JPH10296297A

JPH10296297A - 温水浄化装置

Info

Publication number: JPH10296297A
Application number: JP10688297A
Authority: JP
Inventors: Tadao Shiotani; 唯夫塩谷; Eiji Tanaka; 栄治田中; Shinji Komori; ▲慎▼次小森; Seiichi Nakahara; 清一中原
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1997-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 1998-11-10

Abstract

(57)【要約】【課題】細菌類が容易に除去可能で、処理能力が高
く、しかも膜寿命が長いコンパクトな温水浄化装置を提
供する。【解決手段】硝化菌を固定化した担体粒子を充填して
好気性条件下で温水と接触させる硝化槽及び膜分離装置
から構成された温水浄化装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温水、特に風呂水
を効率的に浄化して循環再利用するための浄化装置に関
する。さらに詳しくは、菌を固定化した担体粒子を充填
した硝化槽及び膜分離装置から構成されたコンパクトな
温水浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】いつでも好きなときに、きれいな風呂に
入れる２４時間風呂市場が拡大するにつれて、各種方式
の温水浄化装置が開発され、販売されている。この温水
浄化装置は一般的に、風呂の湯を吸い上げ、電気ヒータ
ーで湯温を一定に保ちながら、各種の濾過材を通して浄
化し、浴槽に戻す方式が採用されている。例えば、特開
平７−２９９３１３号公報及び特開平８−１０５３３号
公報には、濾過材を用いた温水循環濾過装置が開示され
ており、特開平８−１０５３４号公報には、オゾン殺菌
手段を備えたものが開示されている。

【０００３】一方、温水を生物学的に処理する方法も知
られており、例えば、特開平５−４９８２２号公報に
は、温水を濾材の表面に生成した生物膜で生物学的に浄
化し、加熱して浴槽へもどす方式が開示されており、特
開平５−３１３０５号公報には、フィルターの上半部を
濾過フィルター、下半部を生物膜フィルターとするフィ
ルターを用いた浴槽水浄化装置の浄化器が開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近、２４時間風呂な
どの温水で肺炎の原因となるレジオネラなどの細菌の繁
殖が促進され、これらの細菌による汚染の危険性が指摘
されている。これらの細菌は、通常１０００Ａ〜１μｍ
の大きさであるので、上述したような単なる濾材による
濾過では、このような細菌を除去するのは困難である。
また、微生物による分解方式では、通常、ＢＯＤ成分を
分解するだけであり、アンモニアを除去する機能を有し
ておらず、アンモニアが徐々に蓄積する傾向にある。一
方、従来から温水浄化装置に除菌性を有する膜モジュー
ルを採用しようとする動きもあったが、人が入った後の
風呂水をそのまま膜モジュールで濾過すると直ぐに膜の
目詰まりが発生し、長期にわたって濾過を行うことが出
来なかった。

【０００５】このように、現在の温水浄化装置では水中
に残留塩素が残る方式を除き、レジオネラ菌のような細
菌類を完全に除去することは出来ていない。したがっ
て、本発明の目的は、薬液によらず細菌類が容易に除去
可能で、処理能力が高く、しかも膜寿命が長いコンパク
トな温水浄化装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
に適う温水浄化装置を開発するため鋭意検討を重ね、本
発明に至った。すなわち、本発明は、硝化菌を固定化し
た担体粒子を充填して好気性条件下で温水と接触させる
硝化槽及び膜分離装置から構成されることを特徴とする
温水浄化装置である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１によりさらに
具体的に説明する。図１は本発明の温水浄化装置の一例
を示すフローチャートである。本発明の温水浄化装置に
おいて、温水（例えば、風呂の湯）１は、ポンプ２によ
り菌を固定した担体粒子６の入った硝化槽３に導入さ
れ、好気性条件下で処理される。本発明でいう温水と
は、３０〜６０℃、好ましくは３５〜４５℃の温水であ
る。

