(57)【要約】【課題】比較的簡易な構成で精度よくスライムをモニタリングすることができるスライムモニターと、このスライムモニターを用いたスライムのモニタリング方法及びコントロール方法を提供する。【解決手段】プロトン透過性を有した非導電性の隔膜２と、該隔膜２の一方の面に設けられた、被検液が接触する第１の導電体（負極６）と、該隔膜２の他方の面に設けられた、塩化第２鉄水溶液などの電子受容体含有流体が接触する第２の導電体（正極５）とを備えてなるスライムモニター本体と、該被検液を脱気処理する脱気手段Ｄとを備えたスライムモニター。このモニターの検出値に基づいてスライムコントロール剤の添加量を制御する。【選択図】図２
2012093182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロトン透過性を有した非導電性の隔膜と、
該隔膜の一方の面に設けられた、被検液が接触する第１の導電体と、
該隔膜の他方の面に設けられた、電子受容体含有流体が接触する第２の導電体と
を備えてなるスライムモニターにおいて、
該被検液を脱気処理する脱気手段を備えたことを特徴とするスライムモニター。
【請求項２】
請求項１において、前記第１の導電体と前記第２の導電体との間が、抵抗を含む電気配線によって接続されており、該抵抗の両端間の電位差または配線を流れる電流を測定する手段を備えたことを特徴とするスライムモニター。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記電子受容体含有流体が塩化第２鉄の水溶液であることを特徴とするスライムモニター。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスライムモニターの前記脱気手段によって水系の水を脱気処理し、この脱気処理した水を前記第１の導電体と接触させて前記第１の導電体と第２の導電体との間の電位差または電流を測定し、その測定値に基づいて該水系におけるスライムの生育の有無又はスライム付着量をモニタリングするスライムのモニタリング方法。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスライムモニターの前記脱気手段によって水系の水を脱気処理し、この脱気処理した水を前記第１の導電体と接触させて前記第１の導電体と第２の導電体との間の電位差または電流を測定し、その測定値に基づいて該水系に対するスライムコントロール剤の添加量を制御するスライムコントロール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ、冷却水系などの水系のスライムをモニタリングするためのスライムモニターに係り、特に微生物発電システムを利用したスライムモニターに関する。また、本発明は、このスライムモニターを用いた水系におけるスライムのモニタリング方法及びコントロール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水系のスライムをモニタリングするスライムモニターとして、特開２００９−２３６７１５（特許文献１）に、プロトン透過性を有した非導電性の隔膜と、該隔膜の一方の面に設けられた、被検液が接触する第１の導電体と、該隔膜の他方の面に設けられた、酸素含有ガスが接触する第２の導電体とを備えてなるものが記載されている。
【０００３】
このスライムモニターにあっては、被検液と接触した第１の導電体にスライムが付着すると、該第１の導電体が微生物発電装置の負極として機能する。また、酸素含有ガスと接触する第２の導電体が正極として機能する。
【０００４】
この第１の導電体では、付着した微生物が有機物を以下の式にしたがって分解し、電子（ｅ−）とプロトン（Ｈ＋）が生成する。
【０００５】
（有機物）＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−
【０００６】
第１の導電体と、酸素含有ガスが接触する第２の導電体とを電気配線で接続すると、上記反応で生成した電子はこの電気配線を通って正極へ到達し、非導電性隔膜を通過して第２の導電体に到達したプロトンとともに、酸素を電子受容体とした下記の反応式にしたがって水が生成する。このときの発生電圧は理論的には１．１Ｖとなる。
【０００７】
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ
【０００８】
上記電気配線中に抵抗を挿入すると、抵抗値に応じた電流が流れると共に、抵抗と電流との積に相当する電位差（電圧降下）が抵抗の両端間に生じる。この電流又は電位差は、第１の導電体へのスライム付着量に比例するので、この電流又は電位差から被検液のスライム発生傾向を検知することができる。
【０００９】
