JPH0847687A

JPH0847687A - 水の浄化装置

Info

Publication number: JPH0847687A
Application number: JP20440294A
Authority: JP
Inventors: Sadao Murasawa; 貞夫村澤; Eiji Nomura; 英司野村; Tokuo Fukita; 徳雄吹田; Akira Fujishima; 昭藤嶋; Kazuhito Hashimoto; 和仁橋本
Original assignee: Ishihara Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Ishihara Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1994-08-04
Filing date: 1994-08-04
Publication date: 1996-02-20
Anticipated expiration: 2020-02-16
Also published as: JP3620660B2

Abstract

(57)【要約】【構成】充填材に酸化チタンを付着した光触媒体、該光
触媒体を配置した固定床光触媒反応器、該反応器に有害
物質含有水を送液する手段及び紫外線を含有した光を該
光触媒体に照射する手段とを備え、且つ水流をカスケー
ド制御する、水の浄化装置。【効果】生活排水、灌漑排水、産業排水に含まれる有害
な物質を酸化チタンの光触媒活性を利用して分解するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水の浄化装置に関し、
さらに詳細には酸化チタンの光触媒機能を利用した水の
浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】生活排水、灌漑排水または産業排水に
は、窒素・リンなどの物質を多量に含むものがあり、こ
れらは湖沼、河川、海湾における富栄養化現象を起こし
ている。富栄養化によってプランクトン、ピコプランク
トン、アオコ、アカコなどの藻類が増殖すると、プラン
クトンの一種であるホルミディウムあるいはオシラトリ
アが作る臭気物質の２−メチルイソボルネオールなどに
より水がかび臭くなり、生活環境、特に生活用水に悪影
響を及ぼしたり、あるいは湖沼や河川の水を緑色、褐色
に着色するいわゆる水の華、淡水青潮や淡水赤潮を形成
したり、また、海水を赤褐色、桃色、褐色に着色するい
わゆる赤潮を形成し、景観を損ねたり、水中の酸素を消
化して酸素不足の状態を引き起こしたり、発生したプラ
ンクトンが魚のえらに付着し、呼吸困難を引き起こした
りして水産に多大な被害を与える。さらに、増殖した藻
類は、浄水場、ダムなどの濾過池や濾過用スクリーンを
つまらせるなど浄水処理に支障をきたしたりする。ま
た、生活排水、灌漑排水または産業排水には、カビなど
の真菌類や放線菌などの菌類、大腸菌などの細菌類が含
まれ、これらは湖沼、河川、海湾などで増殖する場合が
ある。菌類には、チフスや赤痢菌のような伝染病菌、腐
食を促進する硫黄細菌、鉄細菌、硫酸塩還元菌、スライ
ムを作る細菌類や真菌類、水に臭気をつける放線菌など
有害なものも少なくなく、種々の被害が発生している。
特に、魚類、貝類、カニ、エビ、カエルなどを養殖した
池や水槽、魚類などを飼育した観賞用の池や水槽などの
飼養域では、排泄物、餌の腐敗物などによっても、水が
汚れ、悪臭が発散したり、排泄物、餌の腐敗物などから
細菌類や菌類が発生する被害が頻繁に起こっている。さ
らに、生活排水、灌漑排水または産業排水には、上記以
外に洗剤、油などの酸素要求物質、半導体製造工場など
の排水に含まれる有機ハロゲン化合物や農薬などの有害
な物質が含まれる場合があり、湖沼、河川、海湾を汚染
し、生物に被害を及ぼす場合がある。

