(57)【要約】【課題】循環型水処理装置のメンテナンス費用を低廉化し平易化する。又、次亜塩素酸ナトリウム等の薬剤を注入せずに殺菌を行う。更に排出水より金属イオンを除去することにより高環境性を実現することを目的とする。【解決手段】被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システム１０において、被処理水２を集通する殺菌槽５を有し、前記殺菌槽５内には線状の真鍮を主たる材料とする真鍮材６が配置され、前記真鍮材６から発生する銅イオン及び＼又は亜鉛イオンによって集通する被処理水２を殺菌する金属イオン発生部７を有することを特徴とする。特に前記真鍮材６が、真鍮の経糸及び緯糸を織り込むことによって形成されている単層又は多層織物であることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システムにおいて、当該殺菌装置が被処理水を集通する殺菌槽を有し、前記殺菌槽内には真鍮を主たる材料とする定形性を有した真鍮材が配置され、当該真鍮材から発生する銅イオン及び＼又は亜鉛イオンによって集通する被処理水を殺菌する金属イオン発生部を有することを特徴とする被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システム。
【請求項２】
前記真鍮材が、線状の真鍮を主たる材料とする経線及び緯線を織り込むことによって形成されている単層又は多層織物の真鍮金網及び＼又は繊維状の真鍮材を焼結することによって形成されている不織布材であることを特徴とする請求項１に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システム。
【請求項３】
前記真鍮材が多層織物の真鍮金網及び＼又は繊維状の真鍮材を焼結することによって形成されている多層の不織布材であって、異なったメッシュ数の真鍮金網又は異なった目付量の不織布材が積層されてなることを特徴とする請求項２に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システム。
【請求項４】
前記真鍮材が、パンチングメタル、真鍮板であることを特徴とする請求項１に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システム。
【請求項５】
前記金属イオン発生部において、前記真鍮材に更に導電糸からなる織網が接触するように積層されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システム。
【請求項６】
前記金属イオン発生部において、前記真鍮材に電圧を印加することによって銅イオン及び＼又は亜鉛イオンを発生させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システム。
【請求項７】
前記殺菌システムにおいて、更に金属吸着フィルターが配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システム。
【請求項８】
前記殺菌システムにおいて、殺菌された被処理水を送水する送水経路を有し、前記送水経路に陽イオン交換樹脂を配置することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システム。
【請求項９】
被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法において、殺菌された被処理水を循環させる循環工程を有し、被処理水を殺菌槽に集通し殺菌する殺菌工程を有し、前記殺菌工程において殺菌槽内に真鍮を主たる材料とする定形性を有した真鍮材を配置し、前記真鍮材から発生する銅イオン及び＼又は亜鉛イオンによって集通する被処理水を殺菌する金属イオン発生部を有することを特徴とする被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法。
【請求項１０】
前記真鍮材が、線状の真鍮を主たる材料とする経線及び緯線を織り込むことによって形成されている単層又は多層織物の真鍮金網及び＼又は繊維状の真鍮材を焼結することによって形成されている不織布材であることを特徴とする請求項９に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法。
【請求項１１】
前記真鍮材が多層織物の真鍮金網及び＼又は繊維状の真鍮材を焼結することによって形成されている多層の不織布材であって、異なったメッシュ数の真鍮金網及び＼又は不織布材が積層されてなることを特徴とする請求項１０に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法。
【請求項１２】
前記真鍮材が、パンチングメタル、真鍮板であることを特徴とする請求項９に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法。
【請求項１３】
前記金属イオン発生部において、前記真鍮材に更に導電糸からなる織網が接触するように積層されていることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか一に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法。
