造装置２０において、臭素イオン溶液のｐＨを調整するｐＨ調整装置１５を設けて、溶解タンク１２内の臭素イオン溶液のｐＨをｐＨ５以下に調整する。また消毒剤ｐＨ調整装置３１を設けて、消毒剤生成貯蔵装置１６内で生成貯留している次亜臭素酸消毒剤のｐＨをｐＨ６以下に調整する。【選択図】図２
2005058894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン及び臭化物から次亜臭素酸消毒剤を製造する水系消毒剤製造装置において、
前記臭化物を溶解させて臭素イオン溶液を調製する溶解器と、
前記溶解器に接続され、前記臭素イオン溶液のｐＨを所定範囲に調整する臭素イオン溶液ｐＨ調整装置と、
オゾンを発生させるオゾン発生装置と、
前記溶解器及び前記オゾン発生装置に接続され、臭素イオン溶液及びオゾンから次亜臭素酸を生成し貯蔵する消毒剤生成貯蔵器と、
を備えたことを特徴とする水系消毒剤製造装置。
【請求項２】
前記消毒剤生成貯蔵器に接続され、生成した次亜臭素酸消毒剤のｐＨを調整する消毒剤ｐＨ調整装置
を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の水系消毒剤製造装置。
【請求項３】
前記オゾン発生装置に接続され、前記消毒剤生成貯蔵器へ注入するオゾン量を、前記消毒剤生成貯蔵器中で消費されたオゾン量に応じて調節する注入制御手段
を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の水系消毒剤製造装置。
【請求項４】
前記臭素イオン溶液ｐＨ調整装置は、前記臭素イオン溶液のｐＨを５以下に調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の水系消毒剤製造装置。
【請求項５】
前記消毒剤ｐＨ調整装置は、前記次亜臭素酸消毒剤のｐＨを６以下に調整することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項記載の水系消毒剤製造装置。
【請求項６】
オゾン及び臭化物から次亜臭素酸消毒剤を製造する水系消毒剤の製造方法において、
前記臭化物を溶解させて得た臭素イオン溶液のｐＨを所定範囲に調整して、オゾンと反応させる
ことを特徴とする水系消毒剤の製造方法。
【請求項７】
前記臭素イオン溶液のｐＨを５以下に調整することを特徴とする請求項６記載の水系消毒剤の製造方法。
【請求項８】
生成した次亜臭素酸消毒剤のｐＨを所定の範囲に調整することを特徴とする請求項６又は７記載の水系消毒剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水系消毒剤製造装置及び製造方法に関し、特に、オゾンと臭化物とから次亜臭素酸消毒剤を製造する水系消毒剤製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
臭素系化合物の消毒剤は、下水などの種々の水系の消毒に用いられている。
例えば、特許文献１には、オゾンでは不十分となる長期間の有効な消毒を行うために、臭素イオンとオゾンの反応によって次亜臭素酸（次亜臭素酸イオン）を製造し、一定時間ごとに配管に注入して、配管内壁に付着している微生物を殺菌消毒することができる生物付着抑制装置が開示されている。この特許文献１では、次亜臭素酸イオンは、オゾンと比較して安定で長寿命であり、次亜塩素酸と同等の殺菌力があると記載されている。
一般に臭素イオン（Ｂｒ−）を含む水中にオゾン（Ｏ３）を吹き込むことによって次亜臭素酸（ＨＯＢｒ）を生成する反応は以下のように考えられている。
Ｂｒ−＋Ｏ３＝ＢｒＯ−＋Ｏ２
ＢｒＯ−＋Ｈ＋＝ＨＯＢｒ
【０００３】
