(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
女性ホルモン類を含有する液体を供給する流路と、女性ホルモン類を含有する液体の貯留部と、光触媒により女性ホルモン類を分解する機構と、分解後の処理液を排出する流路とを持つ女性ホルモン除去装置を、大便器または小便器の排水経路に設けてなる、女性ホルモン類除去システム。
【請求項２】
女性ホルモン類を含有する液体を供給する流路と、女性ホルモン類を含有する液体から女性ホルモン類を分離または抽出する機構と、光触媒により女性ホルモン類を分解する機構と、分解後の処理液を排出する流路とを持つ女性ホルモン除去装置を、大便器または小便器の排水経路に設けてなる、女性ホルモン類除去システムであって、前記女性ホルモン類を分離する機構は、分離膜を設けた機構であり、前記女性ホルモン類を抽出する機構は、女性ホルモン類を含有しない固形分を濾過、圧搾し抽出する機構であることを特徴とする、女性ホルモン類除去システム。
【請求項３】
女性ホルモン類を含有する液体を供給する流路と、女性ホルモン類を含有する液体から女性ホルモン類を吸着または濃縮する機構と、光触媒により女性ホルモン類を分解する機構と、分解後の処理液を排出する流路とを持つ女性ホルモン類除去装置を、大便器または小便器の排水経路に設けてなる、女性ホルモン類除去システムであって、前記女性ホルモン類を吸着する機構は、活性炭、ゼオライト、シリカゲルからなる群から選択される少なくとも一種を用いてなり、前記女性ホルモン類を濃縮する機構は、加熱手段を設けてなることを特徴とする、女性ホルモン類除去システム。
【請求項４】
女性ホルモン類を含有する液体の貯留部を更に有する請求項２又は３記載の女性ホルモン類除去システム。
【請求項５】
光触媒により女性ホルモン類を分解する機構において、女性ホルモン類を含有する液体との接触面に光触媒を含む光触媒層と、光触媒層に光を照射する光照射手段とを備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の女性ホルモン類除去システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光触媒によるステロイド骨格を持つ物質の分解、除去装置に係り、特に女性ホルモン類の分解、除去に好適な装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
女性ホルモンとしてヒトでは、天然エストロジェンである１７β−エストラジオール、エストロン、エストリオール等と、合成エストロジェンであるエチニルエストラジオール、ヘキセストロール等が知られている。また、これらはそのままの構造だけでなく、代謝の過程でグルクロン酸や硫酸などと包合体を形成したり、あるいは薬として製剤化される場合には安息香酸などと塩を作った形で存在する場合もある。（以上をまとめて、以下女性ホルモン類という）
これらは体内で合成されたり体外から取り込まれた後、標的組織でホルモン効果を発揮する一方、尿を通じて一日数μｇ〜６０μｇ程度体外に排泄されている［中央薬事審議会「ピルの内分泌かく乱化学物質としてのまとめ」、平成１１年３月３日］。便器には女性ホルモン類を分解したり、不活性化する機能はないため、排泄された女性ホルモン類は、し尿の洗浄水に含まれてそのまま放流される。その後洗浄水は、一般的には個別浄化槽、し尿処理設備、下水処理設備などの水処理装置や水処理設備に運ばれ処理される。易分解性の有機物は、一般的な水処理装置や水処理設備で微生物により分解されると考えられているが、女性ホルモン類のひとつである１７β−エストラジオールの除去率は８０％以下と、環境ホルモンとして知られる他の化学物質の除去率に比べ低いために、現在は除去できない女性ホルモン類が環境中へ放流されている［松井三郎：環境技術，ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．９，ｐ６６５〜６７５（１９９８年）、建設省都市局下水道部流域下水道課「下水道における内分泌攪乱化学物質に関する調査・中間報告について」、平成１１年６月２２日］。本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、し尿に含まれる女性ホルモン類をホルモン活性のない物質に酸化分解する装置を提供することにある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