【請求項１４】
前記金属イオン発生部において、前記真鍮材に電圧を印加することを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか一に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法。
【請求項１５】
前記殺菌槽内において、更に金属吸着フィルターを配置し銅イオン及び＼又は亜鉛イオンを除去する工程を有することを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか一に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法。
【請求項１６】
前記殺菌方法において、殺菌された被処理水を送水する送水工程を有し、前記送水工程に陽イオン交換樹脂を配置することによりイオン交換させて重金属を選択的に除去することを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか一に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水を殺菌する殺菌システム及び殺菌方法に関するものであり、次亜塩素酸ナトリウム等の薬剤の注入を行うことなく、主として真鍮又は銅、亜鉛合金などを接触させ、殺菌効果を有する銅イオンや亜鉛イオンを発生させることによって水の殺菌処理を行うシステムに関する。特に被処理水を集通する殺菌槽において余分な真鍮又は銅、亜鉛合金繊維屑を生じさせることなく、大腸菌等の有害性を有する物質を不活性化することが可能となる被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システム及び殺菌方法に関する。例えば、プール、公衆浴場や温浴施設等の水又は温水を循環利用する際の殺菌処理に用いたり、海水や河川水を利用する際の殺菌処理に用いたりすることができる。ここで、本発明における無薬注による殺菌とは、次亜塩素酸ナトリウム等の薬剤を被処理水に注入することなく殺菌処理をすることをいい、殺菌に類似又は準ずる概念としての消毒、除菌、及び滅菌を包含する。
【背景技術】
【０００２】
海水やプール水等には、大腸菌、レジオネラ菌、バクテリア、カビ等の各種微生物が存在するため、水処理が必要な場合がある。例えば、漁業において船上や陸揚げ後に漁獲物を洗浄する際に使用される水は汲み上げた海水を殺菌処理して使用される。また、船のバラスト水も水処理をした後、送水が行われる。また屋外・室内プールにおいても循環システムや薬剤の注入によって、被処理水の殺菌が行われている。また、農業用水として使用するため、井戸水や河川水の処理が必要な場合もある。更に、環境意識の高まりから工場排水についても厳しい規制がかけられており、排水の水処理が必要となっている。
このような被処理水の水処理に関する技術は、従来から種々のものが知られている（特許文献１、２）。例えば、凝集、濾過、吸着等による物理化学的処理や、活性汚泥、生物膜等による生物化学的処理等が挙げられる。
しかし、被処理水に次亜塩素酸ナトリウム等の薬剤を投与する技術は、薬剤で汚染された処理水を自然環境に排出することによる問題点が危惧されている。
プールにおける殺菌処理として、一般的に次亜塩素酸ナトリウムの注入が行われるが、原水中に含まれる有機物との反応により、発がん性を有するものや、強い臭気を放つ消毒副生成物質が生成されることが知られている。また別途、次亜塩素酸ナトリウムを貯留する貯留タンクが必要となり、設置するスペースの確保が必要であった。更には、貯留中に揮発するため、揮発した塩素により薬注設備周辺が腐食されるという問題点もある。
【０００３】
また、活性酸素、粘土鉱物と金属イオンを発生させる重金属を併用する技術も知られている（例えば、特許文献３）。図４は、このような従来技術を示す概念図である。図４に示す如く、かかる従来技術は、粘土鉱物と金属繊維を併用し、被処理水の浄化を行う。しかし、このような従来技術は、使用を継続すると粘土鉱物や金属繊維中に含まれる金属成分がイオン状態として溶出するため、定期的に粘土鉱物や金属繊維を入れ替える必要がある。また、粘土鉱物や金属繊維より溶出した金属成分の中には、有害な成分も含まれるため、循環利用により有害成分の濃縮がなされるため、更なる排水処理の必要性が生じる。そして、金属イオン発生源には、被処理水との接触面積を増大させるために、同じ質量における表面積を増やす目的で繊維状に加工したものを使用することになるが、繊維形状であるために非常に脆く、取り扱う際に破損したり、金属イオンの溶出すなわち金属繊維の溶解に伴い経時的に繊維が細り破損したりするため、イオン発生源となる重金属の屑の発生が問題となっている。すなわち、繊維状の重金属をイオン発生源として使用する場合、繊維形状の重金属が脆いために小断片化し、回収が困難となる。このような屑は、循環装置に設置されたフィルター等の目詰まりの原因となったり、ポンプ内に流入したりし、故障等により水処理装置を劣化させる大きな問題となっている。
また粘土鉱物や金属繊維から溶出する金属イオンは水処理された液体に混入するため、処理された水をそのまま利用、あるいは自然環境に排出すると、人体へ悪影響を及ぼすことや新たな環境問題の要因となることが危惧される。