【特許文献１】特公昭６２−１１９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記のように次亜臭素酸を生成する際に、供給したオゾンがＢｒＯ−と反応し、反応性の高い臭素酸（ＢｒＯ３−）が発生することがあるが、できるだけこの臭素酸を発生させることなく次亜臭素酸消毒剤を得ることが好ましい。そのためには、消毒剤の使用場所まで消毒剤自体を運搬することが考えられるが、高濃度の次亜臭素酸自体を運搬することは好ましくない。また使用場所において臭素酸を生成させないように複雑な工程を設けることは効率が悪い。
そこで本発明は、次亜臭素酸を主体とする水系消毒剤を、臭素酸の生成を極力抑制し且つ効率よく製造することができる製造装置及び製造方法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】
【０００５】
本発明の水系消毒剤の製造装置は、オゾン及び臭化物から次亜臭素酸消毒剤を製造する水系消毒剤製造装置において、前記臭化物を溶解させて臭素イオン溶液を調製する溶解器と、前記溶解器に接続され、前記臭素イオン溶液のｐＨを調整する臭素イオンｐＨ調整装置と、オゾンを発生させるオゾン発生装置と、前記溶解器及び前記オゾン発生装置に接続され、臭素イオン溶液及びオゾンから次亜臭素酸を生成し貯蔵する消毒剤生成貯蔵器と、を備えたことを特徴としている。
また本発明の水系消毒剤の製造方法は、オゾン及び臭化物から次亜臭素酸消毒剤を製造する水系消毒剤の製造方法において、前記臭化物を溶解させて得た臭素イオン溶液のｐＨを所定の範囲に調整して、オゾンと反応させることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
上記本発明によれば、オゾンと臭化物とから次亜臭素酸消毒剤を製造する際に原料となる臭化物イオン溶液のｐＨを所定範囲に調整するので、臭素酸の生成を極力抑制し且つ効率よく次亜臭素酸消毒剤を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施の形態１．
図１に本発明の実施の形態１に係る消毒剤製造装置１０が示されている。この消毒剤製造装置１０は、下水処理機構２０と組み合わされている。消毒剤製造装置１０には、オゾン発生装置１１と、溶解タンク１２（本発明の溶解器に相当する）とが備えられ、それぞれ消毒剤生成貯蔵装置１６に連結されている。
【０００８】
オゾン発生装置１１には、オゾンの発生原料となる酸素をオゾン発生装置１１に供給するための酸素供給源が接続されている（図示せず）。なおオゾン発生装置は、酸素を原料としてオゾンを発生させることができる装置であれば、いずれであってもよい。
溶解タンク１２には、臭素イオン薬剤及び溶解水が投入可能となっていると共に攪拌機１３が備えられている。この溶解タンク１２と、消毒剤生成貯蔵装置１６との間には、溶解タンク１２中の臭素イオン溶液を消毒剤生成貯蔵装置１６に移送する移送ポンプ１４が配置されている。
【０００９】
ここで使用可能な臭素イオン薬剤としては、水中で臭素イオンを発生させることができる固形の臭化物であればよく、例えば臭化ナトリウム、臭化カリウムなどを挙げることができる。経済性の観点から臭化カリウムが好ましい。このような臭素イオン薬剤は、溶解水と混合されて溶解し、臭素イオン溶液を生成する。このときの臭素イオン溶液の濃度は、オゾンの量に応じて適宜決定されるが、次亜臭素酸消毒剤の生成効率の観点から、また高濃度にするほど消毒剤貯蔵タンクの容量を小さくでき且つオゾン吸収効率を良くして経済性を向上させることができるため、１質量％〜１０質量％とすることが好ましい。
【００１０】
また溶解タンク１２には、溶解タンク１２内の臭素イオン溶液のｐＨを調整するためのｐＨ調整装置１５（本発明の臭素イオン溶液ｐＨ調整装置に相当する）が備えられている。このｐＨ調整装置１５は、溶解タンク１２内に貯留された臭素イオン溶液のｐＨを検出する検出部と、ｐＨ調整剤を投与する投与部とで構成されている。
