JP2012152695A - Electrolytic salt water sterilization method and electrolytic salt water sterilization device - Google Patents
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Abstract
Description
Translated fromJapanese本発明は、塩水を電気分解して滅菌する方法及び装置に関し、延いては同滅菌方法で得られる滅菌塩水に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for electrolyzing and sterilizing salt water, and further relates to sterilized salt water obtained by the sterilization method.
次亜塩素酸イオン等の塩素系活性物質は強い殺菌力を有し、水を消毒する用途に広く利用されている。例えば、プール、銭湯又は水道の水には、次亜塩素酸ナトリウムが添加されている。 Chlorine-based active substances such as hypochlorite ions have a strong sterilizing power and are widely used for disinfecting water. For example, sodium hypochlorite is added to pool, public bath or tap water.
しかし、次亜塩素酸イオン等の殺菌力は持続性に劣り、水の殺菌力のレベルを一定時間基準値以上に維持するために、次亜塩素酸ナトリウムを常に過剰に含有させる必要がある。その結果、消毒された水に入ったり、これを飲用したりすると、肌荒れ、目の炎症、健康に対する悪影響を被る怖れがある。 However, the sterilizing power of hypochlorite ions and the like is inferior in sustainability, and it is necessary to always contain an excessive amount of sodium hypochlorite in order to maintain the level of water sterilizing power at a reference value or more for a certain time. As a result, entering or drinking disinfected water can cause rough skin, eye irritation, and adverse health effects.
所定の殺菌効果を維持しつつ人体に対して悪影響を与えない水の消毒方法として、特許文献１には、被処理水を電解合成することにより、被処理水中に次亜塩素酸と次亜塩素酸イオンを発生させることが記載されている。水には塩分として、Ｃｌ−、Ｃｌ２−、Ｃｌ２等が含まれており、これらの溶存塩素を還元して次亜塩素酸イオンを生成させることで、水の消毒が行なわれる。As a method of disinfecting water that does not adversely affect the human body while maintaining a predetermined sterilizing effect, Patent Document 1 discloses that hypochlorous acid and hypochlorous acid are contained in the treated water by electrolytic synthesis of the treated water. The generation of acid ions is described. Water contains Cl− , Cl2− , Cl2, and the like as salinity, and water is disinfected by reducing these dissolved chlorines to generate hypochlorite ions.
この方法を実施するための滅菌消毒装置は、被処理水が消毒処理される滞留槽を備え、該滞留槽の内部に、陽極と陰極がそれぞれ配置されており、所定の電圧を印加することにより、被処理水を電解合成するように構成されている。 A sterilization apparatus for carrying out this method includes a retention tank in which water to be treated is sterilized, and an anode and a cathode are arranged inside the retention tank, respectively, and a predetermined voltage is applied. The water to be treated is configured to be electrolytically synthesized.
しかしながら、水は本来導電性が低く、通電するために高電圧を印加しなければならず、大規模な電源が必要である。また、被処理水の電気抵抗は、電気分解の進行、水の種類及び流量等に依存して変化する。それゆえ、電圧を所定の値に維持、即ち定電圧制御を行ったのでは、滞留層に流れる電流量が増減して不安定になる。その結果、電気分解反応によって生成される活性物質の量も不安定なものになる。 However, water is inherently low in conductivity, and a high voltage must be applied to energize, and a large-scale power source is required. Moreover, the electrical resistance of the water to be treated varies depending on the progress of electrolysis, the type and flow rate of water, and the like. Therefore, if the voltage is maintained at a predetermined value, that is, constant voltage control is performed, the amount of current flowing through the staying layer increases and decreases and becomes unstable. As a result, the amount of active substance produced by the electrolysis reaction is also unstable.
また、滞留槽の陽極側で次亜塩素酸イオンが生成すると同時に、陰極側ではアルカリや活性物質も生成し、これらは処理水中にそのまま拡散するため、設備や人体が悪影響を被る怖れがある。また、陰極側で生成したアルカリや活性物質は陽極側で発生する次亜塩素酸イオン等の活性物質と再結合して消毒効果を低減させる。 In addition, hypochlorite ions are generated on the anode side of the retention tank, and at the same time, alkalis and active substances are also generated on the cathode side, which are diffused as they are in the treated water. . Moreover, the alkali and active substance produced | generated on the cathode side recombine with active substances, such as a hypochlorite ion generate | occur | produced on the anode side, and reduce disinfection effects.
それゆえ、かかる構成では、溶存塩素を還元して得られる活性物質の濃度を自由かつ正確に調節することが困難であり、所定の殺菌効果を維持しつつ人体に対して悪影響を与えない消毒水を持続的に提供することはできない。 Therefore, in such a configuration, it is difficult to freely and accurately adjust the concentration of the active substance obtained by reducing dissolved chlorine, and disinfecting water that does not adversely affect the human body while maintaining a predetermined sterilizing effect. Cannot be sustained.
特許文献２には、正極と負極の極間距離を４〜８ｍｍとして、少なくとも一対の正極と負極の組み合わせからなる塩素発生用の電極部と該電極部に通電するための電源部を備え、前記電極部を、被処理水を溜めた水槽部に浸漬したことを特徴とする電解式滅菌装置が記載されている。また、水の導電率が変化しても安定した電解直流値を得るために、直流電源を用い、定直流制御を行うことが記載されている。 Patent Document 2 includes a distance between the positive electrode and the negative electrode of 4 to 8 mm, a chlorine generating electrode unit composed of at least a pair of a positive electrode and a negative electrode, and a power supply unit for energizing the electrode unit, An electrolytic sterilization apparatus is described in which the electrode part is immersed in a water tank part in which water to be treated is stored. Further, it is described that constant DC control is performed using a DC power source in order to obtain a stable electrolytic DC value even when the conductivity of water changes.