更に、オゾン等の気体を供給する必要があるため、被処理水を貯蔵する装置をオゾンの強酸化作用に耐えられる耐オゾン性材料で形成する必要があった。又、高濃度になると、人体や環境に悪影響を及ぼす危険性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２２６８８５号公報
【特許文献２】特開２０１５−１６７９３７号公報
【特許文献３】特許第５５８４８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、メンテナンスを大幅に平易化することを目的とする。特に金属繊維等から流出する屑や残渣物の回収を不要とし、強度と形状が安定している真鍮材だけを交換することにより、メンテナンス費用の低廉化と、工期を大幅に短縮することを目的とする。
また本発明は、次亜塩素酸ナトリウム等の薬剤を注入せずに殺菌を行うことが可能となる被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システム及び殺菌方法を提供することを目的とする。
また本発明は、綿状にまとめた金属繊維に比べて、取り扱いやすい強度と形状が安定している真鍮材を使用することによって、イオン発生源から流出する屑や残渣物の発生を抑止し、フィルター等の目詰り及び被処理水内に存在する生体などが吸入することを防止することが可能となる被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システム及び殺菌方法を提供することを目的とする。
さらに本発明は、殺菌に用いた金属イオンを除去した後に再利用又は排水することによって、高い環境適性を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記の課題を解決するために以下の構成を採用した。
（１）被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システムにおいて、当該殺菌装置が被処理水を集通する殺菌槽を有し、前記殺菌槽内には真鍮を主たる材料とする定形性を有した真鍮材が配置され、当該真鍮材から発生する銅イオン及び＼又は亜鉛イオンによって集通する被処理水を殺菌する金属イオン発生部を有することを特徴とする被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システムである。
本発明に係る殺菌システムは、被処理水を集通する（被処理水を集めて通過させることを意味する。）殺菌槽を有している。本発明は、かかる殺菌槽内に真鍮を主たる材料とする真鍮材を配置することを特徴の一つとする。
本発明は、殺菌対象である被処理水を殺菌槽に集通し、被処理水に真鍮材を浸漬させることによってイオンを溶出させ、殺菌を行うシステムである。また、本発明の範囲には、殺菌槽で真鍮材を被処理水に浸漬することなく、殺菌槽への取水経路に配置した真鍮材に被処理水を通過させるだけでイオンを溶出させるシステムも含まれる。さらに、本発明の範囲には、真鍮材が配置された殺菌槽に被処理水を循環させながら集通し、イオンを溶出させ殺菌するシステムも含まれる。
ここで真鍮を主たる材料とする定形性を有した真鍮材とは、銅と亜鉛の合金によって形成された材料のことである。すなわち本発明における真鍮は、亜鉛濃度２０％を超える黄銅及び亜鉛濃度２０％以下の丹銅を含む概念である。
また本発明に係る真鍮材は定形性を有するため、単に金属繊維をからめたのみで経時的に金属繊維が小断片化するような材料は除外されている。
また本発明は、無薬注によって殺菌をする点に特徴を有する。ここでいう無薬注とは、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素水等を有する薬剤を使用せずに水処理を行うことをいう。しかし、本発明は主として無薬注であることを示すものであり、被処理水の水素イオン濃度（ｐＨ）調整などのために、副次的に水処理のための投薬を併用する行為を技術的範囲から除外するものではない。
本発明の真鍮織物を形成する糸材としては、面心立方構造のα黄銅としてＣｕ−Ｚｎ３０％合金（７−３黄銅）、Ｃｕ−Ｚｎ３５％合金及びα＋体心立方構造のβ黄銅としてＣｕ−Ｚｎ４０％合金（４−６黄銅）が好ましいが、真鍮織物を形成でき、銅イオン及び＼又は亜鉛イオンを発生し得る材料であれば、他の黄銅又は丹銅を使用しても良い。このような銅イオン及び亜鉛イオンを発生させることによって、銅イオン単体での殺菌又は抗菌効果のみならず、更に亜鉛イオンによる殺菌又は抗菌効果を得ることができ、大腸菌、レジオネラ菌、バクテリア、カビ等の微生物を不活性化し、増殖を防止することができる。
【０００７】
（２）前記真鍮材が、線状の真鍮を主たる材料とする経線及び緯線を織り込むことによって形成されている単層又は多層織物の真鍮金網及び＼又は繊維状の真鍮材を焼結することによって形成されている不織布材であることを特徴とする上記（１）に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システムである。
（３）前記真鍮材が多層織物の真鍮金網及び＼又は繊維状の真鍮材を焼結することによって形成されている多層の不織布材であって、異なったメッシュ数の真鍮金網及び＼又は異なった目付量の不織布材が積層されてなることを特徴とする上記（２）に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システムである。
