JP6478455B2

JP6478455B2 - 水系の殺菌方法

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Publication number: JP6478455B2
Application number: JP2013262680A
Authority: JP
Inventors: 若子佐藤
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2033-12-19
Also published as: JP2015117216A

Description

本発明は、循環冷却水系などの水系の殺菌方法に係り、特に有機系殺菌剤と無機系酸化剤とを併用した水系の殺菌方法に関する。

冷却水は、種々の産業分野、例えば、石油化学産業や鉄鋼産業などにおいて、間接的又は直接的に被処理物を冷却する目的で、あるいは、ビルの空調や冷暖房及びその関連装置などに多量に利用されている。さらに、水資源の不足や有効利用の観点から、冷却水の使用量を削減するために、例えば、開放循環冷却水系の高濃縮運転における強制ブロー量の削減など、冷却水の高度利用が行われている。このように冷却水を高度に利用した場合には、溶存塩類や栄養源の濃縮などにより、循環冷却水の水質が悪化し、細菌、黴、藻類などの微生物群に、土砂、塵埃などが混ざり合って形成されるスライムが発生し、熱交換器における熱効率の低下や通水の悪化を引き起こし、またスライム付着下部において、機器や配管の局部腐食を誘発する。

そこで、このようなスライムによる障害を防止するために、種々の抗菌剤、例えば、次亜塩素酸などの酸化性抗菌剤などが用いられている。冷却水の高度利用がさらに進んだ場合には、スライムによる障害が激しくなり、抗菌剤の必要添加濃度が上昇する。しかし、酸化性抗菌剤の場合は、金属腐食を生ずる危険性が増すので、添加濃度を増加させることはできない。また、酸化性抗菌剤は、酸化力が強くスライムに対する浸透力に乏しいために、いったんスライム障害が発生すると、その進行を阻止することは極めて困難である。

有機系抗菌剤の場合は、酸化力がないか又は極めて低く、スライムに対する浸透力が強いために、いったんスライム障害が発生した場合でもその進行を阻止することは比較的容易である。しかし、選定する薬剤によって、細菌、黴、藻類などのスライムの構成要素に対して有効なスペクトルが異なる。また、素材コストが酸化性抗菌剤と比較して遥かに高価である。

このために、スライム障害の激しい条件においても、細菌、黴、藻類などのあらゆるスライムの構成要素に対して有効であり、低コストでスライムを防除することができるスライム防除方法及び防除剤が求められている。

特許文献１，２には、冷却水系に酸化性抗菌剤とイソチアゾロン化合物を添加することにより、各薬剤の相乗効果を発揮させ、冷却水系のスライムの付着を抑制する方法が記載されている。

特許３８７３５３４特開２００６−２２０９７

有機系殺菌剤と無機系酸化剤とを併用すると、殺菌速度が大きく、殺菌効果に優れるが、無機系酸化剤を多くすると金属材に腐食が生じるので、なるべく添加量が少ないことが望まれる。

本発明は、有機系殺菌剤と無機系酸化剤とを併用する水系の殺菌方法において、金属材の腐食を抑制することができると共に、有機系殺菌剤の使用量を少なくしても優れた殺菌効果を得るようにすることを目的とする。

本発明の水系の殺菌方法は、水系に有機系殺菌剤と無機系酸化剤とを添加する水系の殺菌方法において、該有機系殺菌剤と無機系酸化剤とを間欠的に添加する水系の殺菌方法であって、該有機系殺菌剤がジクロログリオキシム及び／又はジブロモニトロエタノールであり、該無機系酸化剤と有機系殺菌剤との添加頻度が２４時間に１時間未満であり、１回の添加とその後の添加との間隔である非添加時間が２４〜１００時間であることを特徴とするものである。

本発明では、有機系殺菌剤と無機系酸化剤とを添加する時期と時期の間に、水系の残留塩素が実質的に検出されない非残留期間を設けることが好ましい。

また、本発明では、無機系酸化剤及び有機系殺菌剤の添加間隔を２４〜１００ｈとすることが好ましい。

本発明者が微生物燃料電池を用いて種々研究を重ねた結果、有機系殺菌剤と無機系酸化剤とを併用する水系の殺菌方法にあっては、両剤を間欠添加すると、添加量を少なくしても十分な殺菌効果が得られることが認められた。即ち、本発明で用いる有機系殺菌剤と無機系酸化剤とを併用して水系に添加した場合、添加を中断して水系に薬剤濃度がなくなった後も菌の代謝を阻害し続け、殺菌効果が持続することが見出された。

この理由については、微生物燃料電池を用いた評価結果より、次のように推察される。

無機系酸化剤と有機系殺菌剤は作用点、作用機構が異なり、微生物燃料電池の電位阻害パターンが異なる。結合型塩素は薬剤接触とほぼ同時に急激な電位上昇がおこり、生物のエネルギー生産系の阻害に即効性があることを示す。しかし、残留しなくなると急激に効果が低下する。これは、エネルギー生産系にかかわる物質が破壊されていないためと推定される。