内分泌攪乱化学作用を有すると疑われている化学物質の中で、エストロジェン（女性ホルモン）は、その活性においても、水処理設備での除去率が低いことにおいても、最も問題とされている。これらの女性ホルモン活性は、環境ホルモンとして知られているノニルフェノール、ビスフェノールＡに比べ、約１０００倍から１０００００倍強い女性ホルモン活性を有している［松井三郎：環境技術，ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．９，ｐ６６５〜６７５（１９９８年）］。女性ホルモン類は上述のような下水処理施設においても、その除去率は８０％以下と低いだけでなく、活性汚泥を脱水する時に得られる脱水濾液から高濃度の女性ホルモン類が検出されることから、女性ホルモン類は一次的に生物吸着した状態で除去されているだけで、活性汚泥中の微生物による実際の分解率はかなり低いと推定できる［松井三郎：環境技術，ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．９，ｐ６６５〜６７５（１９９８年）、建設省都市局下水道部流域下水道課「下水道における内分泌攪乱化学物質に関する調査・中間報告について」、平成１１年６月２２日］。本発明の目的は、液体中に含まれる女性ホルモン類が環境中に排出される量を減らすために、女性ホルモン類を光触媒により分解、除去する装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第一の発明は、女性ホルモン類を含有する液体を供給する流路と、女性ホルモン類を含有する液体の貯留部と、光触媒により女性ホルモン類を分解する機構と、分解後の処理液を排出する流路とを持ち、大便器または小便器の排水経路に前記光触媒により女性ホルモン類を分解する機構を設けた女性ホルモン類除去システムである。
【０００５】
本発明においては、女性ホルモン類を含有する液体の貯留部を設けることにより、光触媒と女性ホルモン類を長時間接触させることができるため、高効率でホルモン活性のない物質に分解することができ、大便器または小便器の排水経路に女性ホルモン類を分解する機構を設けることにより、排泄物中に含まれる女性ホルモン類を分解、除去できるので、環境に排出される女性ホルモン類の量が低減できる。また、排水経路に女性ホルモン類除去装置を設けることで、単体もしくは複数の便器から排出される排泄物中に含まれる女性ホルモン類を一つの除去装置でまかなうことができる。
【０００６】
本発明においては、光触媒とは例えば酸化チタン（ＴｉＯ２）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）に代表される光触媒材料であり、その有機物分解作用により、女性ホルモン類をホルモン活性のない物質に分解することができ、環境中に排出される女性ホルモン類の量を低減できる。
【０００７】
第二の発明は、女性ホルモン類を含有する液体を供給する流路と、女性ホルモン類を含有する液体から女性ホルモン類を分離または抽出する機構と、光触媒により女性ホルモン類を分解する機構と、分解後の処理液を排出する流路とを持ち、前記女性ホルモン類を分離する機構は、分離膜を設けた機構であり、前記女性ホルモン類を抽出する機構は、女性ホルモン類を含有しない固形分を濾過、圧搾し抽出する機構とした。
【０００８】
本発明においては、女性ホルモン類を含有する液体から女性ホルモン類を分離または抽出し女性ホルモン類濃度を高くすることにより、女性ホルモン類を分解する作用を有する光触媒と女性ホルモン類との接触効率を高くすることができるため、高効率でホルモン活性のない物質に分解することができ、大便器または小便器の排水経路に女性ホルモン類を分解する機構を設けることにより、排泄物中に含まれる女性ホルモン類を分解、除去できるので、環境に排出される女性ホルモン類の量が低減できる。また、排水経路に女性ホルモン類除去装置を設けることで、単体もしくは複数の便器から排出される排泄物中に含まれる女性ホルモン類を一つの除去装置でまかなうことができる。
【０００９】
第三の発明は、女性ホルモン類を含有する液体を供給する流路と、女性ホルモン類を含有する液体から女性ホルモン類を吸着または濃縮する機構と、光触媒により女性ホルモン類を分解する機構と、分解後の処理液を排出する流路とを持ち、前記女性ホルモン類を吸着する機構は、活性炭、ゼオライト、シリカゲルからなる群から選択される少なくとも一種を用いてなり、前記女性ホルモン類を濃縮する機構は、加熱手段を設けてなる構成とした。
【００１０】