ここで、メッシュ数とは金網の目の細かさを表す単位の事であり、一般的には１インチあたりの目の数を表す。また、目付量とは、単位面積当たりの重量の事である。
本実施形態に係る真鍮材は、多層の真鍮金網又は繊維状の真鍮材からなっており、複数の層のうち、少なく１以上の層のメッシュ数又は目付量が、他の層のメッシュ数又は目付量と異なっている点に特徴がある。すなわち金属イオン発生部として、異なる抵抗係数を有する真鍮材を積層することによって、被処理水が積層された真鍮材を通過する際に、流速に緩急を生じさせることによって、各層における被処理水の接触面積をより増加させることができる。すなわち、１００ｍｅｓｈの真鍮材と１５０ｍｅｓｈの真鍮材とを積層すると、１００ｍｅｓｈの真鍮材を被処理水が通過する際と、１５０ｍｅｓｈの真鍮材を通過する際とでは、被処理水に掛かる抵抗が異なるため、１００ｍｅｓｈを通過する際の流速や流路と、１５０ｍｅｓｈを通過する際の流速や流路が異なることとなる。それによって、目の粗い１００ｍｅｓｈの真鍮材のみを積層し、被処理水が通過する際の抵抗が常に一定であるものに比較して、流速に緩急が生じることになる。
本発明においては、単層の真鍮金網や、同じメッシュ数の真鍮金網を使用しても問題はない。しかし、被処理水に掛かる抵抗が周辺と比べて低い部分が真鍮材に存在している場合、被処理水が通過しやすい箇所が生じるおそれがある。そこで、異なったメッシュ数の真鍮材を積層し、被処理水の流路を複雑にすることによって、被処理水が真鍮材を通過する際に、真鍮材のある一部分のみを集中して通過するのではなく、真鍮材の面全体を通過することとなるため、より接触面積を増加させることができるため、結果的に被処理水に溶出する金属イオン量を増大させることができる。
【０００８】
（４）前記真鍮材が、パンチングメタル、真鍮板であることを特徴とする上記（１）に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システムである。
ここでパンチングメタルとは、真鍮板に切削加工、プレス加工などの機械加工やエッチング加工により、多数の孔を設けたもののことである。また、真鍮板とは、真鍮材を圧延あるいは板状に機械加工したもののことである。
（５）前記金属イオン発生部において、前記真鍮材に更に導電糸からなる織網が接触するように積層されていることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれか一に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システム。
ここで導電糸からなる織網とは、導電性を有した線材又は糸材を経糸と緯糸として使用し織成された網のことである。導電糸としては、例えば、芯線にカーボン等の導電性材料を被覆したものが使用される。このような導電糸からなる織網を真鍮材に接触させることによって、異種金属接触腐食効果による金属イオン溶出の促進、及び溶出量の増大を図ることができる。
又、本発明において、真鍮材と導電糸からなる織網の積層は、面接触でも点接触であっても良い。
この際、真鍮材からなる上層と導電糸からなる下層とを織り合わせた二層構造の形態を用いても良い。すなわち、真鍮線からなる上経糸及び上緯糸とを織り合わせて上層を形成し、導電性を有したワイヤーからなる下経糸及び下緯糸とを織り合わせて下層を形成し、上層と下層とを接結することによって、二層織物を得ることができる。このようにして真鍮材と導電糸からなる織網とを接触するように積層し、織り上がった段階で密着された金属イオン発生部を得ることができる。又、このような金属イオン発生部であれば、経時的に接触状態が損なわれる問題点も解決できるため有利である。
【０００９】
（６）前記金属イオン発生部において、前記真鍮材に電圧を印加することにより銅イオン及び＼又は亜鉛イオンを発生させることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれか一に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システムである。
電圧を印加することで、金属イオンの溶出を促進させることができる。ここで、電圧を印加する手法としては、真鍮材そのものに電圧を印加する方法や、真鍮材を第１の電極とし、真鍮材とは異なる金属材料を第２の電極として対向配置させ、電圧を印加する方法がある。第２の電極に用いる真鍮材とは異なる金属材料としては、例えば、銅、銀、白金や金等を用いることができ、更には定形性を有するものであることが好ましい。また、第１の電極と第２の電極にそれぞれ真鍮材を用いても良い。
（７）前記殺菌システムにおいて、更に金属吸着フィルターが配置されていることを特徴とする上記（１）乃至（６）のいずれか一に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システムである。