【０００８】硝化槽３には、菌を固定した担体粒子６が
充填されるが、このような担体を使用することにより、
ＳＳ成分の負荷が減少する。菌を固定化するための担体
としては、ビニルアルコール系樹脂、アクリル系樹脂、
アクリルアミド系樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系
樹脂、ポリウレタン系樹脂、多糖類、ポリエーテルなど
の高分子、多孔質無機化合物などを挙げることができ、
具体的にはポリビニルアルコール、ポリエチレングリコ
ール、ポリアクリルアミド、アルギン酸カルシウム、カ
ラギーナン、寒天、光硬化性樹脂などの高分子含水ゲ
ル、活性炭、ポリウレタンスポンジ、ポリプロピレン、
ポリスチレン、セルロース誘導体、ポリエステルなどを
例示することができる。なかでも、活性炭やポリウレタ
ンスポンジ、ポリエチレングリコールゲル、ポリビニル
アルコールなどの含水ゲルは好ましい担体である。

【０００９】活性炭は、本来有している難分解性有機物
の吸着除去能、脱臭能はもとより、活性炭に付着して増
殖した微生物によるＢＯＤ除去能、脱窒能、硝化能に優
れているので、好ましい担体である。すなわち、活性炭
を担体として使用すると、活性炭が吸着した有機物を微
生物が分解除去することによって活性炭の生物再生が行
われ、吸着能力を長く維持することができ、また、ＳＳ
成分の負荷も減少させることができる。さらに、活性炭
は、耐久性、耐機械摩耗性も良好であるので、攪拌装置
下での使用に適している。活性炭は硝化槽内で浮遊流動
させて使用してもよいし、沈降させて使用してもよい。
浮遊流動させて使用する場合は、上記含水ゲルと同様、
膜の表面をクリーニングする効果が大きい。担体とし
て、担体の一部に活性炭を含むものであってもよい。

【００１０】活性炭としては、木炭、石炭、コークス、
ヤシガラ、樹脂、石油ピッチなどを原料として製造され
たものが使用されるが、これら木質系、石炭系、ピッチ
系などの各種原料炭化物を、ガス賦活法、水蒸気賦活
法、薬品賦活法などの方法により賦活したものが好まし
い。賦活法としては、塩化亜鉛やリン酸で賦活する方法
によるものが効果があり好ましい。

【００１１】活性炭の品質は、充填比重０.１０〜０.７
０ｇ／ｃｍ³、好ましくは０.１５〜０.６０ｇ／ｃｍ³、
比表面積３００〜２,８００ｍ²／ｇ、好ましくは６００
〜２,５００ｍ²／ｇ、細孔半径１０ｎｍ〜５００μｍの
範囲の細孔容積０.１〜２.５ｍｌ／ｇ、好ましくは０.
５〜２.０ｍｌ／ｇ、粒子径０.１〜８ｍｍのものが最適
である。なかでも、木質系のものは担体表面及び内部に
網目構造を有しているため微生物が付着しやすく、か
つ、有機化合物や臭い成分の補足に優れているので好ま
しい。

【００１２】ポリウレタンスポンジもＢＯＤ除去能力及
び硝化能力の点で優れており、好ましい担体の例であ
る。

【００１３】担体としては、菌を付着させた場合、ＢＯ
Ｄ除去能力、硝化能力の点で高分子含水ゲルがとくに好
ましい。ポリエチレングリコールゲル、好ましくは含水
ポリエチレングリコールゲルはこのような担体の例であ
る。

【００１４】なかでも、ポリビニルアルコールゲルは、
担体表面及び内部に網目構造を有しているため微生物が
生息しやすく、かつ、有機物の補足性に優れており、し
かも機械的強度にも優れているので好ましい。また、ポ
リビニルアルコールの平均重合度及び／又はケン化度は
高い方がポリビニルアルコールの濃度を低下することが
できるので、ゲルの含水率を上げることができ、したが
って、微生物の生息性がよくなり好ましい。

【００１５】かかる点から、ポリビニルアルコールの平
均重合度は１,０００以上のものが好ましく、とくに１,
５００以上のものがさらに好ましい。また、ポリビニル
アルコールのケン化度は９５モル％以上のものが好まし
く、９８モル％以上のものがさらに好ましい。