しかし、本来水に通電される電流量は少量であり、加えて、電極間距離が狭いため水は電極間を通過し難く、処理能力が低い。更に、上述のように、陰極側で発生するアルカリや活性物質が処理水にそのまま拡散するため、滅菌能力が低い。 However, the amount of current that is originally energized in water is small, and in addition, since the distance between the electrodes is small, water hardly passes between the electrodes, and the processing capacity is low. Furthermore, as described above, the alkali and active substance generated on the cathode side diffuses into the treated water as they are, so that the sterilization ability is low.
また、近年、船舶のバラスト水を介して海棲生物が国境を越えて各地に輸送され、生態系のバランスに悪影響を与えている。かかる問題の解決策として、バラスト水から海棲生物を除去する必要があり、バラスト水として使用される海水を効率的及び安価に消毒殺菌する方法が求められている。 In recent years, marine organisms have been transported across borders via ship's ballast water, which adversely affects the balance of the ecosystem. As a solution to this problem, it is necessary to remove marine organisms from the ballast water, and there is a need for a method for disinfecting and sterilizing seawater used as ballast water efficiently and inexpensively.
特許文献３には、希塩酸を無隔膜電解槽で電解した電解液を海水に混合することを特徴とする、海水に浮遊する微生物の殺滅方法が記載されている。しかしながら、塩酸は劇物であるため取扱いが困難であり、高価である。また、塩酸を電気分解すれば塩素ガス及び水素ガスが発生するため危険性が高く、排出ガスの処理が煩雑である。更に、使用される電解装置は無隔膜であり、従来の電解式滅菌装置と同様に十分な殺菌能力が得られない。
このように、従来の電気分解式滅菌方法及び装置は、処理能力及び滅菌能力が低く、溶存塩素を還元して得られる活性物質の濃度を選択的に高めること、またその濃度を自由かつ正確に調節することが不可能である。 As described above, the conventional electrolytic sterilization method and apparatus have low processing ability and sterilization ability, and selectively increase the concentration of the active substance obtained by reducing dissolved chlorine, and freely and accurately adjust the concentration. It is impossible to adjust.
本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目的とするところは、処理能力及び殺菌能力が高く、かつ、溶存塩素を還元して得られる活性物質の濃度を選択的に高め、また自由かつ正確に調節することが可能な電気分解式塩水滅菌方法及び電気分解式塩水滅菌装置を提供することにある。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and its object is to have a high treatment capacity and high sterilization capacity, and selectively increase the concentration of an active substance obtained by reducing dissolved chlorine. It is an object of the present invention to provide an electrolytic salt water sterilization method and an electrolytic salt water sterilization apparatus that can be adjusted freely and accurately.
本発明は、電解液である塩水を、直流電源を用いて電解槽中で電気分解する工程を包含する電気分解式塩水滅菌方法であって、
該塩水は、隔膜によって陽極側の塩水と陰極側の塩水に隔てられており、
該陽極側の塩水は電解槽から排出された後に、電解槽の陽極側の区画に再度導入され、
該直流電源は定電流制御される、
電気分解式塩水滅菌方法を提供する。The present invention is an electrolytic salt water sterilization method including a step of electrolyzing salt water, which is an electrolytic solution, in an electrolytic cell using a DC power source,
The salt water is separated into a salt water on the anode side and a salt water on the cathode side by a diaphragm,
After the salt water on the anode side is discharged from the electrolytic cell, it is reintroduced into the compartment on the anode side of the electrolytic cell,
The DC power source is constant current controlled.
An electrolysis-type salt water sterilization method is provided.
ある一形態においては、前記塩水の塩分濃度が０．１％以上である。 In one certain form, the salt concentration of the said salt water is 0.1% or more.
ある一形態においては、前記塩水が海水である。 In one certain form, the said salt water is seawater.
また、本発明は、上記いずれかの方法により得られる滅菌塩水を提供する。 Moreover, this invention provides the sterilized salt water obtained by one of the said methods.
ある一形態においては、前記滅菌塩水は、残留塩素濃度３００ｐｐｍ以上及び酸化還元電位１１５０ｍＶ以上である。 In one certain form, the said sterilized salt water is a residual chlorine concentration of 300 ppm or more and oxidation-reduction potential of 1150 mV or more.
また、本発明は、前記いずれかの滅菌塩水を、海水に添加する工程を包含する滅菌された船舶のバラスト水の製造方法を提供する。 Moreover, this invention provides the manufacturing method of the ballast water of the sterilized ship including the process of adding one of the said sterilized salt water to seawater.
また、本発明は、前記いずれかの滅菌塩水を、船舶のバラスト水に添加する工程を包含する船舶のバラスト水の滅菌方法を提供する。 Moreover, this invention provides the sterilization method of the ballast water of a ship including the process of adding one of the said sterilized salt waters to the ballast water of a ship.
ある一形態においては、前記滅菌された船舶のバラスト水は、残留塩素濃度０．７ｐｐｍ以上及び酸化還元電位８２５ｍＶ以上である。 In one embodiment, the sterilized ship's ballast water has a residual chlorine concentration of 0.7 ppm or more and a redox potential of 825 mV or more.