ここで金属吸着フィルターに使用される吸着方法としては、物理吸着、静電吸着、化学吸着がある。物理吸着は原子、イオン、分子間で引力が作用するVan der Waals force（ファンデルワールス力）による吸着であり、静電吸着はCoulomb's law（クーロンの法則）に基づく荷電粒子間に働く引力を利用した吸着であり、溶液中のイオンが反対の電荷を帯びた物質に引きつけられる作用であり、化学吸着は固体表面の原子と溶解物質原子間に電子対の共有を伴う化学結合（共有結合）がある場合の吸着作用であり、これらの何れか、あるいは幾つか同時に作用した結果、金属イオンや、金属イオンが水中で還元し析出した金属、金属酸化物、水酸化物を吸着可能な金属吸着フィルターを配置することを特徴とする。
（８）前記殺菌システムにおいて、殺菌された被処理水を送水する送水経路を有し、前記送水経路に陽イオン交換樹脂を配置することを特徴とする上記（１）乃至（７）のいずれか一に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システムである。
ここで陽イオン交換樹脂は、主にＦｅ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｍｇ等の重金属を除去することができ、イオン交換処理後の処理水を送水することによって、再利用する水の水質基準を満たすことができる。また、排水する際の排水基準も満たし環境汚染を抑制することができる。
【００１０】
（９）被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法において、殺菌された被処理水を循環させる循環工程を有し、被処理水を殺菌槽に集通し殺菌する殺菌工程を有し、前記殺菌工程において殺菌槽内に真鍮を主たる材料とする定形性を有した真鍮材を配置し、前記真鍮材から発生する銅イオン及び＼又は亜鉛イオンによって集通する被処理水を殺菌する金属イオン発生部を有することを特徴とする被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法である。
（１０）前記真鍮材が、線状の真鍮を主たる材料とする経線及び緯線を織り込むことによって形成されている単層又は多層織物の真鍮金網及び＼又は繊維状の真鍮材を焼結することによって形成されている不織布材であることを特徴とする上記（９）に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法である。
（１１）前記真鍮材が多層織物の真鍮金網及び＼又は繊維状の真鍮材を焼結することによって形成されている多層の不織布材であって、異なったメッシュ数の真鍮金網及び＼又は異なった目付量の不織布材が積層されてなることを特徴とする上記（１０）に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法である。
【００１１】
（１２）前記真鍮材が、パンチングメタル、真鍮板であることを特徴とする上記（９）に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法である。
（１３）前記金属イオン発生部において、前記真鍮材に更に導電糸からなる織網が接触するように積層されていることを特徴とする上記（９）乃至（１２）のいずれか一に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法である。
（１４）前記金属イオン発生部において、前記真鍮材に電圧を印加することにより銅イオン及び＼又は亜鉛イオンを発生させることを特徴とする上記（９）乃至（１３）のいずれか一に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法である。
（１５）前記殺菌槽内において、更に金属吸着フィルターを配置し銅イオン及び＼又は亜鉛イオンを除去する工程を有することを特徴とする上記（９）乃至（１４）のいずれか一に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法である。
（１６）前記殺菌方法において、殺菌された被処理水を送水する送水工程を有し、前記送水工程に陽イオン交換樹脂を配置することによりイオン交換させて重金属を選択的に除去することを特徴とする上記（９）乃至（１５）のいずれか一に記載された被処理水を無薬注により殺菌する殺菌方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システム及び殺菌方法は、処理能力が劣化した場合のメンテナンスを大幅に平易化することを可能とする。特に粘土鉱物、金属繊維等の交換を不要とし、強度と形状が安定している真鍮材だけを交換することにより、メンテナンス費用の低廉化と、工期を大幅に短縮することができる。
また本発明に係る被処理水を無薬注により殺菌する殺菌システム及び殺菌方法により、次亜塩素酸ナトリウム等の薬剤を注入せずに殺菌を行うことを可能とする。
また本発明に係る真鍮金網を使用することによって、イオン発生源の強度と形状を安定させることができるため、イオン発生源から流出する屑や残渣物の発生を抑止し、フィルター等の目詰り及び被処理水内に存在する生体などが吸入することを防止することが可能となる。