検出部は、臭素イオン溶液のｐＨを測定することができれば、如何なるｐＨ測定器であってもよい。投与部は、臭素イオン溶液のｐＨを調整するためにｐＨ調整剤を所定量で投与可能な薬剤投与装置であれば、如何なる薬剤投与装置であってもよい。
ここで使用可能なｐＨ調整剤としては、臭素イオン溶液のｐＨを調整することができるものであればよく、例えば塩酸、硫酸を挙げることができる。
溶解タンク１２には、内部の溶液を均一に混合するための攪拌機１３が備えられている。
【００１１】
消毒剤生成貯蔵装置１６には、溶液が貯留可能となっており、臭素イオン溶液を消毒剤生成貯蔵装置１６に投入するための図示しない投入口が備えられている。また、消毒剤生成貯蔵装置１６の底部には、オゾン噴出口１７が備えられており、オゾン発生装置１１に連結されている。オゾン噴出口１７は、消毒剤生成貯蔵装置１６に貯留された臭素イオン溶液とオゾンとが接触するように所定量のオゾンを噴出する噴出機構で構成されている。このオゾン噴出口１７からオゾンが噴出することによって消毒剤生成貯蔵装置１６内部でオゾンと臭素イオン溶液とが接触し、次亜臭素酸消毒剤が生成される。なお、ここでオゾンの供給量は、臭素イオン溶液と接触して次亜臭素酸消毒剤を生成することができる量であればよく、生成効率の観点から、できるだけ高濃度であることが好ましい。
【００１２】
消毒剤生成貯蔵装置１６には、生成された次亜臭素酸消毒剤を下水処理機構２０に注入するための注入装置１８が接続されている。注入装置１８は、消毒剤生成貯蔵装置１６から所定量の消毒剤を下水処理機構２０に注入するための分配機構で構成されている。このような分配機構は、消毒剤を所定量且つ所定のタイミングで下水処理機構２０に注入できるものであれば、如何なるものであってもよい。
【００１３】
下水処理機構２０は、この下水処理機構２０は、合流式下水道システムの降雨時ポンプ場より排出される放流水の消毒を主として行うためのものであり、雨水を貯留する雨水井及び雨水ポンプ場に備えられた吸込配管２１と、吸込配管２１上に設けられた雨水ポンプ２２とで構成されている。なお、消毒剤製造装置１０の注入装置１８は、下水処理機構２０の吸込配管２１に連結され、吸込配管２１に対して消毒剤が投入可能となっている。
【００１４】
次に本実施形態に係る消毒剤製造装置１０の作用について説明する。
攪拌機１３を回転させながら、溶解タンク１２内に臭素イオン薬剤と溶解水を投入すると、溶解タンク１２内で臭素イオン溶液が調製される。
このとき臭素イオン溶解タンク１２では、ｐＨ調整装置１５によって臭素イオン溶液のｐＨが測定され調整される。ここで調整される臭素イオン溶液のｐＨは、酸性であればよく、好ましくは５以下、より好ましくは３．０以下とする。次亜臭素酸（ＨＢｒＯ）はｐＨに依存して平衡状態を維持しているので、ｐＨが酸性側に偏れば次亜臭素酸の生成が促進され、一方ｐＨが高くなると、これに従って不安定になってＢｒＯ−（臭素酸イオン）を解離すると考えられる。従って、上記範囲のｐＨにすることによって、次亜臭素酸の安定性を高めることができ、臭素酸の生成を抑制しながら次亜臭素酸を効率よく生成することができる。
【００１５】
次いで移送ポンプ１４を作動させて、ｐＨが調整された臭素イオン溶液を、消毒剤生成貯蔵装置１６に投入する。消毒剤生成貯蔵装置１６では、適当量の臭素イオン溶液が貯留するとオゾン発生装置１１からオゾンが吹き込まれ、オゾンと臭素イオン溶液とが接触する。これによって、消毒剤生成貯蔵装置１６内で、次亜臭素酸消毒剤が生成する。
【００１６】
生成した次亜臭素酸消毒剤は、注入装置１８が作動することによって、消毒剤生成貯蔵装置１６から、下水処理機構２０の吸込配管２１に注入される。吸込配管２１には、降雨時に未処理下水が流入されており、雨水ポンプ２２が作動することによって、消毒剤と未処理下水とが強力に攪拌される。これにより、消毒剤と未処理下水とが混合して、下水の消毒が実施される。
【００１７】