一方、有機系殺菌剤は有効成分が微生物と接触すると、ゆっくりと電位上昇が起こる。これは、エネルギー生産系の阻害がゆっくりとおこっていることを示す。そして微生物燃料電池内の薬剤残留がなくなると、ゆっくりと電位回復が起こる。これは、エネルギー生産にかかわる物質の回復に時間がかかることを示している。無機系酸化剤と有機系殺菌剤とを併用すると、急激な電位上昇がおこり、上昇レベルも大きい。薬剤の残留がなくなると回復はゆっくりと起こる。

これらの無機系酸化剤と有機系殺菌剤との化学的な性質の観点での違いは、無機系酸化剤（以下、酸化系増殖抑制剤又は単に酸化剤ということがある。）は酸化還元電位を変化させ、有機系殺菌剤はこの変化を引き起こさない点がある。

これらの結果から推察されるのは、無機系酸化剤は細胞内の酸化還元電位勾配に影響を与え、電子伝達系のエネルギー生産部分を阻害しているが、このときエネルギー生産系の物質は不可逆的な科学的・物理的変化を受けないということである。そのため、酸化還元電位に影響する物質がなくなれば微生物は急速に機能を回復する。一方、有機系殺菌剤はエネルギー生産系にかかわる物質を、不可逆的に阻害するため、回復には物質生産を必要とするので時間がかかる。

無機系酸化剤と有機系殺菌剤とを併用すると、酸化剤が代謝を停止させ、有機系殺菌剤の作用点への到達、及び化学反応が効率よく行われる。微生物機能の回復には物質の生産が必要なので、代謝機能の低下が大きい分回復に時間を要する。このようなメカニズムで、即効性のある殺菌がなされ、残留しない期間も効果持続期間が続く。さらに、細胞内で分解される殺菌成分も抑制されるので必要とされる薬剤濃度も低濃度となる。

本発明では、無機系酸化剤が残留しない期間を設けるように添加することにより、腐食性も抑制される。

本発明によると、有機系殺菌剤及び無機系酸化剤の添加量を少なくしても優れた殺菌効果が期待できるところから、経済性の向上を図ることができる。また、金属表面水系（例えば冷却塔）にレジオネラが検出された場合でも、本法によれば、その殺菌の速攻性と低腐食性によって迅速に対処することができる。

本発明では、無機系酸化剤を添加するので即効性があり、また有機系殺菌剤を添加するので、水系に無機系酸化剤がなくなっても効果が持続し、安定した処理を行うことができる。また、目的とする系以外の系の殺菌を回避でき、排水系の活性汚泥や、環境への負荷低減を図ることができる。

実施例を説明するフロー図である。実施例を説明するフロー図である。実験結果を示すグラフである。実験結果を示すグラフである。実験結果を示すグラフである。実験結果を示すグラフである。

以下本発明について詳細に説明する。

本発明が処理対象とする水系としては、冷却水系、紙パルプ製造水系、スクラバー水系などが例示される。

本発明で用いる無機系酸化剤としては、例えば、塩素ガス、次亜塩素酸ナトリウム、塩素化イソシアヌル酸などの塩素系酸化剤、ジブロモヒダントイン、ブロモクロロヒダントインなどの臭素剤、過ヨウ素酸カリウム、メタ過ヨウ素酸ナトリウム、パラ過ヨウ素酸ナトリウム、ヨウ素、ヨウ素酸カリウムなどのヨウ素剤、過酸化水素、オゾンなどを挙げることができるが、次亜塩素酸ナトリウムが好適である。

有機系殺菌剤としては、イソチアゾリン化合物、ジクロログリオキシム、ジブロモニトロエタノールのいずれか、またはこれらの組合わせを用いるのが好ましい。

イソチアゾリン化合物としては、例えば、２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、２−エチル−４−イソチアゾリン−３−オン、２−ｎ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロロ−２−エチル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロロ−２−ｔ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オン、４，５−ジクロロ−２−ｎ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オン、４，５−ジクロロ−２−シクロヘキシル−４−イソチアゾリン−３−オンなどを挙げることができる。これらのイソチアゾロン化合物は、１種を単独で用いることができ、あるいは、２種以上を組み合わせて用いることもできる。また、イソチアゾリン化合物としては、上述のイソチアゾリン化合物と塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、塩化銅、硝酸銅、塩化カルシウムなどとの錯化合物を用いてもよい。