【０００３】増殖した藻類、菌類、細菌類を殺藻あるい
は殺菌するには、たとえば、塩素、オゾン、硫酸銅など
を注入したり、紫外線の照射などによって処理する方法
が採用されている。また、藻類、菌類、細菌類により発
生した臭気物質や着色物質を取り除くには、たとえば、
活性炭などに吸着させる方法が採用されている。特に、
汚染の進んだ湖沼、河川から取水する浄水場では、多量
の活性炭を投与して水質の向上につとめている。一方、
酸化チタンにそのバンドギャップ以上のエネルギーを持
つ波長の光を照射すると光励起により伝導帯に電子を、
価電子帯に正孔を生じるが、この光励起して生じた電子
の持つ強い還元力や正孔の持つ強い酸化力を利用して殺
菌、有機物の分解あるいは脱臭する方法が提案されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記の塩素やオゾンな
どで処理する方法では藻類、菌類、細菌類を減少させる
ことはできるものの、その効果は充分でなく、また、処
理時間が長くかかったり、使用した薬剤やその薬剤から
生じた化合物が水中に残留するなどの問題がある。活性
炭吸着法では、臭気や着色を減少できるものの、藻類、
菌類、細菌類を死滅させるものではない。酸化チタン光
触媒による方法は、藻類、菌類の死滅化、また死滅した
藻類、菌類や溶存している有機物の分解、アンモニアの
酸化、脱臭等の幅広い水の浄化作用が期待できるもの
の、照射する光の利用効率を良くし、高い光触媒機能を
得るために、通常、超微粒子の酸化チタンを個々に分散
した状態で処理を行っている。このため、酸化チタンを
処理系から分離、回収する必要があるが、この分離、回
収する操作が極めて困難なこともあり、実用化が難しい
状況にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、酸化チタ
ンの持つ光触媒機能に着目し、簡便、且つ効率良く水に
含まれる藻類、菌類、細菌類などの有害生物を死滅さ
せ、有害な物質を分解して水を浄化する方法を種々検討
した結果、（１）酸化チタンを配置した固定床光触媒反
応器に水を送液し、該固定床光触媒反応器内で、紫外線
を含有した光の存在下、水流をカスケード制御しながら
水を処理すると、意外にも殺藻、殺菌、脱臭、脱色ある
いは有害な物質の分解が効率良く行われ、水の浄化がで
きること、しかも、酸化チタンを分離、回収する操作が
不要であることから簡便、且つ容易に水の浄化が行われ
ること、（２）固定床光触媒反応器から排出する水に含
まれる処理対象物の濃度を測定し、その結果を送液手段
や光源などの制御器にフィードバックして制御すること
により、より高度な水の浄化ができること、（３）酸化
チタンを充填材の表面に担持すると、光触媒である酸化
チタンと処理水との接触が良好となり、処理水中の藻
類、細菌の死滅化や有害な有機物の分解による浄化作用
が向上すること、（４）水流をカスケード制御するため
に、固定床反応装置内に酸化チタンを担持した充填材を
装填することにより、光触媒である酸化チタンと処理水
との接触が良好となり、処理水中の藻類、細菌の死滅化
や有害な有機物の分解による浄化作用が一層向上するこ
と、さらに、（５）水流をカスケード制御するために、
装置内に充填層を多段階に区分し、より好ましくは、さ
らにその各々の段階または全体での処理水の一部を前段
にフィードバックすることにより、一定の滞留時間を保
持、制御することができ、処理対象物を目標の処理濃度
まで効率良く処理することが可能となること、（６）特
に、充填材が照射する光の透過率が５０％以上の光透過
性材質であり、且つ、２種類以上のサイズの充填材を組
み合わせて、それらの表面に酸化チタンを担持して光触
媒体として用いて充填密度を高くすると共に、光触媒体
の充填層の厚みを照射する光の進入方向に５０ｍｍ以下
とすることにより、光触媒体への光と水の接触をさらに
良好にすることができること、（７）特に、藻類、菌
類、細菌類が繁殖しやすい、（ａ）貯蔵タンクなどの貯
水器の水、太陽エネルギーなどを利用した給水・給湯設
備や冷暖房設備内の水、風呂水、プール用水、上水、飲
料水などの生活用水、工業用水、農業用水あるいはこれ
らの用水に利用される原水、（ｂ）水棲生物の飼養域の
水、さらには、（ｃ）生活排水、製造業、農業、水産業
などの産業排水、下水処理場排水、ゴルフ場からの農薬
汚染排水などの排水、（ｄ）閉鎖性の海域、湾、湖、
沼、ダム、修景池、鑑賞池などの汚染された水、などの
浄化に最適であることなどを見出した。これらの知見に
基づき、さらに、研究して本発明を完成した。

