(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭充填層の上方に集水管を設置し、該集水管の上方が液面位置となるように制御された活性炭塔において、前記活性炭充填層に上向流で熱水を送り、前記集水管より熱水を抜き出し、循環することを特徴とする活性炭の殺菌方法。
【請求項２】
活性炭充填層の上方に集水管を設置し、該集水管の上方が液面位置となるように制御された活性炭塔の水を該液面位置まで抜く水抜き工程、
前記活性炭充填層に上向流で熱水を送り、前記集水管より熱水を抜き出すことにより、前記集水管の流出部に設けられた温度計の表示が８０℃を超える所定温度以上になるまで熱水の循環を行う予備加熱工程、
前記温度計の表示が８０℃を超える所定温度で少なくとも１０分間の熱水循環を行う熱水循環工程、
前記活性炭塔の熱水を水抜きする熱水抜き工程、
前記活性炭塔に水を張り、次いで、活性炭塔の流出水の温度が４０℃以下になるまで水を流入する冷却ブロー工程、を有することを特徴とする活性炭の殺菌方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投入熱量が削減され、且つ活性炭の殺菌を確実に行う活性炭の殺菌方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水処理用の活性炭は、水中の有機物及び臭気成分の吸着除去並びに残留塩素及びオゾン等の酸化剤の分解除去等に幅広く用いられている。しかしながら、水処理用の活性炭は、使用時間が長くなるに従い、たとえ活性炭の吸着能力が未だ充分に残っていても、バクテリア等の雑菌が活性炭層で繁殖し易く、これに伴う種々のトラブルを招く場合もある。従来、これらの問題を解決する活性炭の殺菌方法としては、加熱殺菌方法、銀担持防菌方法、全量交換方法等が用いられている。このうち、加熱殺菌方法は、多量の活性炭を殺菌する場合に好適で、例えば、特開平６−７１２４９号公報等には、活性炭ろ過塔内の活性炭充填層に熱水または蒸気を供給する手段を設けた水道水の浄化装置及び活性炭ろ過塔内で繁殖した雑菌を熱処理して殺菌する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の加熱殺菌方法で加熱殺菌を行ったとしても、必ずしも確実に殺菌が行われるとは言い難い。例えば、熱水を活性炭ろ過塔の上から下へ、下向流で流した場合、空気の噛み込みによる偏流が生じて、確実な殺菌が行われない場合がある。また、装置が大掛かりな場合、熱水循環を行ったとしても、熱水循環時間が短すぎると局部的な温度低下を生じ、確実な殺菌が行われない。また、活性炭ろ過塔内全体を熱水で満たし循環しているため、投入熱量が多くなり運転コストを上昇させるという問題がある。
【０００４】
従って、本発明の目的は、投入熱量が削減され、且つ活性炭塔内で繁殖した雑菌を確実に殺菌する活性炭の殺菌方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、活性炭塔を活性炭充填層の上方空間（フリーボード）に設置された集水管の上方が液面位置となるように制御された構造とし、活性炭を殺菌する際、該集水管から熱水を取り出し循環するようにすれば、熱水量が少なくてよく、投入熱量が削減できること、活性炭充填層に上向流で循環させることにより、空気の噛み込みによる偏流を抑制できること、熱水循環工程における熱水温度を、集水管の流出部に設けられた温度計により検出し、該温度に基づいた制御を行い、且つ熱水循環時間を特定時間以上行うことにより、活性炭塔内で繁殖した雑菌を確実に殺菌できること等、を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、活性炭充填層の上方に集水管を設置し、該集水管の上方が液面位置となるように制御された活性炭塔において、前記活性炭充填層に上向流で熱水を送り、前記集水管より熱水を抜き出し、循環することを特徴とする活性炭の殺菌方法を提供するものである。
【０００７】