本発明では、対象水系に対して、有機系殺菌剤（好ましくはイソチアゾリン化合物、ジクロログリオキシド、及びジブロモニトロエタノールのいずれか１種または２種以上）、無機酸化剤（好ましくは次亜塩素酸ナトリウム）を別々に、あるいは、事前に混合したのち添加する。酸化剤の安定化剤として窒素化合物（好ましくはグリシン、ポリペプトン、及びスルファミン酸のいずれか１種または２種以上）を別々にあるいは事前に混合して添加してもよい。

このとき、好ましくは、殺菌成分である有機系殺菌剤と増殖抑制成分である無機系酸化剤とが同時に残留する期間（残留期間）と両者とも残留しない非残留期間ができるように間欠的に添加する。この非残留期間においては、残留塩素が実質的に検出されないようにするのが好ましい。通常、残留塩素の各測定法には、測定下限値があり、残留していないことの確認には、測定下限値以下であることを確認すれば良い。例えば、ＤＰＤ法における残留塩素の測定下限値は０．１ｍｇ/Ｌである。

スライムコントロール効果は期待できないが、腐食に影響がない残留塩素濃度としては０．１ｍｇ/Ｌ未満が目安であり、実用上は０．１ｍｇ/Ｌ未満となる様に管理すれば良い。無機系酸化剤の添加により検出される残留塩素はスライムコントロールに有用であるが、本発明によれば、連続的に残留塩素が検出されなくても、スライムコントロール効果が維持される。

残留塩素濃度は遊離残留塩素濃度を超えることはなく、残留塩素濃度を一定値以下に保てば、遊離残留塩素濃度はそれ以下の値となる。遊離残留塩素は残留塩素よりも腐食性が高く、遊離塩素濃度を一定値以下にしない場合、残留塩素濃度で管理すれば目標が達成できる。

無機系酸化剤と有機系殺菌剤との添加頻度は２４時間に１時間未満、例えば２４時間に０．１〜０．９時間特に０．２５〜０．５時間程度とするのが好ましい。添加時における有機系殺菌剤の添加量は１〜３０ｍｇ／Ｌ特に３〜１０ｍｇ／Ｌ程度が好ましく、無機系酸化剤の場合は１〜５０ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２特に３〜１０ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２程度が好ましい。１回の添加とその後の添加との間隔（非添加時間）は２４〜１００ｈ特に２５〜７２ｈ程度が好ましい。
無機系酸化剤と有機系殺菌剤とは同じタイミングで同時に添加するだけでなく、それらを別のタイミングで添加しても良い。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。なお、以下の実施例及び比較例において、濃度を示す「％」は「重量％」を表わす。

［実施例１］
＜有機系殺菌剤（イソチアゾリン化合物）、窒素化合物（グリシン）及び無機系酸化剤（次亜塩素酸ナトリウム）の併用による殺菌効果の実験＞
＜方法＞
３００ｍＬ容三角フラスコに１００ｍＬの滅菌水を作成した。この滅菌水に目的濃度の下記スライムコントロール剤を添加し、培養した下記レジオネラ標準菌株懸濁液１０ｍＬを添加した。一定温度、所定時間振とうしたのち、増殖能力がある菌数を計測した。操作はすべてＰ２クリーンベンチ内で行い、培養はＰ２インキュベーターで行った。

スライムコントロール剤：食品添加用ＮａＣｌＯ溶液、
５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン（
Ｃｌ−ＭＩＴ）１％とグリシン１％溶液

濃度測定はハックポケット残留塩素計を用い、ＤＰＤ試薬測定した。
遊離残留塩素濃度値はＤＰＤｆｒｅｅ測定試薬で行い、撹拌後、６０秒静置して測定した。
残留塩素濃度はＤＰＤｔｏｔａｌ測定試薬で行い、撹拌後、３ｍｉｎ静置して測定した。
５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンの定量は液体クロマトグラフィーにより実施した。実測しなかった場合は設定値で示した。
滅菌水中の遊離残留塩素濃度、残留塩素濃度はレジオネラ添加後変化したので、レジオネラサンプリング時の残留濃度を採用した。

レジオネラ標準菌株はＬｅｇｉｏｎｅｌｌａｐｎｅｕｍｏｐｈｉｌａＧＩＦＵ９１３４（血清型ｓｅｒｏ１）である。あらかじめ、ＢＣＹＥα培地で培養し、滅菌水に懸濁して、試験管用吸光度計で６６０ｎｍの吸光度０．１に合わせた液を菌液として使用した。
スライムコントロール剤との接触条件は３０℃、１００ｒｐｍ、０分、６分、２７分、６０分とした。

レジオネラの計測のために、三角フラスコから１０ｍｌをサンプリングし、チオ硫酸ナトリウム添加撹拌後、１００μＬをＢＣＹＥα培地の表面に塗抹した。３７℃で培養し、７日〜１０日後のコロニーを計測した。０分の値はあらかじめスライムコントロール剤を添加した液に、菌添加後、撹拌し、即座にサンプリングしたときの値を用いた。ブランクはスライムコントロール剤を添加しないで同様の操作を行った。