【０００６】すなわち、本発明は、酸化チタンから成る
光触媒体、該光触媒体を配置した固定床光触媒反応器、
該反応器に水を送液する手段及び紫外線を含有した光を
該光触媒体に照射する手段とを備え、且つ、水流をカス
ケード制御することを特徴とする水の浄化装置及び浄化
方法である。

【０００７】本発明は簡便、且つ効率良く水を浄化する
装置および方法を提供することにある。

【０００８】本発明において、光触媒反応器は固定床が
望ましく、流動床などの反応器は酸化チタンの分離操作
が必要となるため望ましくない。固定床光触媒反応器と
しては、たとえば、固定層反応器、ラジアルフロー式反
応器、パラレルパッセージ式反応器、モノリス式反応
器、薄層型反応器、管壁式反応器などが用いられる。前
記の固定床光触媒反応器に酸化チタンから成る光触媒体
を配置する。固定床反応器をシリーズに連結し、また固
定床反応器の内部を多段階に区切り、且つ、各段階また
は全系の処理した水の一部を前段階にフィードバックす
ることが、水の浄化処理の上でより好ましい。この場
合、固定床反応器の内部に光触媒体である酸化チタンの
成形物を配置したり、酸化チタンを充填材、反応器内の
壁面、金網などに付着して配置することができる。特
に、酸化チタンを充填材の表面に付着するのが好まし
い。充填材は、無機材料、金属材料、有機材料などの種
々のものを用いることができ、石などの鉱物も用いるこ
とができる。望ましい材質としては、光透過性の石英及
び石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、アルミノ
ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸
ガラスなどの種々のガラス類、さらに種々のプラスチッ
ク類などがあり、照射する光成分の５０％以上、望まし
くは７０％以上を透過させる材質のものが望ましい。こ
のような光透過性の充填材を用いると、照射光を一層効
率的に利用でき、光触媒機能をより発揮させることがで
きる。充填材は、水流をカスケード制御するのに相応し
いものが好ましい。水流のカスケード制御とは、固定床
光触媒反応器内の光触媒体の表面に光を照射しつつ、処
理水を接触させる上において、出来る限り広い接触面で
均一に且つ、一定の滞留時間を保持するために、水の流
れを多段に、より好ましくは、さらに処理水の一部をフ
ィードバックするように制御することである。水のカス
ケード制御に相応しい充填材としては、無定形状、球
状、板状などのほか、ラシヒリング、レッシングリン
グ、ベルルサドル、インタロックスサドル、テラレッ
ト、ポールリングなどの種々の形状のものが挙げられ
る。充填材の大きさは直径１００μｍ〜５ｃｍ程度が適
当であり、好ましくは０．１〜３ｃｍ、より好ましくは
０．２〜２ｃｍである。本発明においては、光触媒体全
部に光が照射されるようにするために、光触媒体の厚み
を、照射する光の進入方向に５０ｍｍ以下、好ましくは
４０ｍｍ以下、より好ましくは３０ｍｍ以下とする。光
触媒体の厚みを前記範囲にするために、光を照射する光
源の数を増やしたり、該光源を固定床光触媒反応器内に
装入したりして調節することができる。