本発明においては、女性ホルモン類を含有する液体から女性ホルモン類を吸着または濃縮し女性ホルモン類濃度を高くすることにより、女性ホルモン類を分解する作用を有する光触媒と女性ホルモン類との接触効率を高くすることができるため、高効率でホルモン活性のない物質に分解することができ、大便器または小便器の排水経路に女性ホルモン類を分解する機構を設けることにより、排泄物中に含まれる女性ホルモン類を分解、除去できるので、環境に排出される女性ホルモン類の量が低減できる。また、排水経路に女性ホルモン類除去装置を設けることで、単体もしくは複数の便器から排出される排泄物中に含まれる女性ホルモン類を一つの除去装置でまかなうことができる。
【００１１】
第四の発明は、女性ホルモンを含有する液体の貯留部を更に有する第二又は第三の発明記載の女性ホルモン分解装置である。
【００１２】
本発明においては、女性ホルモン類を含有する液体から女性ホルモン類を分離または抽出する機構、もしくは、吸着または濃縮する機構を有し、かつ女性ホルモン類を含有する液体の貯留部を有することにより、女性ホルモン類を分解する作用を有する光触媒と女性ホルモン類との接触効率を高くすることができ、かつ長時間接触させることができるため、高効率でホルモン活性のない物質に分解することができる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
第五の発明は、光触媒により女性ホルモン類を分解する機構において、女性ホルモン類を含有する液体との接触面に光触媒を含む光触媒層と、光触媒層に光を照射する光照射手段とを備えたことを特徴とする第一の発明乃至第六の発明記載の女性ホルモン類除去装置である。
【００１８】
本発明においては、酸化チタンや酸化亜鉛等の光触媒は微弱な光や自然光によっても光触媒作用を発現することは可能であるが、更に分解を促進して処理効率を上げるためには、強制的に光を照射することが好ましい。照射する光としては、例えば紫外線を用いることができる。特に酸化チタン光触媒の励起波長である３８０ｎｍ以下の波長の光を照射することが好ましい。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【発明の実施の形態】
【００３０】
以下に、本発明の具体的構成について説明する。
【００３１】
光触媒とは、酸化チタンや酸化亜鉛など光触媒作用により有機物分解力を有する物質などをさす。
【００３２】
女性ホルモン類除去装置とは、光触媒を基材表面や吸着材などの表面に担持させることで女性ホルモン類と接触させ、光触媒作用により女性ホルモン類を分解、除去する装置などをさす。
【００３３】
酸化チタンなど光触媒作用を発生させるには光源を用いた方が好適で、光源としては、紫外線ランプはもとより太陽光や蛍光灯、白熱電灯、メタルハライドランプ、水銀ランプなどを用いることができる。
【００３４】
女性ホルモン類を含有する液体から女性ホルモンを分離または抽出する機構としては、高分子膜など分離膜を設けた機構や女性ホルモン類を含有しない固形分等を濾過、圧搾し抽出する機構などを用いることができる。
【００３５】
女性ホルモン類を含有する液体から女性ホルモン類を吸着する機構としては、活性炭やゼオライト、シリカゲルなどを用いることができる。また、吸着力を向上させるために温度や圧力を操作しても良い。
【００３６】
女性ホルモン類を含有する液体の貯留部は、排水を制御する弁を内蔵し、女性ホルモン類と光触媒とを十分な時間反応させるようにしても良い。
【００３７】
女性ホルモン類を含有する液体から女性ホルモン類を濃縮する機構としては、加熱手段を設け、蒸発させるなどして濃縮を行うことができる。
【００３８】
本発明に係る女性ホルモン類除去装置の実施例について図面を参照にしながら説明する。図１は本発明の一実施例の概略構成図であり、大便器１に用いた場合である。大便器１のボール底部２やトラップ部３には、光触媒を担持させた吸着材４が充填されている。また、ボール底部の側面やトラップには、紫外線ランプ５が設置されている。大便器が使用されるとボール底部やトラップ中に尿や排泄物が溜まるが、このときボール底部やトラップに充填された吸着材により、尿および排泄物中に含有している女性ホルモンが吸着される。吸着された女性ホルモン類は、光触媒により分解される。十分な時間接触させ女性ホルモン類を分解させた後、大便器に洗浄水を供給することにより排出経路６から排出される。
【００３９】
また，図２は，従来の大便器の構造を変え尿や排泄物を予め分離し貯めるようなトラップ部７，８を有した大便器を提案するものである。これにおいても、上記同様に分解装置を設置するとより効率良く分解できる。
【００４０】
図３は本発明の一実施例の概略構成図であり、小便器９に用いた場合である。小便器のトラップ部１０には、光触媒を担持させた吸着材１１が充填されている。また、トラップには、紫外線ランプ１２が設置されている。小便器が使用されるとトラップ中に尿が溜まるが、このときトラップに充填された吸着材により、尿中に含有している女性ホルモン類が吸着される。吸着された女性ホルモン類は、光触媒により分解される。十分な時間接触させ女性ホルモン類を分解させた後、小便器に洗浄水を供給することにより排出経路１３に排出される。