そこで、上記特開２００９−２３６７１５では、同号公報の段落［００３１］〜［００３５］の通り、第１の導電体と第２の導電体との間の電位差又は電流に基づいて薬注量を制御する。
【００１０】
なお、負極を有し、微生物及び電子供与体を含む液を保持する負極室と、該負極室に対しイオン透過性非導電性膜を介して隔てられており、該イオン透過性非導電性膜に接する正極を有する正極室とを備えた微生物発電装置の該正極室に空気などの酸素含有ガスを供給して発電を行う微生物発電方法及びその装置は、特開２０１０−１７０８２８号などに見られる通り公知である。
【００１１】
また、この正極室内を液で満たし、この液を酸素含有ガスで曝気する微生物発電方法及び装置も公知である（特開２００９−２３１２３０）。
【００１２】
正極室内にフェリシアン化カリウム水溶液を通水し、フェリシアン化カリウムを電子受容体とした還元反応
Ｆｅ（ＣＮ）６３−＋ｅ−＋Ｈ＋→ＦｅＨ（ＣＮ）６３−
を行わせてプロトンと電子で消費する微生物発電方法及び装置が特開２００９−１５２０９１号及び特開２００９−１５２０９７号に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００９−２３６７１５
【特許文献２】特開２０１０−１７０８２８
【特許文献３】特開２００９−２３１２３０
【特許文献４】特開２００９−１５２０９１
【特許文献５】特開２００９−１５２０９７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
微生物発電装置の負極室に被検液を流通させてスライム傾向をモニタリングするモニター装置では、アノードに付着した生物が有機物を分解し、生成した電子が電線を通じてカソードへ送られる。その際、対象とする被検液中に溶存酸素が存在すると、生物が生成した電子が溶存酸素に消費され、電線に流れる分が減少する。したがって、被検液中に溶存酸素（ＤＯ）が存在すると、発電量に誤差が生じる。
【００１５】
例えば、ＤＯが８ｍｇ／Ｌ存在する場合、すべての電子がＤＯに消費されるとすると、これに相当する量の有機物（この場合、ＢＯＤとして約１５ｍｇ／Ｌ）が分解される。したがって、ＢＯＤ１５ｍｇ／Ｌに相当する分はスライム増殖ポテンシャルとしては検出できないことになり、スライムモニタリングの精度が低くなる。
【００１６】
なお、逆浸透膜分離装置への通水系（ＲＯ通水系）では、ごく低濃度のＢＯＤ成分の存在でスライムが発生し、長期間経過するうちにこのスライムが原因となってフラックスが低下するので、スライムを精度よくモニタリングすることが望まれる。
【００１７】
本発明は、比較的簡易な構成で精度よくスライムをモニタリングすることができるスライムモニターと、このスライムモニターを用いたスライムのモニタリング方法及びコントロール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】
【００１８】
本発明（請求項１）のスライムモニターは、プロトン透過性を有した非導電性の隔膜と、該隔膜の一方の面に設けられた、被検液が接触する第１の導電体と、該隔膜の他方の面に設けられた、電子受容体含有流体が接触する第２の導電体とを備えてなるスライムモニターにおいて、該被検液を脱気処理する脱気手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項２のスライムモニターは、請求項１において、前記第１の導電体と前記第２の導電体との間が、抵抗を含む電気配線によって接続されており、該抵抗の両端間の電位差または配線を流れる電流を測定する手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項３のスライムモニターは、請求項１又は２において、前記電子受容体含有流体が塩化第２鉄の水溶液であることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明（請求項４）のスライムのモニタリング方法は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスライムモニターの前記脱気手段によって水系の水を脱気処理し、この脱気処理した水を前記第１の導電体と接触させて前記第１の導電体と第２の導電体との間の電位差または電流を測定し、その測定値に基づいて該水系におけるスライムの生育の有無又はスライム付着量をモニタリングするものである。
【００２２】