また、本発明は、直流電源及び該直流電源を定電流制御する手段、
電解液を保持する空間、該直流電源に接続される陽極及び陰極を有する電解槽、
該電解液を収納する空間を陽極側区画と陰極側区画に隔てる隔膜、
該電解槽の陽極側区画及び陰極側区画に保持された電解液である塩水、及び
該陽極側区画の塩水を電解槽から排出して、電解槽の陽極側区画に再度導入する手段、
を有する電気分解式塩水滅菌装置を提供する。Further, the present invention provides a DC power supply and means for constant current control of the DC power supply,
A space for holding an electrolytic solution, an electrolytic cell having an anode and a cathode connected to the DC power source,
A diaphragm that separates the space for storing the electrolyte into an anode-side compartment and a cathode-side compartment,
Salt water which is an electrolyte solution retained in the anode side compartment and the cathode side compartment of the electrolytic cell, and means for discharging the salt water in the anode side compartment from the electrolytic cell and reintroducing it into the anode side compartment of the electrolytic cell;
An electrolysis-type salt water sterilization apparatus is provided.
ある一形態においては、前記塩水の塩分濃度が０．１％以上である。 In one certain form, the salt concentration of the said salt water is 0.1% or more.
ある一形態においては、前記塩水が海水である。 In one certain form, the said salt water is seawater.
本発明の方法又は装置は、処理能力及び殺菌能力が高く、かつ、溶存塩素を還元して得られる活性物質の濃度が選択的に高められ、また自由かつ正確に調節された、滅菌塩水を提供することができる。この滅菌塩水は、例えば、上記活性物質の濃度を低く調節してそのまま船舶のバラスト水、消毒用塩水又は湯治用塩水等として使用することができる。又は、上記活性物質の濃度を高く調節して、船舶のバラスト水、プール、銭湯又は水道等の水に添加する消毒液として使用することができる。 The method or apparatus of the present invention provides sterilized salt water that has a high treatment capacity and sterilization capacity, is selectively increased in concentration of active substances obtained by reducing dissolved chlorine, and is freely and accurately adjusted. can do. This sterilized salt water can be used, for example, as a ballast water for a ship, salt water for disinfection or salt water for hot water treatment as it is, with the concentration of the active substance being adjusted low. Alternatively, the concentration of the active substance can be adjusted to be high and used as a disinfectant solution added to water such as ship ballast water, pools, public baths, or tap water.
また、本発明の滅菌方法又は装置を使用することにより、いわゆるバラスト水管理条約に規定された水質基準を簡易、迅速かつ安価に充足することが可能になる。 Further, by using the sterilization method or apparatus of the present invention, it becomes possible to satisfy the water quality standard defined in the so-called ballast water management convention simply, quickly and inexpensively.
図１は、本発明の一実施形態である電気分解式塩水滅菌装置の構成を示す模式図であり、電解槽１は、電解液を保持する空間を有し、その空間の内部に２つの電極を有する。電極は直流電源２を有する電源システムに接続され、一方は陽極４、他方は陰極５である。電源システムは直流電源２及び定電流制御機能又は定電流制御装置３を備える。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an electrolytic salt sterilization apparatus according to an embodiment of the present invention. An electrolytic cell 1 has a space for holding an electrolytic solution, and two electrodes are provided in the space. Have The electrodes are connected to a power supply system having a DC power supply 2, one being an
電源システムとしては、定電流制御機能又は定電流制御装置がスイッチング電源の外側に付属する形態のもの、又は過電圧保護機能及び過電流保護機能を備えた電源装置等が使用される。コスト等の実用性を考慮すると、過電圧保護機能及び過電流保護機能を備えた電源装置が好ましい。過電圧保護機能及び過電流保護機能を備えた電源装置では、電解液の導電性が低い場合、例えば電解初期又は低塩分濃度の場合は最大電圧（過電圧保護値に至る）で電解が行われ、電解液の導電性が高い場合、例えば電解が進行した後又は高塩分濃度の場合は最大電流（過電流保護値に至る）で電解が行われる。この場合、最大電力（例えば、１５Ｖ、２０Ａの電源では３００Ｗ）以内に収まるように電圧が自動的に制御される。 As the power supply system, a system in which a constant current control function or a constant current control apparatus is attached to the outside of the switching power supply, or a power supply apparatus having an overvoltage protection function and an overcurrent protection function is used. In consideration of practicality such as cost, a power supply device having an overvoltage protection function and an overcurrent protection function is preferable. In a power supply device having an overvoltage protection function and an overcurrent protection function, when the conductivity of the electrolytic solution is low, for example, in the initial stage of electrolysis or at a low salt concentration, electrolysis is performed at the maximum voltage (up to the overvoltage protection value) When the conductivity of the liquid is high, for example, after the electrolysis has progressed or in the case of a high salinity, the electrolysis is performed at the maximum current (up to the overcurrent protection value). In this case, the voltage is automatically controlled so as to be within the maximum power (for example, 300 W for a power supply of 15 V and 20 A).