その結果、表１の通り、Ｃｌ−ＭＩＴ（１９ｍｇ／Ｌ）と残留塩素（５〜１０ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２）の併用で、遊離残留塩素が０．１ｍｇ／Ｌ未満の条件で、６０分で９９．９％の殺菌に至った。このときの遊離残留塩素濃度は０．１ｍｇ/Ｌ未満であったので、遊離残留塩素による殺菌ではないと考えられる。

Ｃｌ−ＭＩＴ（１９ｍｇ／Ｌ）と残留塩素（５〜１０ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２）の併用で、遊離残留塩素が０．１ｍｇ／Ｌ未満の条件で、２７分で９５％以上の殺菌を示した。

［比較例１−１］
スライムコントロール剤として５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン（Ｃｌ−ＭＩＴ）１％とグリシン１％溶液を用い、スライムコントロール剤との接触を３０℃、１００ｒｐｍ、２７分としたこと以外は実施例１と同一の試験を行った。

その結果、表２の通り、Ｃｌ−ＭＩＴ（１９ｍｇ／Ｌ）で、２７分で約８０％の殺菌性しか示さず、殺菌性が劣った。

［比較例１−２］
スライムコントロール剤として食添用ＮａＣｌＯ溶液とグリシン１％溶液を用い、スライムコントロール剤との接触を３０℃、１００ｒｐｍ、０分、６分、２７分としたこと以外は実施例１と同様の試験を行った。

その結果、表３の通り、残留塩素（１０ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２）の条件で、２７分で７５％の殺菌性しか示さず、殺菌効果は低かった。

［比較例１−３Ａ〜３Ｅ］
スライムコントロール剤として５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン（Ｃｌ−ＭＩＴ）１％を用い、スライムコントロール剤との接触を３０℃、１００ｒｐｍ、１時間としたこと以外は実施例１と同一の試験を行った。

その結果、表４の通り、Ｃｌ−ＭＩＴ（１０ｍｇ／Ｌ）、１時間接触で、殺菌された割合は３０〜８７％の範囲であり、殺菌性は低かった。

９９％以上の殺菌性に至るには２４時間を要し、即効性に欠けた。

［実施例２］
一過性試験装置を用いて、カラム部分で滞留時間を設定し、ＣＦＵ測定により殺菌性を評価した。

一過性試験装置として、図１に示すフローのものを用いた。図１においてＰはポンプを表わす。

フェルトを固定床とした培養装置（微生物燃料電池）に、脱塩素水に培地を追加したものを２０ｍｌ／ｍｉｎで流した。培地はポリペプトン、イーストエキストラクト、酢酸ナトリウムにより構成されるＰＹＡ培地を用いた。

培養装置（微生物燃料電池）から流出した菌液を一過性で流した。この液を対象に、ＣＦＵを測定した。表５に示すスライムコントロール剤を菌液の流れの途中から添加した。表５のＭＩＴはＣｌ−ＭＩＴである。この菌液をカラムで滞留させ、スライムコントロール剤の接触時間とした。

スライムコントロール剤濃度は薬注直後とカラム出口（一定時間接触後）の濃度を測定した。

ＣＦＵ測定は１／１０ＰＹ培地を用いて、段階希釈法により実施した。今回試験対象になった菌は環境中で生育した一般細菌と考えられる。菌の顕微鏡観察や菌種の同定は行っていない。

その結果、表５の通り、Ｃｌ−ＭＩＴと結合型塩素を併用すると、９９．９９％以上の殺菌性を示した。接触時間０分で殺菌効果を発揮し、約３０分の接触でさらに効果が増した。このとき、残留塩素濃度は約７ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２であった。遊離残留塩素濃度は０．１５ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２であった。

［比較例２−１］
スライムコントロール剤として、表５の通り、次亜塩素酸ナトリウムを用いなかったこと以外は実施例２と同様の試験を行った。

［比較例２−２］
スライムコントロール剤として表５の通り、Ｃｌ−ＭＩＴを用いなかったこと以外は実施例２と同様の試験を行った。

その結果、表５の通り結合型残留塩素単独では、約８ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２で約９０％の殺菌性を示した。このとき、遊離残留塩素濃度は約０．１ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２であった。また、Ｃｌ−ＭＩＴ単独の場合は、１０ｍｇ／Ｌ、３０ｍｉｎで明確な殺菌性は示さなかった。