さらに本発明は金属吸着フィルターを配置することによって、再利用又は排出される水より金属イオンを除去することができるため、高い環境適性を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る殺菌システム及び殺菌方法を説明するための概念図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る殺菌システムを示すシステム構成図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る殺菌システムに使用される金属イオン発生部を示す概念図である。
【図４】本発明の実施形態３に係る殺菌システムに使用される金属イオン発生部を示す概念図である。
【図５】本発明の実施形態４に係る殺菌システムに使用される金属イオン発生部を示す概念図である。（ａ）は、殺菌槽の概念図であって、真鍮単体に電圧を印加する構成を示している。（ｂ）は、電極を２つ設けて電圧を印加する構成を示している。
【図６】従来の殺菌システムを説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る殺菌システム及び殺菌方法について、図１を参照して説明する。
図１は、本発明に係る殺菌システム及び殺菌方法における、殺菌エリアに関する概念図である。図１に示す殺菌エリアは、殺菌対象をイオン発生源によって殺菌する点に特徴を有する。具体的には、本発明に係る殺菌システムにおける殺菌槽内に、被処理水を取水し、取水された被処理水をイオン発生源より発生した銅イオンや亜鉛イオン等によって殺菌を行う。ここでイオン発生源として使用される真鍮材としては、線状の真鍮を経線及び緯線として用い、相互に織り込むことによって真鍮金網を形成する。本発明においては、織り込む代わりに繊維状の真鍮材を焼結した不織布を真鍮金網として用いても良い。
このような真鍮金網を単層あるいは多層に重ね、前記殺菌槽内に配置する。この時、真鍮金網は、織物または不織布であるため、破損することがなく、経時的に殺菌を行った後に、繊維形状の重金属の小断片が発生することなく、フィルター等の目詰まりや、ポンプ内への小断片の流入が発生しないため、システムの故障を抑止することができる。真鍮金網の強度や形状の安定性に鑑みると、本発明に使用される真鍮金網は、織物として形成した方がより好ましい。
【００１５】
また、線状の真鍮材を経線及び緯線として織り込んだ真鍮金網とすることで、被処理水との接触面積を増大させることができ、銅イオンや亜鉛イオンの溶出量を確保することができる。より接触面積を増大させたい場合は、織物の真鍮金網とした場合は、メッシュ数を細かくすることで、より接触面積を増大させることができる。また、真鍮金網は形状加工性に優れているため、殺菌槽の形状に合わせて任意に大きさや形状を加工することができる。また、発生させる銅イオンや亜鉛イオンの量については、真鍮金網の積層量を調節することによって、任意に加減することもできる。例えば、真鍮金網をプリーツ形状に加工した場合は、更に接触面積を増大させることがきできる。
更に真鍮金網は形状安定性に優れているため、経時的に殺菌を行った結果、銅イオンや亜鉛イオンの発生量が減退した場合における、真鍮金網自体のメンテナンスを容易に行うことができる。すなわち、真鍮金網は複数の積層が一体として形成され、若しくは層毎に一体として形成されていることから、殺菌槽からの取出しが容易である。また、真鍮金網をプリーツ型のカートリッジフィルターに加工した場合、交換の際に、より取り扱いが容易となる。また、粗いメッシュの真鍮金網で形成したカートリッジの後段に細かいメッシュの真鍮金網で形成したカートリッジを設け、粗いメッシュ、細かいメッシュの順番に通水させることで、粗いメッシュの表面を通過する際に被処理水の除濁がなされ、更に、カートリッジ内部を通過する際に金属イオン溶出がなされることとなり、真鍮金網で形成したカートリッジ１つで除濁と金属イオン溶出の双方が可能となり、プレフィルターの代替として用いることもでき、より装置全体をコンパクトにすることができるという効果が発生する。
例えば、イオンを発生させる金属材料を繊維状のままばらばらに殺菌槽内に配置したり、綿状に単に絡めて殺菌槽内に配置した場合は、使用済みの金属材料の取り出しが煩雑になる。またイオン発生源の金属材料が、本発明の如く織物又は不織布として一体として形成されていない場合は、破損した繊維の一部が屑や残渣物となる。本発明において被処理水の殺菌はイオンを発生させることによって行うが、金属イオンの溶出量の管理は、殺菌エリアの容量に対するイオン発生源の質量を調整することにより行う。しかし、繊維状の金属をイオン発生源とした場合、屑や残渣物の影響によって、イオン発生源の質量が一定とならないという問題も発生する。
【００１６】
また本発明に係る殺菌システム及び殺菌方法は、図１に示す如く、発生した金属イオンによって殺菌対象を殺菌する。この際、金属吸着フィルターを併用することもできる。このようなフィルターを併用することによって、発生した金属イオンだけを除去することができる。
更に、本発明に係る殺菌システム及び殺菌方法は、図１に示す如く、陽イオン交換樹脂を併用することもできる。
陽イオン交換樹脂は、被処理水に含有されている陽イオンをイオン交換樹脂に吸着させることによって、再利用する水の水質基準や排水する際の排水基準を満たすために使用される。
【００１７】
実施形態１