電解槽１は、また、電解液を保持する空間の内部に隔膜６を有する。隔膜６によって、電解液を保持する空間は、陽極側区画７と陰極側区画８に隔てられる。隔膜６は、電気分解される電解液を陰極５側と陽極４側に分離する用途に従来から使用されてきたものであれば、いずれも使用することができる。隔膜６の具体例としては、ポリエステル不織布、ポリフッ化ビニリデン多孔質膜、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜、塩素化エチレン多孔質膜、ポリ塩化ビニル多孔質膜などが挙げられる。 The electrolytic cell 1 also has a
更に、隔膜６としては、陽イオン交換膜を使用してもよい。電気分解の効率が向上することがあるからである。陽イオン交換膜の具体例としては、デュポン（株）社製ナフィオン（登録商標）３２４、同４２４、及びＡＧＣエンジニアリング（株）社製セレミオン（登録商標）４２４などが挙げられる。Furthermore, a cation exchange membrane may be used as the
電解槽１は、電解液である塩水が、隔膜６によって陽極側区画７と陰極側区画８に隔てられた状態で、陰極５及び陽極４とそれぞれ接触することができるように構成されていれば足り、図１に示される形態の通りに構成する必要はない。公知の有隔膜電解槽であれば、いずれも本発明に使用することができる。 If the electrolytic cell 1 is configured so that the salt water, which is an electrolytic solution, is separated from the
例えば、ＷＯ２００５／１０５６７８の、特に図２には、電解液を保持する容器を兼ねた四角柱形の外側電極とその内側に入る四角柱形の網状内側電極と該外側電極と該内側電極の間に設置された四角柱形の隔膜を有する電解槽が記載されている。かかる構成の電解槽は本発明においても、好ましく使用することができる。 For example, in WO2005 / 105678, particularly in FIG. 2, a rectangular columnar outer electrode that also serves as a container for holding an electrolytic solution, a rectangular columnar mesh inner electrode that enters the inner side of the rectangular columnar electrode, and the outer electrode and the inner electrode An electrolytic cell having a square columnar diaphragm installed in is described. The electrolytic cell having such a configuration can also be preferably used in the present invention.
電解槽１には、陽極側区画７及び陰極側区画８の両方に、電解液として塩水を保持させる。塩水とは、塩分を含む水をいう。塩分は溶存塩素、イオン化された塩素及び対カチオンを含む水溶性の塩等を意味する。例えば、塩分には、海水に含まれる固形分、食塩、塩化ナトリウムなどが包含される。 In the electrolytic cell 1, salt water is held as an electrolytic solution in both the anode-
塩水の塩分濃度は０．１％以上、０．５％以上、特に１％以上にすることが好ましい。塩水の塩分濃度が０．１％未満であると塩水の通電性が低下し、活性物質の生成効率が低下する。 The salt concentration of the salt water is preferably 0.1% or more, 0.5% or more, particularly 1% or more. When the salt concentration of the salt water is less than 0.1%, the conductivity of the salt water is lowered and the production efficiency of the active substance is lowered.
塩水の塩分濃度に上限は特に考えられず、飽和塩水（塩分濃度約２７％）であっても使用できる。しかしながら、低温時における塩析の観点から、塩水の塩分濃度は２５％以下、特に２０％以下であることが好ましい。例えば、塩水の濃度は０．８〜１５％、好ましくは１〜１０％である。塩水として、海水（塩分濃度３〜４％）をそのまま用いてもよい。 There is no particular upper limit to the salinity of salt water, and even saturated salt water (salt concentration of about 27%) can be used. However, from the viewpoint of salting out at low temperatures, the salinity of salt water is preferably 25% or less, particularly preferably 20% or less. For example, the concentration of salt water is 0.8 to 15%, preferably 1 to 10%. As salt water, seawater (salt concentration of 3 to 4%) may be used as it is.
電解槽１は、陽極側区画７の塩水を循環させて、繰り返し電気分解することを可能にする循環手段を備える。循環手段は、例えば、タンク連絡ライン９、調整タンク１０、戻しライン１１及びポンプ１２を有する。電気分解が行われた塩水は、一旦電解槽１から排出され、調整タンク１０に貯蔵され、ポンプ１２で駆動されて、電解槽１の陽極側区画７に再度導入される。 The electrolytic cell 1 is provided with a circulation means that allows the salt water in the
調整タンク１０は、滅菌塩水取り出しライン１３及び、要すれば、塩水導入ライン１４を備える。 The
電解槽１は、陰極側区画８に塩水を導入する塩水導入ライン１６を備える。電解槽１は、要すれば、陰極側区画８の塩水を排出する排出ライン１５を備える。また、同電解槽1は、陰極側区画８の塩水を一旦電解槽１から排出させ、同電解槽１の陰極側区画８に再度導入させる手段を備えてもよい。 The electrolytic cell 1 includes a salt
本発明の電気分解式塩水滅菌方法は上記電気分解式塩水滅菌装置を用いて行うことができる。まず、塩水を、電解槽１の隔膜６で隔てられた陽極側区画７及び陰極側区画８に導入する。塩水の塩分濃度は陽極側区画７及び陰極側区画８で同一であっても相違してもよい。通常は、一種類の塩水を電解槽1の陽極側区画７及び陰極側区画８にそれぞれ導入する。 The electrolytic salt water sterilization method of the present invention can be performed using the above electrolytic salt water sterilization apparatus. First, salt water is introduced into the anode-
次いで、処理対象である塩水を電解槽１の陽極側区画７に導入し、電源システムを起動して、塩水の電気分解を開始する。塩水は水と比較して導電性が高く、このように電解槽１の陽極側区画７及び陰極側区画８に塩水を導入すると、高電圧を印加しなくても通電を行うことができる。つまり、電気分解時に高電圧を印加する必用は無く、小規模、コンパクトな電源を使用することができる。 Subsequently, the salt water which is a process target is introduce | transduced into the
直流電源２からの電気の供給は、電流量が一定になるように制御して行われる。塩水中に生成する活性物質の量は電解槽１を流れる電流量に依存して決定され、電流量が一定になるように制御することで生成する活性物質の量を正確に調節することが可能になるからである。但し、電解液を流れる電流量は、必ずしも電気分解の開始から終了まで一貫して一定を保つ必要は無く、電気分解の定常状態において電解液を流れる電流量が一定になるように制御されれば足りる。具体的な電流量は、電極面積、塩水の濃度、装置の規模や処理能力、目的とする活性物質の濃度などに応じて変化させてよい。 The supply of electricity from the DC power supply 2 is performed by controlling the amount of current to be constant. The amount of active substance generated in salt water is determined depending on the amount of current flowing through the electrolytic cell 1, and the amount of active substance generated can be accurately adjusted by controlling the amount of current to be constant. Because it becomes. However, the amount of current flowing through the electrolyte does not necessarily need to be kept constant from the start to the end of electrolysis, and can be controlled so that the amount of current flowing through the electrolyte is constant in the steady state of electrolysis. It ’s enough. The specific amount of current may be changed according to the electrode area, the concentration of salt water, the scale and processing capacity of the apparatus, the concentration of the target active substance, and the like.