本発明（請求項５）のスライムコントロール方法は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスライムモニターの前記脱気手段によって水系の水を脱気処理し、この脱気処理した水を前記第１の導電体と接触させて前記第１の導電体と第２の導電体との間の電位差または電流を測定し、その測定値に基づいて該水系に対するスライムコントロール剤の添加量を制御するものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のスライムモニターは、上記特許文献１のスライムモニターにおいて、被検液を脱気処理してから第１の導電体と接触させるので、被検液中の溶存酸素の影響が排除され、水系におけるスライムの発生傾向を精度よくモニタリングすることができる。
【００２４】
そして、この水系のスライムのモニタリング結果に基づいて、水系に対するスライムコントロール剤の薬注を過不足なく的確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施の形態で用いられるスライムモニター本体の断面図である。
【図２】実施の形態に係るスライムモニターのフロー図である。
【図３】試験結果を示すグラフである。
【図４】別の実施の形態で用いられるスライムモニター本体の断面図である。
【図５】別の実施の形態で用いられるスライムモニター本体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００２７】
第１図は本発明の実施の形態で用いられるスライムモニター本体としての微生物発電装置の概略的な構成を示す模式的断面図である。第２図はスライムモニターのフロー図である。
【００２８】
槽体１内がプロトン透過性の区隔材２によって正極室３と負極室４とに区画されている。正極室３内にあっては、区隔材２に密着するように、導電性多孔質材料よりなる正極（第２の導電体）５が配置されている。正極５と槽体１の壁面との間のスペースは正極溶液で満たされている。この正極溶液は流入口３ａから流入し、正極室上部の流出口３ｂから流出する。
【００２９】
この正極溶液には、酸素、フェリシアン化カリウム又は塩化第２鉄などの電子受容体が溶解している。なお、後述の実施例では電子受容体として塩化第２鉄が溶解している。
【００３０】
負極室４内には、導電性多孔質材料よりなる負極（第１の導電体）６が配置されている。この負極６は、区隔材２に密着しており、負極６から区隔材２にプロトン（Ｈ＋）が受け渡し可能となっている。
【００３１】
負極室４には流入口４ａから被検液（水系の水）を脱気処理してから導入し、流出口４ｂから廃液を排出させる。なお、負極室４内は嫌気性とされる。
【００３２】
正極室３内に正極溶液を通液することにより、
（有機物）＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ＋＋ｅ−
なる反応が進行する。この電子ｅ−が負極６、端子９、外部抵抗８、端子７を経て正極５へ流れる。
【００３３】
上記反応で生じたプロトンＨ＋は、区隔材２を通って正極５に移動する。正極５では、電子受容体が酸素の場合
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ
なる反応が進行する。電子受容体がフェリシアン化カリウムの場合
Ｆｅ（ＣＮ）６３−＋ｅ−＋Ｈ＋→ＦｅＨ（ＣＮ）６３−
なる反応が進行する。電子受容体が塩化第２鉄の場合
ＦｅＣｌ３＋Ｈ＋＋ｅ−→ＦｅＣｌ２＋ＨＣｌ
なる反応が進行する。なお、正極溶液中のフェリシアン化カリウム又は塩化第２鉄の濃度は０．０１〜４ｗｔ％特に０．１〜２ｗｔ％程度が好適である。
【００３４】
隔膜５としては、プロトン透過性を有した非導電性の合成樹脂膜が好適であり、例えばカチオン交換膜、アニオン交換膜、バイポーラ膜、精密濾過膜、逆浸透膜などが好適であるが、スライムモニターの感度を高めるために、プロトンの移動の容易さからカチオン交換膜が特に好適である。プロトンを透過させ易くするために、隔膜は厚さが１０μｍ〜１ｍｍ程度の薄いものが好ましい。
【００３５】
負極６は、多くの微生物を保持できるよう、表面積が大きく空隙が多く形成され通水性を有する、且つ生物に対する毒性のない素材よりなる多孔体が好ましい。具体的には、導電体のシートや導電体をフェルト状、クロス状、ペーパー状、ハニカム状、格子状その他の多孔性シートにした多孔性導電体（例えばグラファイトフェルト、発泡チタン、発泡ステンレス等）が挙げられる。
【００３６】
負極６は、厚さが０．０３〜４０ｍｍ、特に０．１〜１０ｍｍ程度であることが好ましい。
【００３７】
正極５としては、材料及び厚さ共に負極６と同様のものを用いることができる。なお、高感度とするためには、導電性材料で構成された多孔質基材に触媒を坦持させたものが好ましく、例えばグラファイトフェルトやカーボンペーパーを基材として白金等を坦持させたものが好適である。高感度を必要としない場合には、安価なグラファイトをそのまま（つまり、白金を担持させずに）使用してもよい。また、白金以外の安価な触媒、例えば、コバルト、ニッケル、マンガン等を使用しても良い。