従って、オゾンと臭化物とから次亜臭素酸消毒剤を製造する際に、臭素酸の生成を極力抑制し且つ効率よく次亜臭素酸消毒剤を製造することができる。この結果、降雨時ポンプ場より排出される放流水による河川、湖沼、海の衛生上の対策を向上させることができる。
【００１８】
実施の形態２．
図２には、本発明の実施の形態２に係る消毒剤製造装置３０が示されている。
この消毒剤製造装置３０では、臭素イオン溶解タンク１２にｐＨ調整装置１５が接続されており、一方、消毒剤生成貯蔵装置１６に消毒剤ｐＨ調整装置３１が接続されている。このため、臭素イオン溶解のｐＨに加えて、生成された消毒剤のｐＨもまた検出及び調整可能となっている。なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００１９】
ここで用いられる消毒剤ｐＨ調整装置３１は、臭素イオン溶液のｐＨを調整するｐＨ調整装置１５と同様に、消毒剤生成貯蔵装置１６内に貯留された消毒剤のｐＨを検出する検出部と、所定のｐＨに調整するためのｐＨ調整剤を投与する投与部とで構成されている。またここで用いられるｐＨ調整剤には、上記同様に、塩酸、硫酸などを挙げることができる。
【００２０】
消毒剤ｐＨ調整装置３１では、消毒剤のｐＨを酸性側、好ましくはｐＨ６以下、更に好ましくは４以下に調整する。次亜臭素酸は比較的安定であるが、生成初期においての減少が多く、また生成する次亜臭素酸濃度が高濃度になるほど減少速度が大きくなるという特性がある。このため、生成された次亜臭素酸消毒剤の濃度が減少するので、製造効率の観点から改良する必要があった。これに対して本発明では、この範囲にｐＨを調整することによって、分解を抑制し、減少速度を小さくすることができる。
この結果、消毒作業を必要とする雨天がしばらくないなど、長期間にわたって消毒剤を貯蔵する場合であっても、消毒剤の分解による濃度低下（性能低下）を極力抑えることができる。
また、臭素イオン溶液のｐＨを調整しながら効率よく消毒剤を生成し且つ生成された消毒剤の分解を抑制するので、オゾン及び臭素イオン溶液などの原料を有効に活用することができる。
【００２１】
実施の形態３．
図３には、本発明の他の実施の形態に係る消毒剤製造装置４０が示されている。
この消毒剤製造装置４０では、ｐＨ調整装置１５が臭素イオン溶解タンク１２に接続され、本発明におけるオゾン注入制御手段に相当するオゾン注入制御装置４１が、オゾン発生装置１１に接続されている。なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００２２】
オゾン注入制御装置４１は、消毒剤生成貯蔵装置１６内での消費オゾンの量を演算する演算部と、演算部で得られた消費オゾン量に応じて、オゾン発生装置１１の駆動を指示する指示部とで構成されている。オゾン注入の調節は、消毒剤生成貯蔵装置１６内でのオゾン消費量を予測値として演算し、この予測値に基づいてオゾン発生装置１１の駆動指示を所定時間毎に切り替えることによって行われる。
【００２３】
次亜臭素酸消毒剤は生成初期において不安定となるため、消毒剤生成貯蔵装置１６内に長期に貯蔵しておくと分解して濃度が減少してしまうが、臭素イオンは残留するので、オゾン注入制御装置４１により注入が指示されたオゾンによって、消毒剤生成貯蔵装置１６内で次亜臭素酸消毒剤を再生成することができる。
【００２４】
これにより、臭素イオン溶液のｐＨを調整しながら効率よく消毒剤を生成できることに加えて、消毒剤生成貯蔵装置１６内での次亜臭素酸消毒剤が分解しても、オゾンを消毒剤生成貯蔵装置１６内に適宜注入することができるので、消毒剤生成貯蔵装置１６内において消毒剤が再生成することができる。この結果、長期間にわたって所定量の消毒剤を貯蔵しても、常に一定の活性を有する消毒剤を貯蔵しておくことができ、長期間にわたって信頼性の高い消毒剤を製造することができる。
【００２５】