電流量は、陽極４の面積を基準にして電流密度が約０．００４〜０．１Ａ／ｃｍ２、好ましくは約０．０６〜０．０７Ａ／ｃｍ２、より好ましくは約０．０１〜０．０５Ａ／ｃｍ２になるように調節する。The amount of current is about 0.004 to 0.1 A / cm2 , preferably about 0.06 to 0.07 A / cm2 , more preferably about 0.01 to 0, based on the area of the
けだし、電流密度が０．０６Ａ／ｃｍ２未満であると電解効率が悪く、所定の温度にするため長時間を要することとなり、０．７Ａ／ｃｍ２を超えると電解熱が余分に発生し隔膜６等を消耗させることになるからである。However, if the current density is less than 0.06 A / cm2 , the electrolysis efficiency is poor, and it takes a long time to reach a predetermined temperature. If the current density exceeds 0.7 A / cm2 , extra electrolytic heat is generated and the diaphragm is used. This is because 6 and the like are consumed.
電解槽１内の塩水は、溶存塩素及びナトリウムイオン等を含有する。この塩水に通電すると、溶存塩素は陽極側区画７に移動し、ナトリウムイオンは陰極側区画８に移動する。陽極側区画７に移動した溶存塩素は陽極４に接触して還元されて、次亜塩素酸等の活性物質に変化する。陰極側区画８に移動したナトリウムイオンは、陰極５において水が酸化されて生成する水酸化物イオンと共にアルカリ（ＮａＯＨ）として存在する。 The salt water in the electrolytic cell 1 contains dissolved chlorine and sodium ions. When this salt water is energized, the dissolved chlorine moves to the
本発明の方法では、隔膜６によって陽極側区画７の塩水と陰極側区画８の塩水に隔てられており、各区画７，８の塩水はそれぞれ独立して移動し得る。それゆえ、溶存塩素が還元されて得られる活性種は陽極側区画７の塩水に含まれたまま、ナトリウムイオンを含む陰極側区画８の塩水と分離された状態で移動して、電解槽１から排出される。その結果、陰極側区画８で発生するアルカリや活性物質が、陽極側区画７で発生する活性物質と再結合して、活性物質の濃度が低下する現象が抑制される。 In the method of the present invention, the
また、特に、電解槽１の隔膜６として陽イオン交換膜を使用すれば、陰極５で生成する水酸化物イオン等の陰イオンが隔膜６を通過して陽極側区画７に侵入することが防止され、電気分解の効率が向上し、結果として、溶存塩素を還元して得られる活性種の生成効率が向上する。 In particular, if a cation exchange membrane is used as the
電気分解に供された陽極側区画７の塩水は電解槽１から排出された後に、タンク連絡ライン９、調整タンク１０、ポンプ１２及び戻しライン１１を通過して電解槽１の陽極側区画７に再度導入される。そこで、一度電気分解に供された塩水が再び電気分解に供される。 The salt water in the anode-
このように、塩水を電解槽１の陽極側区画７に循環させて繰り返し電気分解することにより、溶存塩素を還元して得られる活性物質が塩水中に蓄積され、濃度が上昇する。その際、電気分解は定電流制御されているため還元反応が定常的に進行し、１回の電気分解により、又は単位電気分解時間において、生成する活性物質の量は一定であり、正確に決定される。 Thus, by circulating salt water to the
塩水に含まれる活性物質の量は、例えば、調整タンク１０でモニターすればよい。調整タンク１０には、例えば、濃度調節のために、塩水導入ライン１４から電気分解していない塩水を導入してもよい。そして、塩水に含まれる活性物質濃度が、意図される用途に適した水準に達した時に、電気分解に供された塩水を、滅菌塩水として、滅菌塩水取り出しライン１３から取り出せばよい。 What is necessary is just to monitor the quantity of the active substance contained in salt water with the
つまり、電解槽１に通電する電流量を一定にしておいて、塩水の循環回数を調節すれば、溶存塩素を還元して得られる活性物質の濃度を低濃度から高濃度まで自由に、しかも正確に調節することが可能になる。 In other words, if the amount of current flowing through the electrolytic cell 1 is kept constant and the number of times salt water is circulated is adjusted, the concentration of the active substance obtained by reducing dissolved chlorine can be adjusted freely from low to high. It becomes possible to adjust to.