［実施例３］
回転腐食試験装置を用い、下記条件にて腐食試験を行った。
＜スライムコントロール剤＞
実施例３−１：Ｃｌ−ＭＩＴ１％、グリシン１％、スルファミン酸３％含有４００ｍｇ／Ｌ＋ＮａＣｌＯ溶液を遊離残留塩素濃度０．１ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２になるよう添加
実施例３−２：Ｃｌ−ＭＩＴ１％、グリシン１％４００ｍｇ／Ｌ
＜防食剤＞
ベンゾトリアゾール（銅用防食剤、ＢＴ）：１ｍｇ／Ｌ（添加濃度）
マレイン酸系ポリマー：１．５ｍｇ／Ｌ（添加濃度）
ホスホン酸：２．４ｇｍ／Ｌ（添加濃度）
＜試験水水質（純水給水想定）＞
Ｍアルカリ度：７９ｍｇ／ｌ
Ｃａ硬度：２ｍｇ／Ｌ
Ｍｇ硬度：１ｍｇ／Ｌ

試験水に上記防食剤、スライムコントロール剤が所定濃度になるように添加した。試験水、防食剤、スライムコントロール剤混合液を１Ｌ／ｄａｙの速度で注入し滞留時間を与えた。測定時、遊離残留塩素濃度が所定濃度を下回っていた場合は、ＮａＣｌＯ溶液をバッチで追加し、所定濃度にするようにした。
＜試験片＞
銅テストピース３１ｃｍ^２（３０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍ）
回転腐食試験装置条件を１４０ｒｐｍ、水温３０℃、７日間とし、試験片の試験前の重量と後重量を測定し、一日当たり、ｄｍ^２当たりの減量（ｍｇ）で比較した。

その結果、表６の実施例３−１に示す通り、遊離残留塩素濃度平均が０．１ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２未満で、腐食速度は問題のないレベルであった。また、表７の通り、ＮａＣｌＯ追加時は遊離残留塩素濃度が一時０．１ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２を超えることがあったが、腐食速度に悪影響はなかった。遊離残留塩素濃度を０．１ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２以上に維持しなければ腐食速度が上がらないことが示された。

［比較例３］
スライムコントロール剤を次の通りとしたこと以外は実施例３と同一の試験を行った。

比較例３−１：スルファミン酸とＮａＣｌＯとの混合液をＮａＣｌＯ残留塩素濃度として１５ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２、遊離残留塩素濃度として０．３ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２になるよう添加
比較例３−２：スルファミン酸とＮａＣｌＯとの混合液をＮａＣｌＯ残留塩素濃度として５ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２、遊離残留塩素濃度として０．３ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２になるよう添加

その結果、表６の通り、平均遊離残留塩素濃度０．１７ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２以上を維持すると、腐食速度は１ｍｄｄをこえ、腐食が心配される。

比較例３−２（遊離残留塩素濃度０．１７ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２）と同等の遊離残留塩素濃度及び残留塩素濃度で行った前述の表３の比較例１−２からわかるようにＮａＣｌＯ＋グリシンだけではレジオネラ属菌の殺菌効果は不十分であり、腐食の問題がない濃度での殺菌効果は期待できないことがわかった。

［実施例４］
間欠注入における薬剤の即効性と薬注停止後の効果を比較するために、図２のフローの微生物燃料電池のアノードに殺菌剤を間欠注入した。図２の通り、脱塩素水を窒素曝気により脱酸素して、培地を途中注入し微生物燃料電池のアノード側に流入させた。

微生物燃料電池のカソード側には空気を吹き込み酸素供給を行った。微生物の生育によりアノード側からカソード側に電子が供給され、抵抗（５００Ω）をアノード・カソード間に接続し、電圧を測定した。カソードを基準としたマイナス電位の絶対値が大きければ大きいほど、微生物の生育が活発であることを示す。

本試験において、薬剤注入により上昇した最高電位を到達電位、薬剤注入停止後薬剤注入前の電位に戻るまでの期間をエネルギー生産阻害持続期間として測定した。これらの値に基づいて有機系殺菌剤及び無機系酸化剤の効果を比較した。

図２の微生物燃料電池の条件は次の通りである。

アノード：５ｍｍ厚グラファイトフェルト５ｃｍ＊１５ｃｍ（アノード容量８０〜９０ｍＬ）
カソード：カーボンコーティングニッケル触媒
非導電性膜：ミリポア社製ニトロセルロース膜
抵抗：５００Ω
カソードには野木町水と空気を２Ｌ／ｍｉｎの送風量で供給した。アノード液には野木町水を曝気槽に取り、窒素ガスで曝気して溶存酸素を除いた水を８ｍＬ／ｍｉｎで送液し、アノード入口の前に培地をポンプにて所定濃度になるようにライン注入した。必要に応じてアノード入り口手前で、下記酸化系増殖抑制剤及び有機系殺菌剤をポンプで所定濃度になるように所定時間ライン注入した。アノードとカソードを抵抗を介した銅電線で接続し、生じた電位を連続測定した。なお、薬注停止後、アノード室の滞留時間の経過後、有機系殺菌剤と酸化系増殖抑制剤が検出されないことを確認した。

