(57)【要約】【課題】  微生物を含む被処理水を処理するに際して、その除菌効果の改善を図る。【解決手段】  水処理方法では、被処理水３を少なくとも微生物を収集可能な濾過材７により濾過する。濾過材７上の微生物の周囲環境のｐＨを、アルカリ性又は酸性に調整する。また、微生物の周囲環境を加熱する。特に、微生物の周囲環境の温度を＋４０℃以上＋１００℃以下に加熱する。更に、微生物の周囲環境をｐＨ１０乃至ｐＨ１３に調整する。濾過材７が浸漬された被処理水３を曝気する。【選択図】      図１
2005021864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を、少なくとも微生物を収集可能な濾過材により濾過すると共に、該濾過材上の微生物の周囲環境のｐＨを、アルカリ性又は酸性に調整することにより処理することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記濾過材上の微生物の周囲環境をｐＨ１０乃至ｐＨ１３に調整することを特徴とする請求項１の水処理方法。
【請求項３】
前記濾過材上の微生物の周囲環境を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】
前記濾過材上の微生物の周囲環境を＋４０℃以上＋１００℃以下に加熱することを特徴とする請求項３の水処理方法。
【請求項５】
前記ｐＨの調整を電解により行うことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の水処理方法。
【請求項６】
前記濾過材が浸漬された前記被処理水を曝気す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又は請求項５の水処理方法。
【請求項７】
前記濾過材を浸漬型平膜で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又は請求項６の水処理方法。
【請求項８】
少なくとも被処理水中の微生物を収集可能な濾過材を備え、該濾過材上の微生物の周囲環境のｐＨを、アルカリ性又は酸性に調整することを特徴とする水処理装置。
【請求項９】
前記濾過材上の微生物の周囲環境をｐＨ１０乃至ｐＨ１３に調整することを特徴とする請求項８の水処理装置。
【請求項１０】
前記濾過材上の微生物の周囲環境を加熱することを特徴とする請求項８又は請求項９の水処理装置。
【請求項１１】
前記濾過材上の微生物の周囲環境を＋４０℃以上＋１００℃以下に加熱することを特徴とする請求項１０の水処理装置。
【請求項１２】
前記ｐＨを調整するための電解手段を備えることを特徴とする請求項８、請求項９、請求項１０又は請求項１１の水処理装置。
【請求項１３】
前記濾過材が浸漬された前記被処理水を曝気する曝気手段を備えることを特徴とする請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１又は請求項１２の水処理装置。
【請求項１４】
前記濾過材は浸漬型平膜で構成されていることを特徴とする請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２又は請求項１３の水処理装置。
【請求項１５】
前記被処理水が流通する配管を備え、該配管を耐アルカリ性又は耐酸性の材料により構成したことを特徴とする請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１３又は請求項１４の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場排水などの水（被処理水）を除菌処理するための水処理方法及び水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より例えば食品工場では、飲料容器を洗浄水にて洗浄する処理が行われている。係る飲料容器には芽胞菌（微生物）が多く付着しており、洗浄水は芽胞菌により汚染されることになる。そこで、従来では洗浄水をアルカリ性とし、適当な温度に加温することで除菌洗浄する方法を採っていたが、芽胞菌は耐熱性が高く、除菌効果にも限界があった。
【０００３】