【００１６】ポリビニルアルコールの濃度は担体の強度
面から大きい方が好ましく、微生物の生息性からは小さ
い方が好ましいので、１ｗｔ％〜４０ｗｔ％が好まし
く、３ｗｔ％〜２０ｗｔ％がさらに好ましい。

【００１７】ポリビニルアルコールの溶出や劣化を防止
するために、ポリビニルアルコールをアセタール化する
のが望ましい。アセタール化剤としては、ホルマリン、
グルタルアルデヒド、グリオキザール、テレフタルアル
デヒド、ω、ω’−ノナンジアールなどを例示すること
ができる。ポリビニルホルマールはこのようなアセター
ル化ポリビニルアルコールの好ましい例である。アセタ
ール化度は、あまり低いと耐水性が低くなり、また、あ
まり高いと疎水化されて微生物の生息が悪くなるので、
１０〜６０モル％が好ましく、２０〜５５モル％がさら
に好ましい。

【００１８】ポリビニルアルコールのアセタール化を阻
害しない範囲で、例えばアルギン酸ナトリウム、カラギ
ーナン、ホウ酸などの成型助剤や炭酸イオン、炭酸水素
イオン、硫酸イオン、リン酸イオンなどの２種類以上の
高分子を相分離させるような１価又は多価アニオンを添
加してもよい。アセタール化ポリビニルアルコール系ゲ
ルは、表面が凹凸構造であるとともに、表面から中心部
に連通孔を有しているので、微生物が生息するのに好適
である。

【００１９】最も好ましい含水ゲルは、特願平９−１１
０５７号として出願人によりすでに出願されている、表
面に平均径１０〜１００μｍ及び深さ１０〜１００μｍ
の凹凸部を表面の長さ１ｍｍ当たり１０個以上有し、含
水率が５０重量％以上であるアセタール化ポリビニルア
ルコールゲルである。この含水ゲルは、このような構造
を有しているため、硝化菌が生息しやすい。

【００２０】このゲルを製造する方法は、上記明細書に
詳述されているが、一例をあげれば、平均重合度１,７
００、ケン化度９９.８モル％のポリビニルアルコール
８ｗｔ％、アルギン酸ナトリウム１ｗｔ％、炭酸水素ナ
トリウム０.３ｗｔ％の混合水溶液を調製し、該水溶液
を０.１モル／リットルの塩化カルシウム水溶液に滴下
することにより、球状成形物とし、しかる後、ホルムア
ルデヒド２０ｇ／リットル、硫酸２００ｇ／リットル、
硫酸ナトリウム１００ｇ／リットルのアセタール化用水
溶液に浸漬し、水洗して得ることができる。

【００２１】担体の形状は特に限定されるものではな
く、繊維状、サイコロ状、フィルム状、円柱状、中空円
筒状、球状、円盤状など任意の形状に成形したものを使
用することができるが、担体の流動性の点で球状のもの
が好ましい。

【００２２】硝化菌は予め担体粒子に固定化して使用し
ても良いが、担体粒子を槽に投入し、菌が自然に付着す
るのを利用してもよい。硝化槽３の底部には散気装置４
が設けられており、硝化に必要な酸素を供給するととも
に、担体を流動させる。硝化槽３の出口には、担体粒子
の流出を防ぐためにスクリーン７などが設けられる。処
理された温水（以下、処理済温水という）はポンプ５で
膜分離装置８に供給される。

【００２３】図１では、膜分離装置８として膜モジュー
ルが使用されている。膜モジュールに使用される分離膜
の素材は耐久性があればよく、例えば、ポリスルホン
系、ポリアクリロニトリル系、ポリオレフィン系、セル
ロース系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリビニル
アルコール系、ポリ（メタ）アクリル酸エステル系、ポ
リイミド系などの樹脂があげられる。

【００２４】分離膜としては、レジオネラ菌が（０.２
５〜０.５）×（０.５〜３.０）μｍの大きさであり、
ときにフィラメント状になり３０μｍにも達する桿菌で
あることから、ＭＦ領域又はＵＦ領域の膜を使用するの
が好ましい。分離膜の孔径は０．２μｍ以下のものがさ
らに細菌類の捕捉性に優れており、好ましい。