電気分解中、陰極側区画８の塩水は操作する必要がない。例えば、陰極側区画８の塩水は陰極側区画８に保持されたままにしておいてよい。塩水中に生成するアルカリの濃度が上昇して、危険性又は設備に対する悪影響が発生する前に排出し、新たな塩水に置換してもよい。陰極側区画８の塩水は、一旦電解槽１から排出させ、例えば、冷却等の処理を行った後に、電解槽１の陰極側区画８に再度導入してもよい。その場合、陰極側区画８に導入する前に、新たな塩水を一部混合してもよい。 During electrolysis, the brine in the
得られた滅菌塩水をそのまま船舶のバラスト水として使用する場合、残留塩素濃度が０．４ｐｐｍ以上であれば、十分な殺菌効果が得られる。本発明の方法では、残留塩素濃度は遊離塩素濃度と同等になる。好ましくは、船舶のバラスト水としての上記滅菌塩水は、残留塩素濃度０．４ｐｐｍ以上、より好ましくは０．７ｐｐｍ以上である。 When the obtained sterilized salt water is used as it is as ballast water for a ship, a sufficient sterilizing effect can be obtained if the residual chlorine concentration is 0.4 ppm or more. In the method of the present invention, the residual chlorine concentration is equivalent to the free chlorine concentration. Preferably, the sterilized salt water as the ship ballast water has a residual chlorine concentration of 0.4 ppm or more, more preferably 0.7 ppm or more.
また、船舶のバラスト水としての上記滅菌塩水は、好ましくは、酸化還元電位７００ｍＶ以上、より好ましくは７５０ｍＶ以上、更に好ましくは、８２５ｍＶ（遊離塩素濃度０．７７ｐｐｍ，ｐＨ７．１８の場合）以上である。The sterilized salt water as ship ballast water is preferably at least 700 mV, more preferably at least 750 mV, and even more preferably at least 825 mV (in the case of a free chlorine concentration of 0.77 ppm, pH 7.18). .
けだし、上記滅菌塩水の酸化還元電位が７００ｍＶ未満であると、バラスト水中の生物等に対する殺菌力が不安定となり、８２５ｍＶ以上であると、希釈倍率が低く、また、殺菌効果が高くなるため、バラスト水中に残留する遊離塩素濃度を動物プランクトン等の生物、下述する細菌類の死滅に十分な濃度にすることができるからである。 However, if the redox potential of the sterilized salt water is less than 700 mV, the sterilizing power against the organisms in the ballast water becomes unstable, and if it is 825 mV or more, the dilution factor is low and the sterilizing effect is high. This is because the concentration of free chlorine remaining in water can be set to a concentration sufficient for killing organisms such as zooplankton and bacteria described below.
尚、２００４年２月に国際海事機関により採択された、いわゆるバラスト水管理条約では、排水が許されるバラスト水中の水生生物量が規定されている。その規定による微生物に関する基準値は、病原性コレラ菌１ｃｆｕ／１００ｍｌ未満、大腸菌２５０ｃｆｕ／１００ｍｌ未満、及び腸球菌１００ｃｆｕ／１００ｍｌ未満である。本発明の船舶のバラスト水は上記基準値を満足する。 The so-called ballast water management convention adopted by the International Maritime Organization in February 2004 stipulates the amount of aquatic organisms in ballast water that are allowed to drain. The reference values for microorganisms according to the regulations are less than 1 cfu / 100 ml of pathogenic Vibrio cholerae, less than 250 cfu / 100 ml of E. coli, and less than 100 cfu / 100 ml of enterococci. The ballast water of the ship of the present invention satisfies the above reference value.
得られた滅菌塩水を船舶のバラスト水に添加する消毒液として使用する場合、３通りの実施形態が考えられる。即ち、船舶のタンクにバラストとして外部から水を導入する際に、導入される水に滅菌塩水を添加する。船舶にバラストとして貯留されているバラスト水に滅菌塩水を添加する。及び、バラスト水を外部に排出する際に滅菌塩水を添加する。船舶のタンクにバラストとして導入される水の種類は通常は海水であるが、特に限定されない。３通りの実施形態のうちのいずれか１種類又は２種類が行われてよく、又は３種類全てが行われてもよい。 When using the obtained sterilized salt water as a disinfectant solution to be added to the ballast water of a ship, three embodiments are conceivable. That is, when water is introduced from the outside as ballast into a ship's tank, sterilized salt water is added to the introduced water. Sterile salt water is added to the ballast water stored as ballast on the ship. And sterilized salt water is added when discharging ballast water to the outside. The type of water introduced as a ballast into the tank of a ship is usually seawater, but is not particularly limited. Any one or two of the three embodiments may be performed, or all three may be performed.
船舶のバラスト水に添加する消毒液として使用する場合、好ましい実施形態では、滅菌塩水は、残留塩素濃度２００ｐｐｍ以上、好ましくは２００〜１０００ｐｐｍ、より好ましくは３００〜８００ｐｐｍである。また、上記滅菌塩水は、酸化還元電位１１００ｍＶ以上、好ましくは１１００〜１２００ｍＶ、より好ましくは１１５０〜１１８０ｍＶである。 When used as a disinfectant to be added to marine ballast water, in a preferred embodiment, the sterilized salt water has a residual chlorine concentration of 200 ppm or more, preferably 200 to 1000 ppm, more preferably 300 to 800 ppm. The sterilized salt water has an oxidation-reduction potential of 1100 mV or higher, preferably 1100 to 1200 mV, more preferably 1150 to 1180 mV.