試験条件は次の通りとした。
有機系殺菌剤：Ｃｌ−ＭＩＴ設定濃度５ｍｇ／Ｌ＋グリシン１０ｍｇ／Ｌ
酸化系増殖抑制剤：ＮａＣｌＯ設定濃度１０ｍｇ／Ｌ、培地有機物・グリシンと反応してほとんど結合型になっている。
注入時間：３ｈ
アノード滞留時間：１０〜２０ｍｉｎ（アノードセル内にはフェルトがあるため、正確な滞留時間を測定することは困難）

評価方法は次の通りとした。
到達電位：薬品注入により電位上昇が起こり、到達した最高電位
エネルギー生産阻害持続期間：薬注停止後薬注前の電位に戻るまでの期間及び電位の経時変化の形状

その結果、表８及び図３の通り、有機系殺菌剤と無機系酸化剤との併用により電位は急激な上昇を示し、単品使用よりも高い電位となった。到達電位は単品注入で上昇した電位を加算した値と同等となった。

無機系酸化剤と有機系殺菌剤とを併用した場合、電位回復は薬注停止後約１００ｍＶ低下し、急激な回復を示すが、その後は緩やかな回復を示した。エネルギー生産阻害持続時間は単品による阻害時間の加算とほぼ同等であった。

この結果から、無機系酸化剤と有機系殺菌剤とを併用すると即効性が増し、阻害の程度が強くなり、薬注後の回復が遅れることが分かった。

［比較例４−１］
酸化系増殖抑制剤を用いなかったこと以外は実施例４と同一条件にて試験を行った。

その結果、表８及び図３の通り、電位の低下は実施例４、比較例４−２と比較すると緩やかで、３時間後も−４００ｍＶの電位を保っていた。薬注停止後の電位低下は緩やかであったが、上昇した電位幅が小さいので、４時間程度で元の電位に戻った。

このことから、有機系殺菌剤の即効性が低いことが分かる。

［比較例４−２］
有機系殺菌剤を用いなかったこと以外は実施例４と同一条件にて試験を行った。

この結果、表８及び図３の通り、電位は急激な上昇を示し−１５０ｍＶに達する。薬注停止直後、約２００ｍＶの急激な電位の低下（回復）が起こり、電位は−３００ｍＶに至る。このように、酸化系薬剤は即効性はあるが、薬注を停止すると急激にエネルギー生産阻害をする能力が消失するので、効果を維持するためには濃度を維持しなければならないと推定される。

［実施例５］
実施例４と同一の試験装置を用い、間欠注入時間を長くしたときの即効性と薬注停止後の効果に与える影響を、微生物燃料電池で下記条件にて比較した。
＜試験条件＞
有機系殺菌剤：Ｃｌ−ＭＩＴ設定濃度５ｍｇ／Ｌ
酸化系増殖抑制剤：結合型塩素（スルファミン酸＋ＮａＣｌＯ）残留塩素設定濃度１５ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２
注入時間：６ｈ
アノード滞留時間：１０〜２０ｍｉｎ

その結果、図４、表９の通り、電位は薬注後即座に上昇し−１００ｍＶ以上となった。注入中はその電位が徐々に低下し続けた。到達した電位は−６７ｍＶであった。有機系殺菌剤と無機系酸化剤との併用により到達した電位は単独使用の上昇電位を加算した値には達せず、殺菌・増殖抑制の到達電位は上限があるようである。

薬注停止後、無機系酸化剤と有機系殺菌剤とを併用した場合は、電位が即座に約１００ｍＶ低下したが、その後は緩やかな電位低下（回復）を示し、ものと電位に戻るまでに３９ｈを要した。単独使用の回復時間の和よりも、併用の方が９ｈ程度余分に時間を要した。このように、併用接触時間を延ばすと回復にかかる時間が延びた。

この実施例５では、結合型塩素の結合相手をスルファミン酸としたが、実施例４と同様な阻害と回復のパターンを示すことが分かった。

無機系酸化剤と有機系殺菌剤との併用時間の延長により、十分に阻害された時間が延び、薬注停止後の回復も遅れる。このことから併用時間を長くすると、殺菌性の強さと薬注停止後の効果維持時間がより効率的になると考えられる。

［比較例５−１］
有機系殺菌剤をＣｌ−ＭＩＴ設定濃度５ｍｇ／Ｌとしたこと以外は実施例５と同一条件にて試験を行った。

その結果、図４及び表９の通り、Ｃｌ−ＭＩＴ添加による阻害パータンは比較例４と同様であり、比較的緩やかであった。時間を延ばすとその電位上昇は３ｈの延長線上にあった。薬注停止後電位は無機系酸化剤に比較して緩やかに回復するパターンを示した。Ｃｌ−ＭＩＴ薬注後、電位回復に要する時間はＣｌ−ＭＩＴが１３ｈであった。