また、本発明は、活性炭充填層の上方に集水管を設置し、該集水管の上方が液面位置となるように制御された活性炭塔の水を該液面位置まで抜く水抜き工程、前記活性炭充填層に上向流で熱水を送り、前記集水管より熱水を抜き出すことにより、前記集水管の流出部に設けられた温度計の表示が８０℃を超える所定温度以上になるまで熱水の循環を行う予備加熱工程、前記温度計の表示が８０℃を超える所定温度で少なくとも１０分間の熱水循環を行う熱水循環工程、前記活性炭塔の熱水を水抜きする熱水抜き工程、前記活性炭塔に水を張り、次いで、活性炭塔の流出水の温度が４０℃以下になるまで水を流入する冷却ブロー工程、を有することを特徴とする活性炭の殺菌方法を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態における活性炭の殺菌方法について、図１を参照して説明する。図１は本発明の活性炭の殺菌方法を実施するための装置の一例を示す概略構成図である。図中、１〜９、１２はバルブであり、１０は原水を活性炭で処理するための活性炭充填層１１を備えた活性炭塔であり、処理期間の経過により雑菌を有する。活性炭塔１０の活性炭充填層１１の上方には集水管２０が設置され、集水管２０の上方には活性炭を殺菌する際、集水管２０の上方を液面位置とするように液面制御する液面計８０が設置されている。また、活性炭塔１０の頂部には外部からの雑菌の進入を防御する除菌フィルター７０が設けられている。４０はポンプ３０を作動して循環される循環水を所定の温度にまで加熱して熱水とするヒータである。５０は殺菌後の菌の死骸等の汚染物を除去するフィルターである。集水管２０とポンプ３０の流入管３０ａを連接する連結管１３ａには、警報機付温度計５２が設けられ、活性炭塔１０の底部に連接される流入管５ａには、警報機付温度計５１が設けられている。なお、図中、６０は活性炭処理水をさらに高度に処理する純水製造装置であるが、後工程はこれに限定されず、例えばそのまま飲料水として利用されることもある。
【００１０】
集水管２０の設置位置としては、活性炭充填層１１の上方で、且つ熱水の上向流により活性炭が展開し上昇する上昇高さ分だけ、活性炭表面層から離れていることが好ましい。具体的には、集水管２０と活性炭充填層表面の間隔は300 〜500mm 程度である。また、液面計設置位置としては、集水管２０の上方で、且つ集水管２０に出来るだけ近い位置が熱水量を削減できる点で好ましいが、液面計設置位置が集水管２０に近すぎると循環水中に空気を噛み込んでしまい偏流が生じて、確実な殺菌が行われないことがある。このため、具体的には、液面計設置位置は集水管２０より200 〜300mm 程度上方位置とすることが好ましい。
【００１１】
次に、本発明の活性炭の殺菌方法を各工程毎に説明する。
（水抜き工程）
水抜き工程開始前の状態は、弁１、弁９及び弁７が開、他の弁は閉であり、ポンプ３０及びヒータ４０は停止している。この状態においては原水を活性炭塔１０で処理し、その処理水を後段の純水製造装置６０に送水している。この状態から活性炭塔１０内の水の一部を抜くには、弁１、弁７、弁９を閉じ、弁２、弁３、弁６、弁８を開き、液面計８０を作動させる。これにより、活性炭塔１０内の水の一部は重力により系外へ排出され、活性炭塔１０内の水は液面計８０の設定位置まで満たされた状態となる。次に、弁２、弁６を完全に閉じる。
【００１２】
（予備加熱工程）
活性炭塔１０の液面計８０の位置で水面が保持され、循環系配管１３内を水で充たした状態で、弁３、弁４、弁５、弁８を開の状態とし、ポンプ３０及びヒーター４０を作動させ、ポンプ３０、ヒータ４０、フィルター５０、弁４、弁５、活性炭塔１０、集水管２０、弁３及びポンプ３０を順に経る循環系（活性炭充填層１１に対して上向流）を警報機付温度計５２の表示が８０℃を超える所定温度以上、例えば８８℃になるまで熱水の循環を行う。８０℃を超える所定温度以上とすることにより、特に、医薬及び製薬用水の場合の如く、雑菌が生存できないとされている８０℃以上の温度で殺菌を行うという基準を確実に担保できる。また、上記温度計としては、警報機付温度計５１と警報機付温度計５２の双方の温度計を用い、これらの表示を基準にすることが、活性炭塔１０の集水管２０とポンプ３０とで形成される循環系配管１３内の温度を確実に上記温度以上にすることができる点で好ましい。また、この工程においては、熱水中の噛み込み空気が脱気される。