けだし、上記滅菌塩水の残留塩素濃度が２００ｐｐｍ未満であると、バラスト水の希釈度合が不十分になり、短時間に大容量の処理が不可能となる。１０００ｐｐｍを超えると電解装置の耐塩素能力を超えるため装置そのものの劣化が激しくなるからである。上記滅菌塩水の酸化還元電位が１１００ｍＶ未満であると、希釈度合が低くなり短時間に大容量の処理が不可能となり、１２００ｍＶを超えると装置そのものの劣化が激しくなる。 However, if the residual chlorine concentration of the sterilized salt water is less than 200 ppm, the degree of dilution of the ballast water becomes insufficient, and it becomes impossible to process a large volume in a short time. This is because if it exceeds 1000 ppm, the chlorine resistance capacity of the electrolysis apparatus will be exceeded, and the deterioration of the apparatus itself will become severe. When the redox potential of the sterilized salt water is less than 1100 mV, the degree of dilution is low, and a large volume of treatment cannot be performed in a short time, and when it exceeds 1200 mV, the apparatus itself deteriorates severely.
処理対象である水（例えば、海水）に対するバラスト水消毒液としての滅菌塩水の添加量は、得られるバラスト水中の残留塩素濃度が適量になるように調節すればよい。好ましい実施形態では、バラスト水消毒液としての滅菌塩水は、体積比で１００〜５００倍量、好ましくは１５０〜４００倍量、より好ましくは１５０〜３００倍量の水に添加されて、バラスト水が製造される。 What is necessary is just to adjust the addition amount of the sterilization salt water as a ballast water disinfection liquid with respect to the water (for example, seawater) which is a process target so that the residual chlorine concentration in the ballast water obtained may become an appropriate amount. In a preferred embodiment, sterilized salt water as a ballast water disinfectant is added to 100 to 500 times, preferably 150 to 400 times, more preferably 150 to 300 times the volume of water by volume, and the ballast water is added. Manufactured.
以下の実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。 The following examples further illustrate the present invention, but the present invention is not limited thereto.
実施例１
図２を参照して、四角柱形の外塔２１（内部の寸法：縦１６ｃｍ、横１６ｃｍ、高さ１７ｃｍ）、電解液と接触する部分に白金をコートしたチタニウム板（縦１５ｃｍ、横１５ｃｍ、厚み０．２ｃｍ）を４枚四角柱形に配置した外側電極２２、ポリフッ化ビニリデン多孔質膜を有する四角柱形（縦１４ｃｍ、横１４ｃｍ、高さ０．３ｃｍ）の隔膜２３、白金をコートしたチタニウム板（縦１４ｃｍ、横１２ｃｍ、厚み０．２ｃｍ）を４枚四角柱形に配置した内側電極２４、及び上蓋２５を、図示されるように組み合わせて、電解槽１を作製した。Example 1
Referring to FIG. 2, a rectangular column-shaped outer tower 21 (internal dimensions: 16 cm long, 16 cm wide, 17 cm high), a titanium plate (15 cm long, 15 cm wide, coated with platinum on the portion in contact with the electrolyte) The
電解槽１の全容積は３６００ｃｍ３である。このうち、陽極側区画７の容積は４５０ｃｍ３であり、陰極側区画８の容積は３０００ｃｍ３である。The total volume of the electrolytic cell 1 is 3600 cm3 . Among these, the volume of the
定電流制御装置３として、直流電源ユニット（オムロン社製「Ｓ８ＶＭ３００」）を使用した。電解槽１の外側電極２２は電源ユニットの陽極（図示せず）に接続し、内側電極２４は陰極（図示せず）に接続した。電解槽１を図１に示す様にラインに接続した。次いで、お台場海浜公園から採取した塩分濃度約１．６％の海水を電解槽１の陽極側区画７及び陰極側区画８に満たして、電気分解式塩水滅菌装置を構成した。 As the constant
滅菌処理対象である上記海水５リットルを準備した。電流量を０．０２６７Ａ／ｃｍ２に制御して海水の電気分解を開始した。同時に、電解槽１の陽極側区画７に対し、滅菌処理対象の海水の供給を開始した。供給量は３５００ｍｌ／分とした。電解槽１を排出した海水は調整タンク１０に一旦貯蔵し、約５リットル溜まったところで、再び電解槽１の陽極側区画７に循環させた。調整タンク１０において、海水に含まれる残留塩素濃度をモニターした。電気分解時間が５分、海水の循環回数が３０回になったところで、残留塩素濃度３００ｐｐｍ、酸化還元電位（ＯＲＰ）１１５１ｍＶの滅菌海水５リットルが得られた。The 5 liters of seawater, which is a sterilization target, was prepared. The amount of current was controlled to 0.0267 A / cm2 to start electrolysis of seawater. At the same time, the supply of seawater to be sterilized to the
電気分解の間、陰極側区画８の海水は排出させず、新たな海水の補給も行わなかった。その結果、ｐＨ１０．３２、ＯＲＰ−７９０ｍＶのアルカリ水が生成された。 During the electrolysis, the seawater in the
実施例２
滅菌処理対象の海水を８リットル準備し、電気分解時間を８分、海水の循環回数を３０回行って、滅菌海水の残留塩素濃度を３００ｐｐｍ、ＯＲＰ１１５１ｍＶとすること以外は実施例１と同様にして、活性物質濃度が高い滅菌海水を得た。Example 2
8 liters of seawater to be sterilized is prepared, the electrolysis time is 8 minutes, the number of circulation times of seawater is 30 times, and the residual chlorine concentration of the sterilized seawater is 300 ppm, and ORP1151 mV is the same as in Example 1. Sterile seawater with a high active substance concentration was obtained.