【００３８】
第２図のように、本発明では、水系の水（原水）を脱気手段Ｄで脱気処理した後、負極室４に流通させる。脱気手段としては、窒素脱気装置、膜脱気装置など各種のものを用いることができる。
【００３９】
脱気の程度は、溶存酸素（ＤＯ）が実質的に０ｍｇ／Ｌであることが最も好ましいが、実用的には、コスト及び手間を勘案して、冷却水系では１ｍｇ／Ｌ以下、特に０．５ｍｇ／Ｌ以下程度、逆浸透膜装置への通水系（ＲＯ通水系）であれば０．５ｍｇ／Ｌ以下、特に０．１ｍｇ／Ｌ以下となる程度が望ましい。
【００４０】
このように脱気処理した水を負極室４に通水すると共に、正極室に空気、酸素、酸素含有ガスなどや、電子受容体含有液を流通させることにより、負極６にスライム（微生物を含んだ粘着性物質）が生成、付着し、正極５と負極６との間に電位差が発生するようになる。
【００４１】
この電位差は、負極６に付着した微生物の量及び水系の有機物濃度に依存する。
【００４２】
水系が有機物を多く含むなどスライムを生成させ易い状況にあるほど、微生物の代謝活動が活発となり、両極間の電位差Ｖが大きくなる。従って、この電位差Ｖから水系のスライム増加傾向を検知する（モニタリングする）ことができる。
【００４３】
なお、上記電位差が大きいほど、両極間に流れる電流Ｉも多くなることから、この電流Ｉを検出することによっても水系のスライム増加傾向を検知することができる。
【００４４】
また、有機物濃度が短時間のうちに急激に上昇した場合には、電位差−時間グラフ又は電流−時間グラフの傾き（ΔＶ／Δｔ又はΔＩ／Δｔ）が大きくなり、有機物濃度が短時間のうちに急激に減少した場合にもこれらのグラフの傾き（ΔＶ／Δｔ又はΔＶ／Δｔの絶対値）が大きくなる。従って、かかるΔＶ／Δｔ又はΔＩ／Δｔを検知することによっても、水系のスライム傾向を検知することができる。この実施の形態では、水系の水を脱気処理してから負極室４に導入するので、溶存酸素の影響が排除され、水系のスライム傾向を精度良くモニタリングすることができる。
【００４５】
この検知データ（電圧又は電流）に基づいて、水系に対するスライムコントロール剤の添加量を制御することにより、過不足なく、的確にスライムコントロール剤の薬注制御を行うことができる。なお、薬注量を制御するには、例えば薬注ポンプの吐出量を制御すればよいが、これに限定されない。
【００４６】
スライムコントロール剤を添加することにより、導電体１１，１２間の電位差が低下するほど、スライムコントロール剤の添加効果が大きいことになる。
【００４７】
この水系としては、ボイラ水系、循環冷却水系、紙パルプ水系、純水製造などの用水系、ガス処理のスクラバー用水系などが例示される。スライムコントロール剤は微生物の活動を抑制する作用を有するものであり、例えば、ＭＢＴ（メチレンビスチオシアネート）、ＤＢＮＰＡ（２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド）、ＤＢＮＥ（２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノール）、ＢＢＡＢ（ビス−１，４−ブロモアセトキシ−２−ブテン）、ＭＩＴ（５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン）、ジチオール（４，５−ジクロロ−１，２−ジチオラン−３−オン）、ＣＦＩＰＮ（５−クロロ−２，４，６−トリフルオロイソフタロニトリル）、ＨＢＤＳ（ヘキサブロモジメチルスルホン）、ＴＣＳ（３，３，４，４−テトラクロロテトラヒドロチオフェン−１，１−ジオキシド）、ＢＮＰ（２−ブロモ−２−ニトロプロパン−１，３−ジオール）、ＢＩＴ（ベンゾイソチアゾリン−３−オン）、ＧＡ（グルタールアルデヒド）などを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００４８】
上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は図示以外の、例えば前記特許文献２〜５の微生物発電装置をスライムモニター本体として用いてもよい。また、本発明では、前記特許文献１のスライムモニターをスライムモニター本体として用いてもよい。第４，５図はこの特許文献１の構成を有したスライムモニター本体を示すものである。
【００４９】
このスライムモニター本体１１は、それぞれフランジ１２ａ，１３ａを有した短い円筒形のホルダ１２，１３を用いてプロトン透過性を有した非導電性の隔膜１４を保持し、この隔膜１４の一方の面に密着するように負極としての第１の導電体２１を配置し、隔膜１４の他方の面に密着するように正極としての第２の導電体２２を配置したものである。ホルダ１２，１３は、アクリル等の非導電性合成樹脂よりなるものであり、フランジ１２ａ，１３ａを対峙させて同軸状に配置され、フランジ１２ａ，１３ａ間で隔膜１４を挟持している。