【００４１】
図４は、大便器の排水経路に本発明の女性ホルモン類除去装置を備えた一実施例の概略構成図である。ここでいう除去装置１４は光触媒による分解機能，分離・抽出機能，吸着・濃縮機能を有するものであり、排出物が流れる大便器の排水経路１５に設置することによって，複数の大便器１６からの排出物の分解も可能となる。
【００４２】
図５は、小便器の排水経路に本発明の女性ホルモン類除去解装置を備えた一実施例の概略構成図である。ここでいう除去装置１６は光触媒による分解機能，分離・抽出機能，吸着・濃縮機能を有するものであり、排出物が流れる小便器の排水経路１７に設置することによって，複数の小便器１８からの排出物の分解も可能となる。
【００４３】
図６は、浄化槽の排水経路に本発明の女性ホルモン類酸化分解装置を備えた一実施例の概略構成図である。ここでいう除去装置１９は光触媒による分解機能，貯留機能，分離・抽出機能，吸着・濃縮機能を有するものである。一般的に浄化槽やし尿処理設備や下水処理設備では微生物処理などによって易分解性の有機物は分解処理されているので、処理水が流れる浄化槽２１の排水経路２０に分解装置１９を設置することによって、前段の処理設備で分解できなかった液体中の女性ホルモン類を効率よく分解することが可能となる。
【００４４】
酸化チタン光触媒による女性ホルモン類の分解活性を、特にエストラジオール（１７β−エストラジオールと同じ）について、以下のように確認した。
【００４５】
まず、１７β−エストラジオールを１×１０-7Ｍの濃度となるように水に溶かし、所定量の酸化チタンを加えて攪拌しながら、紫外線を照射（波長：３６０ｎｍ、照射強度：６ｍＷ／ｃｍ2）して、時間経過に伴う１７β−エストラジオールの濃度をラジオイミュノアッセイ（ＲＩＡ）法にて測定した。
【００４６】
試験は表１のように、試験液１ｍｌに酸化チタンを加えずに紫外線照射のみを行なった場合（実験群１）、試験液１ｍｌに酸化チタン２５０μｇを加えるが紫外線照射を行なわなかった場合（実験群２）、試験液１ｍｌに酸化チタン５０μｇを加えるとともに、紫外線照射を行なった場合（実験群３）、試験液１ｍｌに酸化チタン２５０μｇを加えるとともに、紫外線照射を行なった場合（実験群４）について実施した。
【００４７】
【表１】
0004304281.tif 000002
【００４８】
結果を図７に示す。図７から分かるように、酸化チタンと添加と紫外線照射の両方を行った場合にのみ、１７β−エストラジオール濃度が大きく低下した。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】 本発明の女性ホルモン分解装置を大便器に設置した概略図である。
【図２】 本発明の女性ホルモン分解装置を大便器に設置した概略図である。
【図３】 本発明の女性ホルモン分解装置を小便器に設置した概略図である。
【図４】 本発明の女性ホルモン分解装置を大便器の排水経路に設置した概略図である。
【図５】 本発明の女性ホルモン分解装置を小便器の排水経路に設置した概略図である。
【図６】 本発明の女性ホルモン分解装置を浄化槽の排水経路に設置した概略図である。
【図７】 酸化チタン光触媒による女性ホルモンの分解、除去効果を確認するための実験における特性図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：大便器
２：ボール底部
３：トラップ部
４：光触媒を担持した吸着材
５：紫外線ランプ
６：排出口
７：尿貯めのトラップ
８：排泄物貯めのトラップ
９：小便器
１０：トラップ部
１１：光触媒を担持した吸着材
１２：紫外線ランプ
１３：排出管
１４：除去装置
１５：大便器の排水経路
１６：大便器
１７：大便器の排水経路
１８：小便器
１９：除去装置
２０：浄化槽の排水経路
２１：浄化槽
【図１】
0004304281.tif 000003
【図２】
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【図３】
0004304281.tif 000005
【図４】
0004304281.tif 000006
【図５】
0004304281.tif 000007
【図６】
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【図７】
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