図２は、本発明に係る殺菌システムを示すシステム構成図である。図２に示すように本実施形態１に係る殺菌システム１０は、被処理水２を集通する殺菌槽５を有する。被処理水２が充填された容器よりポンプ３によって、給水配管Ｄ１より被処理水を汲み出す。ポンプ３によって汲み出された被処理水２からは、プレフィルター４を通過することによって、固形物が除去される。余剰な固形物が除去された被処理水２は、供給配管Ｄ２を介して殺菌槽５に集通される。ここで殺菌槽５中には、金属イオン発生部７に使用される真鍮材としては、線状の真鍮を主たる材料として用いた真鍮材、すなわち真鍮金網６が配置されている。かかる真鍮金網６を形成する線材は、以下のとおりである。
組成  Ｃｕ：Ｚｎ＝６０：４０
線径  １００μｍ
又、真鍮金網は上記織線を経線及び緯線として使用し、メッシュ１００／９０ｍｅｓｈで織り込まれている。又、本実施形態１における真鍮金網であって、多層構造を有している。ここでメッシュとは、１インチ当たりに有する織線の本数のことをいう。実施形態１においては、１インチ当たり縦方向に１００本の織線、横方向に９０本の織線を有することとなる。
【００１８】
このような殺菌槽５にある金属イオン発生部７に害虫微生物や病原菌を含有する被処理水２が集通すると、真鍮金網６より銅イオン及び亜鉛イオンが生じる。発生した銅イオンや亜鉛イオンは、少量であれば人体に無害である。従来技術で使用される、例えばオゾンや次亜塩素酸ナトリウムによって生成される消毒副生成物質は、人体、魚類、自然界にとって有害である。
銅イオンや亜鉛イオンは、付着性・浮遊性藻類に効果を発揮し、殺藻効果を有するため、被処理水２に起因する藻類の大量発生（いわゆるアオコ）を抑止する。更に、循環配管やフィルターを詰まらせる原因となるスライムの発生を抑制する効果を有する。
更に、金属イオン発生部７より発生した銅イオンや亜鉛イオンは、被処理水に含有された糸状細菌、不完全菌（アオカビ）、ズーグレア細菌、イオウ細菌、硝酸塩還元菌、鉄バクテリア、ミズカビ、大腸菌、黄色ブドウ球菌、レジオネラ菌、サルモネラ菌等にも効果的に作用する。銅イオンや亜鉛イオンが、微生物の細胞内に浸透し、栄養源をエネルギーに変換する作用を阻害し死滅させることが知られている。本発明は、金属イオン発生部によって被処理水を無薬注により殺菌することが可能となる。
【００１９】
殺菌槽５内の金属イオン発生部７において殺菌された被処理水２は、必要に応じてバルブ８によって循環配管Ｄ３を循環させることができる。このようにして殺菌された被処理水を循環させることによって、常に殺菌された被処理水を保持することが可能となる。
又、殺菌された被処理水の排出は、バルブ９を介して殺菌槽５に接続された排出配管Ｄ４を介して行われる。排出配管Ｄ４には、金属吸着フィルター１１と陽イオン交換樹脂１２が連続して配置されている。
金属吸着フィルター１１としては、Ｍｅｔａ−Ｃａｔ（登録商標）を使用することができる。このようなフィルターを使用することによって、発生した金属イオンを除去することができる。被処理水より、イオン交換処理では吸着しきれない低濃度の銅イオン、亜鉛イオン等を除去することができる。
又、陽イオン交換樹脂１２は、被処理水２中に含有されている陽イオンをイオン交換樹脂に吸着させることによって、水質基準や排水基準を満たすことができる。
このように排出される被処理水を、金属吸着フィルター１１及び陽イオン交換樹脂１２を通過させることによって、水質基準や排水基準を満たした高い環境適性を実現することが可能となる。
【００２０】
実施形態２
図３（ａ）は、真鍮材が多層織物の真鍮金網によって形成されている真鍮材を金属イオン発生部の概念図である。本実施形態２に係る金属イオン発生部は、１５０ｍｅｓｈの真鍮金網２１と、１００ｍｅｓｈの真鍮金網２２とが、交互に積層することにより形成されている。被処理水Ｗは、矢印の方向に真鍮金網を通過することになる。すなわち、被処理水Ｗは、１００ｍｅｓｈ、１５０ｍｅｓｈの順に通過することとなる。一方、図３（ｂ）における金属イオン発生部においては、１００ｍｅｓｈの真鍮金網２２のみを積層した真鍮材を表している。
本実施形態２に係る真鍮材は、異なったメッシュ数の真鍮金網が交互に積層されていることから、内部を通過する被処理水の流速に緩急を生じさせることができる。つまり、１００ｍｅｓｈの真鍮金網を被処理水が通過する際と、１５０ｍｅｓｈの真鍮金網を通過する際とでは、被処理水に掛かる抵抗が異なるため、１００ｍｅｓｈを通過する際の流速や流路と、１５０ｍｅｓｈを通過する際の流速や流路が異なることとなる。それによって、目の粗い１００ｍｅｓｈの真鍮金網のみを積層した場合と比較して、流速に緩急が生じることになる。又、被処理水の流路も複雑になることから、真鍮金網の面全体を流れることとなるため、より接触面積を増加させることができる。
そもそも真鍮金網単層であっても、小断片の発生が少なく、加工性に優れるという効果がある。また、図３（ｂ）の如き１００ｍｅｓｈの真鍮金網のみを積層した場合は、接触面積は十分に多くなる。しかし、図３（ａ）の如く異なったメッシュ数の真鍮金網を積層した金属イオン発生部においては、被処理水の流路も複雑になることから、真鍮金網の面全体を流れることとなるため、更に接触面積を増加させることができ、被処理水に溶出する金属イオン量を増大させることができる。
【００２１】
実施形態３