他方、此の種被処理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方法としては、微生物を収集可能な濾過材を流水路中に配設し、この濾過材に微生物を固着させることによって、浄化する方法もある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２９０１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、微生物を含む被処理水を処理するに際して、その除菌効果の改善を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明の水処理方法は、被処理水を、少なくとも微生物を収集可能な濾過材により濾過すると共に、この濾過材上の微生物の周囲環境のｐＨを、アルカリ性又は酸性に調整することにより処理するものである。
【０００６】
請求項２の発明の水処理方法は、上記において濾過材上の微生物の周囲環境をｐＨ１０乃至ｐＨ１３に調整することを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明の水処理方法は、上記各発明において濾過材上の微生物の周囲環境を加熱することを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明の水処理方法は、上記において濾過材上の微生物の周囲環境を＋４０℃以上＋１００℃以下に加熱することを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明の水処理方法は、上記各発明においてｐＨの調整を電解により行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明の水処理方法は、上記各発明において濾過材が浸漬された被処理水を曝気することを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明の水処理方法は、上記各発明において濾過材を浸漬型平膜で構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項８の発明の水処理装置は、少なくとも被処理水中の微生物を収集可能な濾過材を備え、この濾過材上の微生物の周囲環境のｐＨを、アルカリ性又は酸性に調整するものである。
【００１３】
請求項９の発明の水処理装置は、上記において濾過材上の微生物の周囲環境をｐＨ１０乃至ｐＨ１３に調整することを特徴とする。
【００１４】
請求項１０の発明の水処理装置は、上記各発明において濾過材上の微生物の周囲環境を加熱することを特徴とする。
【００１５】
請求項１１の発明の水処理装置は、上記において濾過材上の微生物の周囲環境を＋４０℃以上＋１００℃以下に加熱することを特徴とする。
【００１６】
請求項１２の発明の水処理装置は、上記各発明においてｐＨを調整するための電解手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項１３の発明の水処理装置は、上記各発明において濾過材が浸漬された被処理水を曝気する曝気手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項１４の発明の水処理装置は、上記各発明において濾過材は浸漬型平膜で構成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１５の発明の水処理装置は、上記各発明において被処理水が流通する配管を備え、この配管を耐アルカリ性又は耐酸性の材料により構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、被処理水を少なくとも微生物を収集可能な濾過材により濾過すると共に、濾過材上の微生物の周囲環境のｐＨを、アルカリ性又は酸性に調整するので、濾過材により被処理水中の微生物を捕集し、且つ、この捕集された微生物をアルカリ性若しくは酸性環境において死滅させることができる。これにより、耐熱性の高い芽胞菌等の除菌能力を改善することができる。
【００２１】
特に、濾過材上の微生物の周囲環境を＋４０℃以上＋１００℃以下に加熱することで、微生物の弱体化を促進し、除菌能力を一層向上させることができるようになる。また、電解により被処理水のｐＨを調整すれば、薬剤の投入が不要となる。更に、濾過材が浸漬された被処理水を曝気することで、濾過材の目詰まりも解消することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を実施するための水処理装置１の構成を示している。実施例の水処理装置１は、食品工場において飲料容器（リターナル容器）の洗浄を行う洗浄水（以下、被処理水と云う）の除菌処理を行うものであり、図中２は上記飲料容器を洗浄する被処理水（洗浄水）３を貯溜する水槽である。図示しない飲料容器はこの水槽２内において被処理水（洗浄水）により洗浄される。
【００２３】