【００５０】
導電体１１，１２，隔膜１４の材料は、前記実施の形態の負極、正極、及び隔膜と同様のものを用いることができる。ホルダ１２，１３の直径は、例えば５〜１００ｍｍ程度とされるが、これに限定されない。
【００５１】
導電体２１，２２間は、リード線２３，２５と抵抗２４とによって電気的に接続されている。リード線２３，２５は、導電体２１，２２中に差し込まれることにより導電体２１，２２と導通している。
【００５２】
リード線２３，２５及び抵抗２４に流れる電流を測定するように電流計２６が設けられていると共に、抵抗２４の両端間の電位差を測定するように電圧計２７が設けられている。なお、電流計２６と電圧計２７の一方のみが設けられてもよい。
【００５３】
このスライムモニター本体１１の第２の導電体（負極）２２側へ脱気処理した被検液（水系の水）を流通させると共に、第１の導電体（正極）２１側へ電子受容体含有流体（例えば塩化第２鉄水溶液、フェリシアン化カリウム水溶液又は空気など）を流通させることにより、水系のスライム傾向をモニタリングすることができる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例及び比較例について説明するが、まず比較例について説明する。
【００５５】
比較例１
スライムモニター本体として第１図に示す微生物発電装置を作成した。この発電装置の槽体１の全体の容積は６０ｍＬ、負極室４の容積は３７．５ｍＬ、正極室３の容積は２２．５ｍＬである。
【００５６】
区隔材５としてカチオン透過膜（アストム社製，厚さ１７０μｍ）を使用した。
【００５７】
負極６としては、５０ｍｍ×１５０ｍｍで厚さ５ｍｍのグラファイトフェルトを用い、正極５としては、５０ｍｍ×１５０ｍｍで厚さ３ｍｍのグラファイトフェルトを用いた。
【００５８】
試験に先立って、このスライムモニター本体の正極室５にＦｅＣｌ３の３ｇ／Ｌ水溶液を５ｍＬ／ｍｉｎで循環通水すると共に、負極室４に酢酸ナトリウム１０ｍｇ／Ｌ及び酵母エキス１０ｍｇ／Ｌを含む野木町水を５ｍＬ／ｍｉｎで２日間通水した。その結果、１ｋΩの抵抗の両端の電圧は５７５ｍＶになった。
【００５９】
その後、野木町水に酵母エキスを５ｍｇ／Ｌ添加した被検液を負極室４に５ｍＬ／ｍｉｎで通水して測定を開始した。正極室５へは上記水溶液をそのまま循環通水した。
【００６０】
通水を開始して１２日目、１５日目、２５日目にそれぞれスライムコントロール剤としてタワクリンＮＴ（栗田工業（株）製：塩素系スライムコントロール剤）を被検液中の薬剤濃度が塩素として２０ｍｇ／Ｌとなるように添加し、３５日目以降は被検液中の薬剤濃度が５ｍｇ／Ｌとなるように連続的に添加した。電位測定結果を第３図に示す。
【００６１】
［実施例１］
比較例１と同じ装置を用い、同じ時期に同じ手順にて通水を開始した。なお、この実施例１では、測定に先立って酢酸ナトリウム１０ｍｇ／Ｌ及び酵母エキス１０ｍｇ／Ｌを含む野木町水を５ｍＬ／ｍｉｎで２日間通水した。その結果、１ｋΩの抵抗の両端の電圧は５８０ｍＶになった。
【００６２】
この実施例１では、測定時には被検液を曝気装置で曝気してから通水を行った。この曝気装置は、５００ｍＬ洗気瓶を3個直列に接続し、窒素ガスを各洗気瓶に１００ｍＬ／ｍｉｎ通気するようにしたものである。
【００６３】
比較例１と同様に、通水を開始して１２日目、１５日目、２５日目にそれぞれスライムコントロール剤としてタワクリンＮＴ（栗田工業（株）製：塩素系スライムコントロール剤）を被検液中の薬剤濃度が塩素として２０ｍｇ／Ｌとなるように添加し、３５日目以降は被検液中の薬剤濃度が５ｍｇ／Ｌとなるように連続的に添加した。電位測定結果を第３図に示す。
【００６４】
第３図に示す通り、被検液の脱気処理を行う実施例１では、スライムコントロール剤を添加すると電位が低下し、長期間添加しないと電位が上昇という変化をしたのに対し、脱気しなかった比較例１では、電位の変化とスライムコントロール剤の添加が対応していない。
【符号の説明】
【００６５】
１  槽体
２  区隔材
３  正極室
４  負極室
５  正極
６  負極
８  抵抗
１１  スライムモニター本体
１２，１３  ホルダ
１２ａ，１３ａ  フランジ
１４  隔膜
２１  第１の導電体
２２  第２の導電体
【図１】
2012093182.tif 000003
【図２】
2012093182.tif 000004
【図３】
2012093182.tif 000005
【図４】
2012093182.tif 000006
【図５】
2012093182.tif 000007