なお、本消毒剤製造装置４０では、オゾン注入制御装置４１は、消費オゾン量を予測したが、消毒剤生成貯蔵装置１６内のオゾン消費量を測定してこの消費量に応じてオゾン注入制御装置４１の駆動を指示してもよい。なおオゾン消費量は、供給量と排気ガス中のオゾン量及び溶存オゾン量とから容易に算出することができる。
【００２６】
また、本消毒剤製造装置４０において、実施の形態２記載の消毒剤ｐＨ調整装置３１を更に設けてもよい。これにより、一定の活性を有する消毒剤をより一層安定して提供することができる。
【００２７】
本発明の実施の形態に係る消毒剤製造装置１０、３０、４０は、下水処理機構と組み合わせて使用したが、他の水系の消毒剤を必要とするシステムに組み込んで使用してもよい。例えば発電所及び化学工場などの排水システムを挙げることができる。組み合わせるシステムに応じた変更は、当業者にとって容易に行うことができる。
【実施例】
【００２８】
以下に本発明の実施例を説明する。
実施例１
下底に散気管を有する容量１．３Ｌの反応器に、原料水として１００ｍｇＢｒ／Ｌの臭化ナトリウム（ＮａＢｒ）溶液１Ｌを入れ、散気管からオゾンガスを供給した。供給したオゾンガスの濃度は６０ｇ／Ｎｍ３、流量０．２Ｌ／分とした。
このとき反応器内の初期ｐＨを、６．９、４．９及び３．０として、１分後、３分後、５分後、１０分後及び３０分後に反応器内の次亜臭素酸濃度を測定した。なお、次亜臭素酸の測定にはヨードメトリー法を用いた。結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2005058894.tif 000003
【００３０】
表１に示されるように、ほぼ中性のｐＨ（ｐＨ６．９）とした場合よりも酸性側のｐＨ（ｐＨ４．９及びｐＨ３．０）に調整した場合において、その次亜臭素酸消毒剤の生成量が顕著に増加したことが明らかであった。
従って、次亜臭素酸消毒剤を生成する際には、ｐＨを酸性側に調整することによって、効率よく次亜臭素酸消毒剤を生成することができる。
【００３１】
実施例２
次に、実施例１で生成された次亜臭素酸消毒剤を、種々のｐＨの環境下で放置し、２０分後、７０分後及び１０００分後に、次亜臭素酸消毒剤の濃度を測定して、次亜臭素酸消毒剤の分解の程度を調べた。結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
2005058894.tif 000004
【００３３】
表２に示されるように、酸性側のｐＨ（ｐＨ５．７及びｐＨ３．４）の場合、次亜臭素酸の減少量が少なく、特にｐＨ３．４の場合には、１０００分経過してもほとんど減少しなかった。これに対して中性のｐＨ（ｐＨ７．０）の場合では、２０分後には既に半分以下にまで減少しており、次亜臭素酸消毒剤を維持するには不適であることが明らかであった。
従って、次亜臭素酸消毒剤を酸性側のｐＨで維持することによって、次亜臭素酸消毒剤を長期間にわたって維持することができ、信頼性の高い次亜臭素酸消毒剤を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係る消毒剤製造装置の概略構成図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る消毒剤製造装置の概略構成図である。
【図３】本発明の更に他の実施の形態に係る消毒剤製造装置の概略構成図である
【符号の説明】
【００３５】
１０  消毒剤製造装置、１１  オゾン発生装置、１２  溶解タンク、１５  ｐＨ調整装置（臭素イオン溶液ｐＨ調整装置）、１６  消毒剤生成貯蔵装置、２０  下水処理機構、３１  消毒剤ｐＨ調整装置、４１  オゾン注入制御装置（オゾン注入制御手段）。
【図１】
2005058894.tif 000005
【図２】
2005058894.tif 000006
【図３】
2005058894.tif 000007