【００１３】
（熱水循環工程）
前記予備加熱工程において、警報機付温度計５２の表示が８０℃を超える所定温度以上、例えば８８℃になれば熱水循環工程に自動的に移行する。すなわち、弁の開閉等の特別な操作を行うことなく、ポンプ３０と活性炭塔１０の集水管２０間で形成される循環系配管１３、すなわち、ポンプ３０、ヒータ４０、フィルター５０、弁４、弁５、活性炭塔１０、集水管２０、弁３及びポンプ３０を順に経る循環系内を、警報機付温度計５２の表示が８０℃を超える所定温度以上、例えば８８℃で少なくとも１０分間以上、好ましくは１５分間以上、特に好ましくは３０分間の熱水循環を行う。本工程において、熱水温度及び循環時間を上記範囲とすることにより、大掛かりな設備装置においても装置全体を８０℃以上に保つことができ、確実に殺菌を行うことができる。また、この工程で使用される温度計は、警報機付温度計５１と警報機付温度計５２の双方の表示を基準にすることが好ましい。
【００１４】
（熱水抜き工程）
熱水循環工程終了後、活性炭塔１０内の熱水を水抜きする。すなわち、ヒータ４０を切り、ポンプ３０及び液面計８０の作動を停止させ、弁４、弁５を閉じ、弁２、弁３、弁６及び弁８を開の状態とし活性炭塔１０内の水を重力により全量抜く。
【００１５】
（冷却ブロー工程）
冷却ブロー工程は、活性炭塔１０に水を張り、次いで活性炭塔１０の流出水の温度が４０℃以下になるまで水を流入して冷却する工程である。すなわち、熱水抜き工程終了後、まず、弁３、弁６及び弁８を閉とし、弁１、弁５、弁１２、弁２を開の状態とし、圧送水を弁５を経て活性炭塔１０に上向流で張り込み、活性炭塔１０を満水状態とする（液面計８０及び警報機付温度計５１は解除状態である）。満水状態は流量とタイマーにより規定量の張込みを行うことにより確認されるか、又はオーバーフロー分が弁１２び弁２を経て系外へブローされることにより確認してもよい。次いで、弁５、弁１２及び弁２を閉、弁１、弁６及び弁９を開の状態とし、圧送水を弁１、弁９を経て活性炭塔１０に下向流で供給して、供給開始５分後、警報機付温度計５１を作動状態とし、その表示が安定して４０℃以下となるまでブローを行う。冷却ブロー工程終了後、弁１、弁６及び弁９を閉とすることにより本発明の活性炭の殺菌処理工程は終了する。
【００１６】
上記本発明の実施の形態における活性炭の殺菌方法によれば、活性炭塔１０を活性炭充填層１１の上方空間（フリーボード）に設置された集水管２０の上方が液面位置となるように制御された構造とし、活性炭を殺菌する際、集水管２０から熱水を取り出し循環するようにしたため、熱水量は少なくてよく、投入熱量が削減できる。また、熱水は活性炭充填層１１に上向流で循環されるため、空気の噛み込みによる偏流を抑制できる。また、熱水循環工程における熱水温度を、集水管２０とポンプ３０の流入管３０ａを連結する連結管１３ａに設けられた警報機付温度計５２により検出し、該温度に基づいた制御を行い、且つ熱水循環時間を特定時間以上行うため、活性炭塔内で繁殖した雑菌を確実に殺菌することができる。従って、装置が大掛かりな場合、あるいは、医薬及び製薬用水の場合の如く、雑菌等が生存できないとされている８０℃以上の温度で殺菌を行うという基準を確実に担保できる。
【００１７】
本発明で使用される温度計としては、特に制限されないが、白金抵抗温度計、銅抵抗温度計、ニッケル抵抗温度計、サーミスター温度計等の抵抗温度計が、取扱、精度及び価格等の点で好ましい。該温度計は警報機付であり、設定温度により弁の切替え等の信号（警報）を発信する機能を有するものが好ましい。
【００１８】
本発明において、集水管の上方を液面とする制御方法は、手動液面制御及び自動液面制御のいずれであってもよいが、液面制御弁を用いた自動制御とすることが好ましい。
【００１９】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって本発明を制限するものではない。
実施例１
図１で示される下記仕様の活性炭の殺菌装置を使用した。
（活性炭の殺菌装置）
・活性炭塔：容量４m3、採水流量２６m3/h（LV13m/h ）、１５日間運転のもの
・活性炭：２．０m3（商品名「ＧＷ３２／２０クラレコール）、