［比較例５−２］
酸化系増殖抑制剤を結合型塩素（スルファミン酸＋ＮａＣｌＯ）残留塩素設定濃度１５ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２としたこと以外は実施例５と同一条件にて試験を行った。

その結果、図４及び表９の通り、結合型塩素により、電位は直線的に３００ｍＶ上昇し、その後緩やかに上昇した。薬注を停止すると電位は約２００ｍＶ即座に回復（低下）した。その後緩やかに回復し、元の電位まで回復するためにかかる時間は約１６ｈであった。

［実施例６］
遊離残留塩素濃度が次亜塩素酸ナトリウム添加の直後に０．１ｍｇ／Ｌを超えても、０．１ｍｇ／Ｌ未満に下がる期間があれば腐食は抑制されることを示すための試験を行った。

この試験では、実施例３と同一の回転腐食試験装置を用いた。
＜スライムコントロール条件＞
実施例６−１：Ｃｌ−ＭＩＴ２％、グリシン２％、スルファミン酸３％含有液２００ｍｇ／ＬとＮａＣｌＯを遊離残留塩素濃度０．３ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２になるよう添加。一日一回。
実施例６−２：Ｃｌ−ＭＩＴ２％、グリシン２％、スルファミン酸３％含有液２００ｍｇ／ＬとＮａＣｌＯを遊離残留塩素濃度０．１ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２になるよう添加。一日一回。
実施例６−３：Ｃｌ−ＭＩＴ２％、グリシン２％、スルファミン酸３％含有液を２００ｍｇ／Ｌ
＜防食剤＞
ベンゾトリアゾール（銅用防食剤、ＢＴ）：１ｍｇ／Ｌ（最終濃度）
マレイン酸系ポリマー：１．５ｍｇ／Ｌ（最終濃度）
ホスホン酸：２．４ｇｍ／Ｌ（最終濃度）
＜試験水水質（純水給水想定）＞
Ｍアルカリ度：７９ｍｇ／Ｌ
Ｃａ硬度：２ｍｇ／Ｌ
Ｍｇ硬度：１ｍｇ／Ｌ
＜試験手順＞
試験水に防食剤、スライムコントロール剤が所定濃度になるように添加した。試験水、防食剤、スライムコントロール剤混合液を１Ｌ／ｄａｙの速度で注入し滞留時間を与えた。ＮａＣｌＯ溶液をバッチで一日一回追加し、所定濃度にするようにした。回転腐食試験装置条件は１４０ｒｐｍ、水温３０℃、７日間とした。
＜試験片＞
軟鋼テストピース３１ｃｍ^２（３０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍ）
試験前の重量と後重量を測定し、一日当たり、ｄｍ^２当たりの減量（ｍｇ）で比較した。

その結果、表１０〜１２の通り、実施例６−１はＮａＣｌＯの間欠注入で遊離残留塩素濃度が１ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２以上に至っても翌日０．１未満に戻れば、腐食はＮａＣｌＯ無添加と同等である。

実施例６−２に示すようにＮａＣｌＯの間欠注入で遊離残留塩素濃度が０．１ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２未満を維持した場合も、腐食速度はＮａＣｌＯ無添加と同等である（表１１）。この結果から遊離残留塩素濃度が一時的に０．１ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２を超えても、確実に０．１ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２を下回る期間があれば、残留塩素無添加と比較して腐食は促進されない。

［比較例６］
スライムコントロール条件を次の通りとしたこと以外は実施例６と同一条件にて試験を行った。

比較例６−１：スルファミン酸、ＮａＣｌＯ混合液２００ｍｇ／Ｌ。残留塩素濃度として１５ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２、遊離残留塩素濃度として０．３ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２以上を維持。
比較例６−２：スルファミン酸、ＮａＣｌＯ混合液５０ｍｇ／Ｌ。残留塩素濃度５ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２、遊離残留塩素濃度として０．１−０．２ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２を維持。

その結果を表１０〜１２に示す。比較例６−２は実施例６−１よりも遊離残留塩素濃度の平均値が低くても、腐食速度は増大する。低濃度であっても遊離残留塩素濃度が維持されると腐食速度は増大する（表１０）。
比較例６−２よりも比較例６−１の方が腐食速度は大きく、腐食速度は遊離残留塩素維持濃度が上がると増加する（表１０）。

遊離最大塩素濃度は比較例６−１よりも実施例６−１のほうが大きい。このことから、最大値よりも、最低値の方が腐食速度に影響すると考えられ、濃度を維持すると腐食速度の増大につながる（表１１，１２）。