【０００９】本発明において、光触媒として用いる酸化
チタンとは、酸化チタンのほか、含水酸化チタン、水和
酸化チタン、メタチタン酸、オルトチタン酸、水酸化チ
タンなどと一般に呼ばれているものを含み、その結晶型
は問わない。前記の酸化チタンは種々の公知の方法で得
ることができる。たとえば、硫酸チタニル、塩化チタ
ン、有機チタン化合物などのチタン化合物を、必要に応
じて核形成用種子の存在下に、加水分解する方法、必
要に応じて核形成用種子の存在下に、硫酸チタニル、塩
化チタン、有機チタン化合物などのチタン化合物にアル
カリを添加し、中和する方法、塩化チタン、有機チタ
ン化合物などを気相酸化する方法、前記、の方法
で得られた酸化チタンを焼成する方法が挙げられる。特
に、前記、の方法で得られた酸化チタンは光触媒機
能が高いため好ましい。酸化チタンの光触媒機能を向上
させるために、該酸化チタンの表面に白金、金、銀、
銅、パラジウム、ロジウム、ルテニウムなどの金属、酸
化ルテニウム、酸化ニッケルなどの金属酸化物を被覆し
ても良い。このようにして得られた酸化チタンを、たと
えば、水、アルコール、トルエンなどの溶媒に懸濁させ
る。必要に応じて種々の分散剤や結着剤を加えても良
い。得られた懸濁液を、たとえば、含浸法、ディップコ
ーティング法、スピナーコーティング法、ブレードコー
ティング法、ローラーコーティング法、ワイヤーバーコ
ーティング法、リバースロールコーティング法などの塗
布方法やスプレーコーティング法などの吹き付け方法な
どを用いて、充填材、反応器内の壁面、金網などの表面
に塗布し、あるいは吹き付けし、次いで、乾燥して酸化
チタンを付着させる。特に、前記、の方法で得られ
た酸化チタンを溶媒に高度に分散させて酸化チタンゾル
とし、この酸化チタンゾルを塗布あるいは吹き付けるの
が好ましい。付着した酸化チタンは必要に応じて焼成し
ても良く、この焼成により、酸化チタンを充填材、反応
器内の壁面、金網などの表面に強固に接着させることが
できる。前記の焼成は１００℃以上、好ましくは２００
〜８００℃、特に好ましくは３００〜８００℃の温度で
焼成するのが適当である。また、前記の硫酸チタニル、
塩化チタン、有機チタン化合物などを、充填材の存在下
に、加水分解あるいは中和して、酸化チタンを充填材の
表面に析出、付着させ、次いで乾燥し、さらに必要に応
じて焼成することによっても、充填材に酸化チタンを担
持することができる。

【００１０】本発明は、固定床光触媒反応器に処理しよ
うとする水を加圧下、減圧下または大気圧下で送液する
手段を備える。通常、ポンプや重力などで送液するのが
好ましく、装置内を流通させる手段としては、ポンプや
重力による自然落下による方法などが好ましい。さら
に、固定床光触媒反応器内の酸化チタンから成る光触媒
体に紫外線を含有した光を照射する手段を備え、該固定
床光触媒反応器内で、紫外線を含有した光の存在下、水
を浄化させる。紫外線を含有した光としては、たとえ
ば、太陽光や蛍光灯、ブラックライト、ハロゲンラン
プ、キセノンフラッシュランプ、殺菌灯、水銀灯、白熱
ランプなどの光が挙げられる。特に、３００〜４００ｎ
ｍの近紫外線を含有した光が好ましい。紫外線を含有し
た光の照射量や照射時間などは処理する水の汚染の程度
や紫外線の含有量などによって適宜設定できる。本発明
で用いる固定床光触媒反応器は、後述の実施例１〜６に
用いた反応器の形のほか、これらを適宜改良したり、ま
たこれらの反応器を２つ以上連結させて用いても良い。

【００１１】本発明の浄化装置は、さらにフィードバッ
ク制御する手段を備えることができる。本発明におい
て、フィードバック制御とは、固定床光触媒反応器から
排出する水に含まれる処理対象物の濃度を測定し、その
結果を送液手段、光源などの制御器にフィードバック
し、制御器は与えられた目標と測定結果とを比較して次
の操作を決める方式を言う。測定結果が目標より高い濃
度であれば、送液量を低くしたり、光の照射量を強くし
たりして濃度を目標に近づける操作を行う。これらの操
作はコンピューターを用いて制御できる。