図中４は加熱装置としての電気ヒータ（シーズヒータ）であり、水槽２内の被処理水を加温するものである。図中６は処理槽であり、この処理槽６内には濾過材７が配設され、その下方には曝気手段としての曝気ノズル８が配設されている。また、処理槽６内にも加熱装置としての電気ヒータ（シーズヒータ）１５が設けられている。処理槽６内には後述する如く水槽２内の被処理水３が循環供給され、前記濾過材７及び曝気ノズル８はこの被処理水３中に浸漬される。
【００２４】
図２に処理槽６部分の拡大図を示し、図３には前記濾過材７の断面図を示している。濾過材７は、浸漬型平膜等の少なくとも微生物を収集可能なメッシュ状の一対の濾過膜１１、１１と、これら濾過膜１１、１１を所定間隔を存して固定する枠部材１２とから構成されている。１３はこの枠部材１２の上部からこれら濾過膜１１、１１間の被処理水３を外部に導出する導出配管であり、１４はこの導出配管１３を介して強制的に外部に被処理水３を引き出す排水ポンプ（搬送手段）１６である。
【００２５】
枠部材１２は前面及び後面に開口が形成された矩形体により構成されており、上下端及び左右側端が一体に構成されている。そして、この前面及び後面に形成された開口に、それぞれ濾過膜１１、１１が所定間隔を存して固定されている。これにより、濾過膜１１、１１は、枠部材１２と一体に構成されることとなり、容易に処理対象となる被処理水３中に投入可能となる。そして、後述する如く実際には係る濾過材７が複数枚処理槽６内に投入され、各濾過材７・・・に前記導出配管１３は接続されるかたちとなる。
【００２６】
そして、枠部材１２の上面には、前述した如き導出配管１３を接続するための挿入孔が形成され、当該挿入孔を介して両濾過膜１１、１１間の被処理水３を外部に引き出すための導出配管１３が挿入されている。
【００２７】
図１に戻って、１４はポンプであり、このポンプ１４は運転されて取水配管１６により水槽２内の被処理水３を汲み上げ、吐水配管１７により処理槽６に搬送する。前記導出配管１３は弁１８を介してポンプ１９に接続されている。このポンプ１９は運転されて導出配管１３を介し前記両濾過膜１１、１１間の被処理水３を吸い上げ、弁２１を介して吐水配管２２により水槽２に搬送する。
【００２８】
２３は濾過材７の逆洗用の被処理水３を貯溜するためのタンクであり、このタンク２３は濾過材７の上方に配置されており、下部に接続された流出配管２８は弁２４を介して弁１８の濾過材７側の導出配管１３に接続されている。また、吐水配管２２は分岐し、この分岐配管２６は弁２７を介してタンク２３内に開口している（尚、図２では弁１８や２４を示していない）。
【００２９】
３１はブロワーファンであり、フィルタ３２を介して曝気ノズル８に接続されている。このブロワーファン３１は運転されて空気を吸引し、曝気ノズル８より処理槽６内に吐出し、濾過材７が浸漬された処理槽６内の被処理水を曝気する。図２における３３は制御装置（制御手段）であり、この制御装置３３により前記各ポンプ１４、１９、電気ヒータ４、弁１８、２１、２４、２７及びブロワーファン３１が制御される。
【００３０】
尚、上記各配管１３、１６、１７、２２、２６、２８は例えば高密度ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン、フッ素樹脂等の耐アルカリ性及び耐酸性の材料にて構成されている。これにより、被処理水３のｐＨを後述するアルカリ性或いは酸性としても各配管に腐食などの損傷が生じることがなくなる。また、制御装置３３には水槽２内の被処理水３の温度を検出する温度センサや各配管内の圧力を検出する圧力センサ（図中ＰＴで示す）が接続されているものとする。
【００３１】
以上の構成で、次に水処理装置１による被処理水３の除菌処理動作について説明する。尚、被処理水３は微生物の一例として芽胞菌が含まれる。
（１）除菌処理
この除菌処理の開始にあたり、被処理水３中に水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を投入して被処理水をアルカリ性の滅菌標準水とする。実施例ではＮａＯＨとポリアクリル酸を被処理水３に添加し、ｐＨを１１．５に調整する。
【００３２】
また、制御装置３３は弁１８、２１を開き、弁２４及び２７を閉じる。そして、ポンプ１４を運転して水槽２内の被処理水３を処理槽６に搬送すると共に、ポンプ１９を運転して濾過材７の濾過膜１１、１１間の被処理水３を導出配管１３に吸い上げる。これにより、処理槽６内の被処理水３は外側から濾過膜１１、１１を通過して当該濾過膜１１、１１間に流入する。その際に、被処理水３に含まれる芽胞菌（微生物）が濾過膜１１、１１の外面に捕獲され、収集されていく。
【００３３】