実施例１及び２で得られた活性物質濃度が高い滅菌海水は、滅菌処理していない海水で１５０倍に希釈しても、無菌状態を維持することができるため、前述した海洋性物の移動を禁止するバラスト水管理条約のバラスト水処理基準をクリアすることができ、バラスト水に添加する消毒液として最適に使用することができる。 Since the sterilized seawater with high active substance concentration obtained in Examples 1 and 2 can maintain sterility even when diluted 150-fold with unsterilized seawater, the aforementioned movement of marine substances The ballast water treatment standards of the ballast water management convention that prohibits the use of water can be cleared, and it can be optimally used as a disinfectant added to ballast water.
換言すれば、本滅菌方法の前処理として、例えばフィルターなどの濾過手段（図示せず）や取水パイプ等の物理的構造手段（図示せず）と併用することによって、
最小径５０μｍ以上の生物の生存個体数がバラスト水１ｍ3当り１０未満、
最小径１０μｍ以上５０μｍ未満の生物の生存個体数がバラスト水１ｍｌ当り１０未満、
コレラ菌のコロニー形成数が、各々、バラスト水１００ｍｌ当り１未満又は動物プランクトン１ｇ当り１未満、
大腸菌のコロニー形成数がバラスト水１００ｍｌ当り２５０未満、
腸球菌のコロニー形成数がバラスト水１００ｍｌ当り１００未満
を満たすように処理しても良い。In other words, as a pretreatment of the present sterilization method, for example, by using in combination with a filtering means (not shown) such as a filter or a physical structure means (not shown) such as a water intake pipe,
The number of living organisms with a minimum diameter of 50 μm or more is less than 10 per 1 m3 of ballast water,
The number of living organisms having a minimum diameter of 10 μm or more and less than 50 μm is less than 10 per 1 ml of ballast water,
Vibrio cholerae colony formation number is less than 1 per 100 ml of ballast water or less than 1 per 1 g of zooplankton,
The colony formation number of E. coli is less than 250 per 100 ml of ballast water,
You may process so that the colony formation number of enterococcus may satisfy less than 100 per 100 ml of ballast water.
上記基準は、国際海事機関（ＩＭＯ）が２００４年に採択したバラスト水管理条約において定められる、規制水域に排出される場合のバラスト水浄化規制基準に準じており、（ｂ）膜濾過工程で製造するバラスト水が上記基準を満たす場合、バラスト水を清浄な状態で船体外に排出でき好ましい。The above standards are in accordance with the ballast water purification regulation standards when discharged into regulated water areas as defined in the Ballast Water Management Convention adopted by the International Maritime Organization (IMO) in 2004. (b) Manufactured in the membrane filtration process When the ballast water to be satisfied satisfies the above criteria, it is preferable that the ballast water can be discharged out of the hull in a clean state.
尚、最小径５０μｍ以上の生物とは主に動物プランクトンであり、最小径１０μｍ以上５０μｍ未満の生物とは主に植物プランクトンである。バラスト水が上記基準を満たしているか否かは上記バラスト水管理条約に準じた公知の測定方法により評価されることは云うまでもない。Note that organisms having a minimum diameter of 50 μm or more are mainly zooplankton, and organisms having a minimum diameter of 10 μm or more and less than 50 μm are mainly phytoplankton. Needless to say, whether or not the ballast water satisfies the above criteria is evaluated by a known measuring method according to the Ballast Water Management Convention.
１…電解槽
２…直流電源
３…定電流制御装置
４…陽極
５…陰極
６…隔膜
７…陽極側区画
８…陰極側区画
９…タンク連絡ライン
１０…調整タンク
１１…戻しライン
１２…ポンプ
１３…滅菌塩水取り出しライン
１４、１６…塩水導入ライン
１５…排出ラインDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrolytic cell 2 ...
Claims (11)
Translated fromJapanese該塩水は、隔膜によって陽極側の塩水と陰極側の塩水に隔てられており、
該陽極側の塩水は電解槽から排出された後に、電解槽の陽極側の区画に再度導入され、
該直流電源は定電流制御される、
電気分解式塩水滅菌方法。An electrolytic salt water sterilization method including a step of electrolyzing salt water, which is an electrolytic solution, in an electrolytic cell using a DC power source,
The salt water is separated into a salt water on the anode side and a salt water on the cathode side by a diaphragm,
After the salt water on the anode side is discharged from the electrolytic cell, it is reintroduced into the compartment on the anode side of the electrolytic cell,
The DC power source is constant current controlled.
Electrolytic salt water sterilization method.
電解液を保持する空間、該直流電源に接続される陽極及び陰極を有する電解槽、
該電解液を収納する空間を陽極側区画と陰極側区画に隔てる隔膜、
該電解槽の陽極側区画及び陰極側区画に保持された電解液である塩水、及び
該陽極側区画の塩水を電解槽から排出して、電解槽の陽極側区画に再度導入する手段、
を有する電気分解式塩水滅菌装置。DC power source and means for constant current control of the DC power source,
A space for holding an electrolytic solution, an electrolytic cell having an anode and a cathode connected to the DC power source,
A diaphragm that separates the space for storing the electrolyte into an anode-side compartment and a cathode-side compartment,
Salt water which is an electrolyte solution retained in the anode side compartment and the cathode side compartment of the electrolytic cell, and means for discharging the salt water in the anode side compartment from the electrolytic cell and reintroducing it into the anode side compartment of the electrolytic cell;
An electrolyzed salt water sterilizer.
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