［実施例７］
イソチアゾリン以外の有機系殺菌剤と酸化剤の併用による呼吸活性阻害の即効性増進について下記条件にて試験を行った。
＜有機系殺菌剤の種類＞
ジクロログリオキシム（ＤＣＧ）
２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノール（ＤＢＮＥ）
＜無機系酸化剤＞
次亜塩素酸ナトリウムとスルファミン酸ナトリウム混合品
＜試験方法＞
Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ.ｐｕｔｉｄを用いて評価した。
対象菌を滅菌水に懸濁し、６６０ｎｍ吸光度、０．１に調整し、１０ｍｌずつ試験管に分注した。有機系殺菌剤単独、無機系酸化剤単独、有機系殺菌剤と無機系酸化剤併用、各濃度を添加。
３０℃、１ｈ、１００ｒ．ｐ．ｍで振盪した。
その後、ポアサイズ０．４５μｍのニトロセルロースフィルターで濾過し、１０ｍＬの滅菌水を添加して、濾過し、薬品を取り除いた。
２−ｐ−ヨードフェニル−３−ｐ−ニトロフェニル−５−テトラゾリウムクロライド溶液(以下ＩＮＴ溶液、最終濃度０．０２％)と培地（ポリペプトン最終濃度０．１ｇ／Ｌ、イーストエキストラクト最終濃度０．１ｇ／Ｌ、ＮａＣｌ最終濃度０．０５ｇ／Ｌ）を菌を濾過したフィルターに載せる。
３７℃、１ｈ静置する。
所定時間後濾過し、フィルターをクロロフォルム１ｍＬで抽出し、４９０ｎｍの吸光度を測定する。この値から菌のデハイドロゲナーゼにより生じたフォルマザン濃度を算出する。
対象菌のタンパク濃度を測定する。タンパク質濃度の定量はＦｏｌｉｎ−Ｃｉｏｃａｌｔｅｎのフェノール試薬による測定により実施した。
下式を用いて、抽出液量から抽出されたＩＮＴフォルマザンモル数を算出し、反応時間で除算するとデハイドロゲナーゼ活性を算出することができる。
デハイドロゲナーゼ活性［Ｕ］＝ミリモル濃度［ｍｍｏｌ／Ｌ］×μモル換算［１０００μｍｏｌ／ｍｍｏｌ］×抽出液量［Ｌ］／反応時間［ｍｉｎ］＝(０．０４４×４９０ｎｍ吸光度−０．０００４)×１０００×（１／１０００）／６０
（注）ミリモル濃度［ｍｍｏｌ／Ｌ]＝０．０４４×４９０ｎｍ吸光度−０．０００４
抽出液量１ｍＬ
反応時間６０ｍｉｎ

デハイドロゲナーゼ活性をタンパク質の質量で除算し、菌体当たりの活性を求める。桁数が小さいので、さらに１０００００倍して結果とした。このデハイドロゲナーゼ活性が消失した単独及び併用の薬剤濃度を図５に示す。なお、図５のグラフ中の直線は相加効果直線を表しており、この直線より下にあると相乗効果ありと判断される。

＜結果＞
（１）薬剤を添加しないＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ.ｐｕｔｉｄの菌体当たりの活性は４８４で、十分な活性を示した。
（２）次亜塩素酸ナトリウムとスルファミン酸ナトリウム混合品で、デハイドロゲナーゼ活性を消失させるためには７０ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２以上の濃度を必要とし、また、ＤＣＧでは１０ｍｇ／Ｌを必要とした。併用すると、活性消失に必要とされる各剤は両者を足した場合よりも低濃度で達成され、併用されたことによる活性抑制の相乗効果が示された。
（３）次亜塩素酸ナトリウムとスルファミン酸ナトリウム混合品で、デハイドロゲナーゼ活性を消失させるためには７０ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２以上の濃度を必要とし、また、ＤＢＮＥでは１０ｍｇ／Ｌを必要とした。併用すると、活性消失に必要とされる各剤は両者を足した場合よりも低濃度で達成され、併用されたことによる活性抑制の相乗効果が示された。
これらの結果から明らかなように、イソチアゾリン化合物以外の有機系殺菌剤と無機系酸化剤の併用においても、同様の機構が働き、相乗効果、速効性、効果の持続が達される。また、酸化剤の大幅な低減により、腐食のリスクも低減される。

Claims

水系に有機系殺菌剤と無機系酸化剤とを添加する水系の殺菌方法において、
該有機系殺菌剤と無機系酸化剤とを間欠的に添加する水系の殺菌方法であって、
該有機系殺菌剤がジクロログリオキシム及び／又はジブロモニトロエタノールであり、
該無機系酸化剤が塩素系酸化剤であり、
該有機系殺菌剤と無機系酸化剤とを添加する時期と時期との間に、水系の残留塩素濃度が実質的に検出されない非残留期間を設けることを特徴とする水系の殺菌方法。
請求項１において、有機系殺菌剤の添加量が１〜３０ｍｇ／Ｌであり、無機系酸化剤の添加量が１〜５０ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２であることを特徴とする水系の殺菌方法。