濾過膜１１、１１を通過する際にそれに含まれる芽胞菌は濾過材７の濾過膜１１、１１上に捕集され、分離される。このとき被処理水３のｐＨは前述の如く１１．５に調整されているので、濾過膜１１、１１上に捕集された芽胞菌の周囲環境のｐＨは１１．５のアルカリ性である。そして、導出配管１３に吸い上げられた被処理水３は、ポンプ１９によって吐水配管２２から水槽３内に戻される。これによって、水槽２内の被処理水３中の芽胞菌は除去されていく。
【００３４】
また、制御装置３３は電気ヒータ４及び１５の通電を制御して水槽２及び処理槽６内の被処理水３を加熱調整する。また、ブロワーファン３１を運転して曝気ノズル８より空気（泡）を吐出し、濾過材７が浸漬された処理槽６内の被処理水３を曝気する（０．３Ｌ／ｍｉｎ）。これにより、濾過膜１１、１１の目詰まりを解消する。
【００３５】
ここで、最初に濾過膜１１の処理能力を検証する。図４は一枚の濾過膜１１の処理流速の変化を示している。図４の横軸は時間、縦軸は単位膜面積当たりの一日の処理量（Ｆｌｕｘ）を示している。初期処理流量は約０．６Ｌ／ｍｉｎであったが、徐々に目詰まりして行き、６５時間経過後には約０．０５Ｌ／ｍｉｎまで低下した。その後は約０．０４Ｌ／ｍｉｎの一定の処理量で略推移した。
【００３６】
そこで、実施例ではポンプ１９によって前述した如く濾過膜１１、１１に通される被処理水３の流量を０．０２Ｌ／ｍｉｎに設定した。係る濾過膜１１により濾過した後の被処理水３中の芽胞菌数を図５に示す。図５の横軸は時間、縦軸は１ｍＬ当たりの菌数である。この図からも明らかな如く濾過膜１１の濾過により芽胞菌は略全て除去できることが分かる。
【００３７】
次に、ＮａＯＨなどのアルカリ薬剤を加えてｐＨ１１．５に調整した被処理水（洗浄水）中に、芽胞菌を加え、＋５０℃に加熱調整した場合の被処理水中の芽胞菌数（ＣＦＵ）の変化を実験で調べたものを図６に示す。図６の横軸は時間、縦軸は１ｍＬ当たりの菌数である。
【００３８】
この図からも明らかな如く、係る状況では約１週間で９９．９％の芽胞菌を死滅させることができた。これは、芽胞菌は短時間では死滅することはないが、常時＋５０℃、ｐＨ１１．５の環境におかれることで、自然に死滅するためである。そこで、制御装置３３は電気ヒータ４、１５への通電を制御し、被処理水３の温度を＋５０℃に加熱調整するように設定した。これにより、水槽３内の被処理水３中の芽胞菌や処理槽６の濾過膜１１、１１上に収集された芽胞菌の周囲環境も＋５０℃に加熱されることになり、それらは円滑に死滅していくようになる。
【００３９】
次に、濾過材７の数によって決まる水処理装置１の処理能力について検証する。図７は此の種食品工場において例えば飲料容器を洗浄する前記水槽２中の芽胞菌数の変化の測定結果を示している。図中横軸は時間、縦軸は１ｍＬ当たりの菌数である。また、黒ポイントは冬季、白抜きポイント夏季の変化を示している。この図からも明らかな如く冬季には菌数の変化は殆どないが、夏季には平均４０ＣＦＵ／ｍＬ／ｈｒで増加することが分かる。そこで、係る夏季の菌数増加を抑えるのに必要な濾過材７の数を検証する。
【００４０】
今、水槽２の容量を７００ｍＬ、経過時間における水槽２内の芽胞菌の濃度をＲ（ＣＦＵ／ｍＬ）、水槽２内の芽胞菌の初期濃度をＲ０（ＣＦＵ／ｍＬ）、飲料容器から持ち込まれる芽胞菌量をＡ（ＣＦＵ／ｍＬ／ｈｒ）、濾過材７によって処理された量をＢ（Ｌ／ｈｒ）とすると、
ΔＲ＝ＡΔｔ−Ｂ／７００・ＲΔｔ          ・・・［１］
とおくことができる。ここで、Ｃ１＝Ａ、Ｃ２＝Ｂ／７００とおくと、
ｄＲ／ｄｔ＝Ｃ１−Ｃ２Ｒ                  ・・・［２］
となる。これを積分すると、
∫［１／（Ｃ１−Ｃ２Ｒ）］ｄＲ＝∫ｄｔ    ・・・［３］
この式を展開すると、
−１／Ｃ１［ｌｎ（Ｃ１−Ｃ２Ｒ）−ｌｎ（Ｃ１−Ｃ２Ｒ０）］＝ｔ
Ｒ＝１／Ｃ２［Ｃ１−（Ｃ１−Ｃ２Ｒ０）ｅｘｐ（−Ｃ２ｔ）］
・・・［４］
となる。この式４に実測値を代入して計算する。ここで、Ｒ０は夏季のデータ１２０（ＣＦＵ／ｍＬ）、Ａも夏季のデータ４０（ＣＦＵ／ｍＬ／ｈｒ）を使用する。また、Ｂは濾過膜１１［有効膜面積０．８４平方メートル、１０．０８Ｌ／ｈｒ（濾過膜１１（有効膜面積０．１平方メートル）当たりの処理流量０．０２Ｌ／ｍｉｎから算出）］を指定枚数使用した場合に処理できる水量（Ｌ）である。計算結果を図８に示す。この図において横軸は時間、縦軸は１ｍＬ当たりの菌数である。そして、各ポイントは濾過材７の枚数（０枚〜４００枚）毎の菌数変化を示している。
【００４１】
この結果から図８の×ポイントで示す濾過材１００枚以上を用いれば水槽２内の芽胞菌数を低く抑えることができることが分かる。従って、処理槽６内には１００枚の濾過材７を並列配置し、それぞれ導出配管１３に接続して用いた。
【００４２】