【００１２】本発明の浄化装置を用いて、酸化チタンを
光触媒として用いた固定床光触媒反応器に水を送液し、
該酸化チタンに紫外線を含有した光を照射して、該固定
床光触媒反応器内で水を浄化することができる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れに限定されるものではない。実施例１硫酸チタニルを加熱加水分解して得られた酸性チタニア
ゾル（石原産業社製、ＣＳ−Ｃ）をＴｉＯ₂基準で４０
ｇ／ｌに水で希釈した。次に、この希釈液に、球状であ
り、且つ光透過率が８５％である、透光性を有するガラ
ス玉（直径１ｃｍ）の充填材を２時間含浸させた後、ア
ンモニア水を添加してｐＨ７に中和して充填材の表面に
酸化チタンを付着させた。引き続き、酸化チタンを付着
させた充填材を濾別分離し、乾燥した後、大気中６００
℃の温度で２時間焼成した。次いで、焼成した充填材を
水洗し、乾燥し、光触媒体Ａを得た。この光触媒体Ａの
酸化チタンの担持量は充填材１００重量部に対して１．
６重量部であった。この光触媒体Ａ３００ｇを、第１図
に示すように、照射する光の進入方向に３０ｍｍの充填
層の厚さになるように容器の床に配置し、固定床光触媒
反応器１とした。この固定床光触媒反応器の上方１５ｃ
ｍの距離に２０Ｗの白色蛍光灯２を設置し、さらにこの
固定床光触媒反応器に水を送液するポンプ３を備え、本
発明の浄化装置とした。金魚２０匹を飼育した水槽４
（水５０リットル）の上にこの浄化装置を置き、水槽内
の水を浄化装置に送液し、水をフィードバックし、植物
プランクトンの発生や水の汚れを調べた。水の流れはカ
スケード制御された。なお、ポンプの水流量は１０リッ
トル／分とした。この水槽には０．５ｇの餌を１日２回
投与した。この結果、この水槽には、２週間を経過して
も植物プランクトンの発生は認められなかった。また、
試験開始から４週間後の水中の生菌数と大腸菌群数を下
記の方法で調べたところ、生菌数６６２０個／ｍｌであ
り、大腸菌群数３６４０個／ｍｌであり、下記の比較例
１に比し菌類、細菌類の増殖を抑制できた。さらに、表
１に示したように、水の透過率の変化は比較例１に比し
て少なく、水の汚れはほとんどなかった。

【００１４】＜生菌類及び大腸菌群数の測定方法＞採取
した水を無菌水で１０倍、１００倍希釈し、滅菌したシ
ャーレ５枚に１ｍｌずつ分注し、次いで、培地を１０ｍ
ｌ添加し、攪拌した後、３７℃で１晩培養させ、翌日、
コロニー数を数えた。＜使用した培地＞生菌数：ブレインハートインフュージョンブイヨン（ニ
ッスイ社製）大腸菌群数：デゾキシコレート培地（ニッスイ社製）

【００１５】比較例１５０リットルの水を水槽に入れ、金魚２０匹を飼育し
て、植物プランクトンの発生や水の汚れを実施例１と同
様に観察した。この結果、この水槽には、２週間経過
後、植物プランクトンが多数発生して水槽の反対側が見
えなくなる程汚染された。また、試験開始から４週間後
の水中の生菌数と大腸菌群数を実施例１と同様な方法で
調べたところ、生菌数８０００個／ｍｌであり、大腸菌
群数４７００個／ｍｌであった。さらに、表１に示した
ように、水の透過率の変化が大きく、水の汚れが進ん
だ。