図４は、本発明に係る殺菌システムを示すシステム構成図である。図４に示すように本実施形態３に係る殺菌システム４０は、被処理水３２を集通する殺菌槽３５を有する。被処理水３２が貯留されたプールよりポンプ３３によって、給水配管Ｄ１より被処理水を汲み出す。ポンプ３３によって汲み出された被処理水３２からは、プレフィルター３４を通過することによって、固形物が除去される。余剰な固形物が除去された被処理水３２は、供給配管Ｄ２を介して殺菌槽３５に集通される。ここで殺菌槽３５中には、金属イオン発生部３７に使用される真鍮材としては、線状の真鍮を主たる材料として用いた真鍮材、すなわち真鍮金網３６が配置されている。かかる真鍮金網３６を形成する線材は、以下のとおりである。
組成  Ｃｕ：Ｚｎ＝６０：４０
線径  １００μｍ
又、真鍮金網３６は上記織線を経線及び緯線として使用し、メッシュ１００／９０ｍｅｓｈで織り込まれている。又、本実施形態３における真鍮金網３６であって、多層構造を有している。
【００２２】
このような殺菌槽３５にある金属イオン発生部３７に害虫微生物や病原菌を含有する被処理水３２が集通すると、真鍮金網３６より銅イオン及び亜鉛イオンが生じる。発生した銅イオンや亜鉛イオンは、少量であれば人体に無害である。従来技術で使用される、例えばオゾンや次亜塩素酸ナトリウムによって生成される消毒副生成物質は、人体、魚類、自然界にとって有害である。
銅イオンや亜鉛イオンは、付着性・浮遊性藻類に効果を発揮し、殺藻効果を有するため、被処理水３２に起因するアオコの大量発生を抑止する。更に、循環配管やフィルターを詰まらせる原因となるスライムの発生を抑制する効果を有する。
更に、金属イオン発生部３７より発生した銅イオンや亜鉛イオンは、被処理水に含有された糸状細菌、不完全菌（アオカビ）、ズーグレア細菌、イオウ細菌、硝酸塩還元菌、鉄バクテリア、ミズカビ、大腸菌、黄色ブドウ球菌、レジオネラ菌、サルモネラ菌等にも効果的に作用する。銅イオンや亜鉛イオンが、微生物の細胞内に浸透し、栄養源をエネルギーに変換する作用を阻害し死滅させることが知られている。本発明は、金属イオン発生部によって被処理水を無薬注により殺菌することが可能となる。
【００２３】
殺菌槽３５内の金属イオン発生部３７において殺菌された被処理水３２は、必要に応じてバルブ３８によって循環配管Ｄ３を循環させることができる。このようにして殺菌された被処理水３２を循環させることによって、常に殺菌された被処理水３２を保持することが可能となる。
又、殺菌された被処理水３２の送出は、バルブ３９を介して殺菌槽３５に接続された送出配管Ｄ４を介して行われる。送出配管Ｄ４には、金属吸着フィルター４１と陽イオン交換樹脂４２が連続して配置されている。
金属吸着フィルター４１としては、Ｍｅｔａ−Ｃａｔ（登録商標）を使用することができる。このようなフィルターを使用することによって、発生した金属イオンを除去することができる。
又、陽イオン交換樹脂４２は、被処理水３２中に含有されている陽イオンをイオン交換樹脂に吸着させることによって、金属イオン等を除去した処理水を、送出配管Ｄ５を通して再利用のためにプールに戻すことができる。
【００２４】
実施形態４
図５は、本発明に係る殺菌システムに使用される金属イオン発生部を示す概念図である。（ａ）は、殺菌槽の概念図であって、真鍮単体に電圧を印加する構成を示している。
図５（ａ）に示すように、本実施形態４に係る殺菌システム５０は、被処理水５２を集通する殺菌槽５５を有する。ここで殺菌槽５５中には、金属イオン発生部５７に使用される真鍮材５６には、正極と負極が設けられ、それぞれ電源５１に接続されている。真鍮材５６には、電源５１より直流電圧が印加される。このように真鍮材５６に電圧を印加し電気分解させることによって、被処理水５２中に銅イオン及び＼又は亜鉛イオンを発生させることができる。
【００２５】
図５（ｂ）は、電極を２つ設けて電圧を印加する構成を示している。以下、図５（ａ）と同じ部材については同じ符号を用いて説明する。図５（ｂ）に示すように、本実施形態４に係る殺菌システム６０は、被処理水５２を集通する殺菌槽５５を有する。ここで殺菌槽５５中には、金属イオン発生部５７に使用される真鍮材５６には、第一の電極が設けられ電源５１の正極に接続されている。又、金属イオン発生部５７においては、真鍮材５６に対向する位置に、第二の電源５８が配置され電源５１の負極に接続されている。ここで第二の電源５８を形成する金属材料としては、銅、銀、白金や金を用いることができる。このような構成において、第一の電極である真鍮材５６と第二の電源５８に、電源５１より直流電圧を印加することにより電気分解させることによって、被処理水５２中に銅イオン及び＼又は亜鉛イオンを発生させることができる。
【産業上の利用分野】
【００２６】
養殖漁業における循環水の浄化、船舶に使用されるバラスト水、プールの循環浄化、浴槽の循環浄化、工業用水や農業用水として利用、農産物の洗浄用水、工場の排水等、害虫微生物や病原菌等の有害性を有する物質の除去を必要とする被処理水の浄化に広く利用し得る。
【符号の説明】
【００２７】
２    被処理水
５    殺菌槽
６    真鍮材（真鍮金網）
７    金属イオン発生部
１０  殺菌システム
１１  金属吸着フィルター
１２  陽イオン交換樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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