このように本発明では被処理水３を濾過材７により濾過すると共に、この濾過材７上の芽胞菌の周囲環境のｐＨをアルカリ性とすることで、濾過材７により被処理水３中の芽胞菌を捕集し、且つ、この捕集された芽胞菌をアルカリ性環境において死滅させることができる。これにより、耐熱性の高い芽胞菌の除菌能力を改善することができるようになり、被処理水を廃棄する際にも、外部環境に高濃度の芽胞菌を排出することがなくなる。特に、被処理水３を加熱することで、芽胞菌の弱体化を促進し、除菌能力を一層向上させることができるようになる。また、濾過材７が浸漬された被処理水３を曝気しているので、濾過材７の目詰まりも解消することが可能となる。
【００４３】
次に、水処理装置１の逆洗浄処理について説明する。
（２）逆洗処理
このような除菌処理により濾過材７の濾過膜１１外面には芽胞菌が蓄積されていくため、目詰まりが進行する。そこで、定期的に濾過材７を逆洗する。その場合には、制御装置３３はポンプ１４を停止し、弁２１、２４を閉じ、弁１８、２７を開いてポンプ１９を運転することで、被処理水３をタンク２３に汲み上げて貯溜する。次に、ポンプ１９を停止し、弁１８を閉じ、弁２４を開いてタンク２３から流出配管２８、導出配管１３を介して濾過材７の濾過膜１１、１１間に被処理水３を逆流させる。
【００４４】
これにより、濾過膜１１、１１の内面から外面に向けて被処理水３が流通するので、濾過膜１１の外面に付着した芽胞菌（死滅している）を取り除くことができ、以後の除菌処理の効率改善を図ることが可能となる。
【００４５】
尚、実施例では被処理水をｐＨ１１．５に調整したが、ｐＨ１０乃至ｐＨ１３の範囲のアルカリ性が好適である。また、被処理水３をｐＨ８以上のアルカリ性か、ｐＨ６以下の酸性環境に調整し、被処理水３のｐＨを芽胞菌（微生物）の至適ｐＨから外すことでも芽胞菌の除去効果がある。更に、実施例では被処理水を＋５０℃に加熱したが、＋４０℃以上＋１００℃以下の範囲に調整することで芽胞菌の除去効果は期待できる。
【００４６】
また、実施例では被処理水３のｐＨを調整することで濾過材７に捕集された芽胞菌の周囲環境ｐＨを調整したが、それに限らず、被処理水３のｐＨは調整せずに一定時間毎に水処理装置１内の被処理水の循環を停止し、例えば処理槽６内の被処理水のｐＨのみを調整して濾過材７上の芽胞菌の周囲環境ｐＨを調整するようにしてもよい。
【００４７】
更に、実施例では水酸化ナトリウムを投入することで被処理水のｐＨ調整を行ったが、図２に破線で示すように例えば処理槽６内の被処理水３にアノード６１とカソード６２から成る電解手段を浸漬し、これら電極を使用した電解により当該被処理水３のｐＨ調整を行っても良い。その場合には制御装置３３は被処理水３のｐＨに基づき、アノード６１とカソード６２に印加する電流を制御して濾過膜１１、１１周囲の被処理水３のｐＨを上記の如きアルカリ性若しくは酸性に自動調整するものとする。係る電解手段を用いれば前述した薬剤の投入も不要となる。
【００４８】
更にまた、実施例では食品工場の飲料容器洗浄用の洗浄水中の芽胞菌を処理対象としたが、それに限らず、種々の雑菌や微生物の処理に本発明は有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明を実施するための水処理装置の構成図である。
【図２】図１の水処理装置の処理槽部分の拡大図である。
【図３】図１の水処理装置の濾過材の断面図である。
【図４】一枚の濾過膜の処理流速の変化を示す図である。
【図５】濾過膜により濾過した後の被処理水中の芽胞菌数を示す図である。
【図６】被処理水をｐＨ１１．５に調整し、＋５０℃に加熱調整した場合の被処理水中の芽胞菌数の変化を示す図である。
【図７】此の種食品工場の飲料容器を洗浄する水槽中の芽胞菌数の変化の測定結果を示す図である。
【図８】濾過材の枚数毎の被処理水中の菌数変化を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  水処理装置
２  水槽
３  被処理水
４、１５  電気ヒータ
６  処理槽
７  濾過材
８  曝気ノズル
１３  導出配管
１４、１９  ポンプ
３３  制御装置
６１  アノード
６２  カソード
【図１】
2005021864.tif 000003
【図２】
2005021864.tif 000004
【図３】
2005021864.tif 000005
【図４】
2005021864.tif 000006
【図５】
2005021864.tif 000007
【図６】
2005021864.tif 000008
【図７】
2005021864.tif 000009
【図８】
2005021864.tif 000010