【００１６】

【表１】

【００１７】実施例２硫酸チタニルを加熱加水分解して得られた、ＴｉＯ₂基
準で４００ｇ／ｌの酸性チタニアゾル（石原産業社製、
ＣＳ−Ｃ）に、球状であり、且つ光透過率が６５％であ
る、透光性を有するガラス玉（直径１ｃｍ）の充填材を
２日間含浸させた後、充填材を濾別分離し、乾燥して、
充填材の表面に酸化チタンを付着させた。引き続き、酸
化チタンを付着させた充填材を大気中６００℃の温度で
２時間焼成した。次いで、焼成した充填材を水洗し、乾
燥し、光触媒体Ｂを得た。この光触媒体Ｂの酸化チタン
の担持量は充填材１００重量部に対して３．６重量部で
あった。この光触媒体Ｂ３００ｇを、照射する光の進入
方向に５０ｍｍの充填層の厚さになるように容器の床に
配置させ、固定床光触媒反応器とした。この固定床光触
媒反応器の上方にブラックライトを設置し、さらにこの
固定床光触媒反応器に水を送液するポンプを備えて、本
発明の浄化装置とした。本浄化装置では、紫外光の強度
は充填材の表面で１．５５ｍＷ／ｃｍ²とし、また、ポ
ンプの水流量は１０リットル／分とした。生活用水に利
用される琵琶湖の水５０リットルを入れた水槽の横に前
記の浄化装置を置き、水槽内の水を浄化装置に送液し、
水をフィードバックし、カビ臭さの成分である２−メチ
ルイソボルネオールの濃度の変化を調べた。水の流れは
カスケード制御された。この結果を表２に示す。２−メ
チルイソボルネオールの濃度が１０ｐｐｔ以下になると
ほとんどの人間がカビ臭さを感じない。なお、前記の浄
化装置を用いて、生活排水を同様に処理したところ、生
活排水に含まれていた有機物を分解して、ＣＯＤ値が低
下した。

【００１８】

【表２】

【００１９】実施例３実施例２の光触媒体Ｂ１ｋｇを、第２図に示すように、
ドーナツ型円筒容器に充填させ、固定床光触媒反応器５
とした。光触媒体の充填層の厚みは照射する光の進入方
向に５０ｍｍとした。この固定床光触媒反応器には、そ
の内側にブラックライト６を備え、内壁面にはミラーを
張り、また、この固定床光触媒反応器に水を送液するポ
ンプ７を備えて、本発明の浄化装置とした。本浄化装置
では、紫外光の強度は固定床光触媒反応器内側表面で
１．５５ｍＷ／ｃｍ²とし、また、ポンプの水流量は１
０リットル／分とし、排出した水の一部をフィードバッ
クした。水の流れはカスケード制御された。この浄化装
置の上方から実施例２で用いたのと同じ琵琶湖の水を送
液し、浄化装置通過後の２−メチルイソボルネオールの
濃度を調べた。この結果、２−メチルイソボルネオール
の濃度は１０ｐｐｔ以下であった。

【００２０】実施例４実施例１の光触媒体Ａを、第３図に示すように、多段階
に区切った容器に５０ｍｍの充填層の厚さになるように
配置し、固定床光触媒反応器８とした。この固定床光触
媒反応器の上方１５ｃｍの距離に１０Ｗのブラックライ
ト９を設置し、さらにこの固定床光触媒反応器に水を送
液するポンプ１０を備え、本発明の浄化装置とした。金
魚２０匹を飼育した水槽１１（水５０リットル）の上に
この装置を置き、水槽内の水を浄化装置に送液し、水を
フィードバックし、ＣＯＤの変化を調べた。なお、ポン
プの水流量は１０リットル／分とした。この水槽には
０．５ｇの餌を１日２回投与した。水の流れはカスケー
ド制御された。この結果、表３に示すように、下記比較
例２に比しＣＯＤは低く抑えられ、有機物が効率的に分
解されることが確認された。

【００２１】実施例５硫酸チタニルを加水分解して得られた酸性チタニアゾル
（石原産業製、ＣＳ−Ｃ）をＴｉＯ₂基準で４０ｇ／ｌ
に水で希釈した。次にこの希釈液に、球状であり、且つ
光透過率が６０％である、透光性を有するガラス玉（直
径０．５ｃｍ）の充填材を２時間含浸させた後、アンモ
ニア水を添加してｐＨ７に中和して、充填材の表面に酸
化チタンを担持した。引き続き、酸化チタンを担持させ
た充填材を濾別分離し、乾燥した後、大気中６００℃の
温度で２時間焼成した。次いで焼成した充填材を水洗
し、乾燥し、光触媒体Ｅを得た。この光触媒体Ｅの酸化
チタン担持量は充填材１００重量部に対して２．５重量
部であった。この光触媒体Ｅと実施例１の光触媒体Ａと
を同体積量混合し、実施例４で用いた容器に５０ｍｍの
充填層の厚さになるように配置し、固定床光触媒反応器
とした。この固定床光触媒反応器の上方１５ｃｍの距離
に１０Ｗのブラックライトを設置し、さらにこの固定床
光触媒反応器に水を送液するポンプを備え、本発明の浄
化装置とした。金魚２０匹を飼育した水槽（水５０リッ
トル）の上にこの装置を置き、水槽内の水を浄化装置に
送液し、水をフィードバックし、ＣＯＤの変化を調べ
た。なお、ポンプの水流量は１０リットル／分とした。
この水槽には０．５ｇの餌を１日２回投与した。水の流
れはカスケード制御された。この結果、表３に示すよう
に、下記比較例２に比しＣＯＤは低く抑えられ、有機物
が効率的に分解されることが確認された。