活性炭層中の雑菌数：２×１０3 個／ml
・温度計：白金抵抗温度計
・ヒータ：蒸気による熱交換器
【００２０】
（活性炭の殺菌方法）
図１中、弁１、弁９及び弁７が開、他の弁は閉であり、ポンプ３０及びヒータ４０は停止している状態の装置において、水抜き工程を行った。先ず、弁１、弁７、弁９を閉じ、弁２、弁３、弁６、弁８を開き、液面計８０を作動させることにより、活性炭塔１０内の一部の水を重力により系外へ排出させた。活性炭塔１０内の水を水面が液面計の位置となるまで排出するのに５分要した。次いで、弁２、弁６を完全に閉じた（水抜き工程）。弁３、弁４及び弁５を開き、ポンプ３０及びヒータ４０を作動させ熱水を活性炭充填層１１に上向流で流し、集水管２０とポンプ３０の間で形成される循環系、すなわち、ポンプ３０、ヒータ４０、弁４、弁５、活性炭塔１０、集水管２０、弁３及びポンプ３０を順に経る循環系内を循環させた。熱水の循環流量は１０m3/h、警報機付温度計５２の温度が８８℃になるまで循環を行った。循環時間は６０分間必要であった（予備加熱工程）。
【００２１】
前記予備加熱工程終了後、予備加熱工程と同様の循環系内を警報機付温度計５２の表示が８８℃以上の状態で３０分間の熱水循環を行った。この熱水循環は流量１０m3/hで行った（熱水循環工程）。
【００２２】
熱水循環工程終了後、ヒータ４０を切り、ポンプ３０、液面計８０及び警報機付温度計５１の作動を停止させ、弁４、弁５を閉とし、弁２、弁３、弁６及び弁８を開とし、活性炭塔１０内の水を重力により全量抜いた。水抜きには約２０分を要した（熱水抜き工程）。
【００２３】
熱水抜き工程後、弁３、弁６及び弁８を閉とし、弁１、弁５、弁１２及び弁２を開の状態とし、圧送水を弁１、弁５を経て活性炭塔１０に上向流（流量１０m3/h）で張り込み、約１５分で活性炭塔１０を満水状態とした。次いで、弁５、弁１２及び弁２を閉、弁６及び弁９を開の状態とし、圧送水を弁１、弁９を経て活性炭塔１０に下向流（流量２６m3/h）で供給して、供給開始５分後警報機付温度計５１を作動させ、その表示が安定して４０℃以下となるまでブローを行った。ブロー時間は約３０分を要した（冷却ブロー工程）。ブロー後は弁１、弁６、弁９を閉として本工程を終了した。
【００２４】
冷却ブロー工程終了後、活性炭処理水の細菌数を測定したところ、０個／mlであり、確実に熱殺菌が行われた。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の活性炭の殺菌方法によれば、活性炭塔を活性炭充填層の上方空間（フリーボード）に設置された集水管の上方が液面位置となるように制御された構造とし、活性炭を殺菌する際、集水管から熱水を取り出し循環するようにしたため、熱水量は少なくてよく、投入熱量が削減できる。また、熱水は活性炭塔に上向流で循環されるため、空気の噛み込みによる偏流を抑制できる。また、熱水循環工程における熱水温度を、集水管の流出部に設けられた温度計により検出し、該温度に基づいた制御を行い、且つ熱水循環時間を特定時間以上行うため、活性炭塔内で繁殖した雑菌を確実に殺菌することができる。従って、装置が大掛かりな場合、あるいは、医薬及び製薬用水の場合の如く、雑菌が生存できないとされている８０℃以上の温度で殺菌を行うという基準を確実に担保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の活性炭の殺菌方法を説明するための装置の概略構成図を示す。
【符号の説明】
１〜９、１２  弁
１０          活性炭塔
１１          活性炭充填層
１３          循環系配管（１３ａを含む）
１３ａ        集水管とポンプの流入管を連接する連結管
２０          集水管
３０          ポンプ
３０ａ        ポンプの流入管
４０          ヒータ
５０          フィルター
５１、５２    警報機付温度計
６０          純水製造装置
７０          除菌フィルター
８０          液面計
【図１】
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