【００２５】膜モジュールに親水性の膜又は親水化され
た膜を使用すると、ＳＳ成分が膜に付着しにくく、ＳＳ
成分が付着しても、空気や透過液などによる逆洗で容易
に剥離するため好ましい。ポリビニルアルコールなどの
ビニルアルコール系の樹脂は親水性膜の好ましい例であ
る。また、ポリスルホン系、ポリオレフィン系など疎水
性の樹脂をポリビニルアルコールなどのビニルアルコー
ル系の樹脂などで親水化した膜を使用してもよい。ビニ
ルアルコール系の樹脂をアセタール化して使用してよい
ことは勿論である。通常、膜モジュールとしては、取り
扱いの点から中空糸膜モジュールが、周辺機器とともに
使用される。

【００２６】膜を透過した処理済温水９はレジオネラ菌
などの細菌類が除去されて温水槽に戻され再利用され
る。膜モジュールへ供給された処理済温水のうち、膜を
透過しなかった温水を硝化槽へ返送すると、硝化効率が
高くなり、好ましい。処理済温水は、膜モジュールの前
に設置されたポンプ５により膜モジュールへ供給しても
よいが、ポンプ５は膜モジュールの後へ設置して使用し
てもよい。図２はこのような例である。

【００２７】

【発明の効果】本発明により、レジオネラ菌などの細菌
類が容易に除去可能で、アンモニアの蓄積がなく、しか
もコンパクトで、膜寿命の長い温水浄化装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の温水浄化装置の一例を示すフローチャ
ートである。

【図２】本発明の温水浄化装置の他の例を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１温水２ポンプ３硝化槽４散気装置５ポンプ６担体粒子７スクリーン８膜分離装置９処理水１O 返送水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０２Ｆ 1/44 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｈ 3/08 ＺＡＢ 3/08 ＺＡＢＢ 3/10 3/10 Ａ (72)発明者中原清一大阪市北区梅田１丁目12番39号株式会社クラレ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硝化菌を固定化した担体粒子を充填して
好気性条件下で温水と接触させる硝化槽及び膜分離装置
から構成されることを特徴とする温水浄化装置。
【請求項２】硝化菌を固定化した担体粒子が高分子含
水ゲルである請求項１の温水浄化装置。
【請求項３】高分子含水ゲルがポリエチレングリコー
ルゲルである請求項２の温水浄化装置。。
【請求項４】高分子含水ゲルがポリビニルアルコール
ゲルである請求項２の温水浄化装置。
【請求項５】高分子含水ゲルがアセタール化ポリビニ
ルアルコール系ゲルである請求項２の温水浄化装置。
【請求項６】高分子含水ゲルがポリビニルホルマール
ゲルである請求項２の温水浄化装置。
【請求項７】高分子含水ゲルが表面に平均径１０〜１
００μｍ及び深さ１０〜１００μｍの凹部を１０（個／
表面の長さ１ｍｍ当たり）以上有し、含水率が５０重量
％以上であるアセタール化ポリビニルアルコール系ゲル
である請求項２の温水浄化装置。
【請求項８】硝化菌を固定化した担体粒子が活性炭で
ある請求項１の温水浄化装置。
【請求項９】硝化菌を固定化した担体粒子がポリウレ
タンスポンジである請求項１の温水浄化装置。
【請求項１０】膜分離装置に使用する膜がＭＦ膜又は
ＵＦ膜である請求項１〜９いずれかに記載の温水浄化装
置。
【請求項１１】膜分離装置に使用する膜が親水性の膜
又は親水化された膜である請求項１〜１０いずれかに記
載の温水浄化装置。
【請求項１２】膜分離装置に使用する膜がビニルアル
コール系樹脂の膜である請求項１〜１１いずれかに記載
の温水浄化装置。
【請求項１３】膜分離装置に使用する膜がビニルアル
コール系樹脂で親水化された膜である請求項１〜１２い
ずれかに記載の温水浄化装置。
【請求項１４】膜分離装置が中空糸膜モジュールを含
む装置である請求項１〜１３いずれかに記載の温水浄化
装置。