【００２２】比較例２実施例１で用いた容器の床に市販のプラスチック濾過綿
を５０ｍｍの厚さに充填した。この容器の上方１５ｃｍ
の距離に１０Ｗのブラックライトを設置し、さらにこの
容器に水を送液するポンプを備え、比較のための浄化装
置とした。金魚２０匹を飼育した水槽（水５０リット
ル）の上にこの装置を置き、水槽内の水を浄化装置に送
液し、水をフィードバックし、ＣＯＤの変化を調べた。
なお、ポンプの水流量は１０リットル／分とした。この
水槽には０．５ｇの餌を１日２回投与した。この結果、
表３に示すように、ＣＯＤは短期間に高くなり、有機物
が蓄積していくことが確認された。

【００２３】

【表３】

【００２４】実施例６実施例３に記載した浄化装置に、フィードバック制御す
る手段を備えた。すなわち、本浄化装置から排出する水
に含まれる２−メチルイソボルネオールの濃度を測定
し、その結果に基づき、ポンプの送液量を５〜２０リッ
トル／分の範囲で、且つ光源の出力量を紫外光の強度が
１〜４ｍＷ／ｃｍ²になるように制御した。この結果、
２−メチルイソボルネオールの濃度は５ｐｐｔ以下に制
御できた。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、酸化チタンから成る光触媒
体、該光触媒体を配置した固定床光触媒反応器、該反応
器に水を送液する手段及び紫外線を含有した光を該酸化
チタンに照射する手段とを備え、且つ水流をカスケード
制御する水の浄化装置であって、酸化チタンの光触媒機
能により、水に含まれる藻類、菌類、細菌類などの有害
生物の死滅、有害な物質の分解、さらには脱臭、脱色を
迅速、且つ効率良く行えるので、産業用途ばかりでなく
一般家庭用の水浄化装置として極めて有用なものであ
る。特に、魚類などの飼養域で発生するオグサレ病、ハ
クハン病などの病原菌を殺菌でき、魚類などの死滅を防
ぐことができる。本発明の浄化装置は、酸化チタンを用
いているため、安全性が高く、適応できる有害な物質の
範囲が広く、廃棄しても環境を汚さないため、産業上極
めて有用なものである。さらに、本発明の浄化装置は、
水流をカスケード制御するために、光触媒である酸化チ
タンを担持した充填材を固定床反応器内に装填したり、
或いは固定床反応器内部を多段階に区分したり、個々の
固定床反応器を多段に連結し、さらにより好ましくは、
処理した水を前段階にフィードバックすることにより、
光触媒に対して水と光との接触が良好になり、酸化チタ
ンの光触媒機能をより一層高めることができるほか、酸
化チタンの流出がなく、光触媒体の入れ換えが容易とな
る。また、本発明は、酸化チタンから成る光触媒体、該
光触媒体を配置した固定床光触媒反応器、該反応器に水
を送液する手段及び紫外線を含有した光を該光触媒体に
照射する手段とを備え、水流をカスケード制御し、且
つ、フィードバック制御する水の浄化装置であって、処
理対象物の濃度を正確に制御することができる。また、
本発明は、酸化チタンを光触媒として用いた固定床光触
媒反応器に水を送液させ、該酸化チタンに紫外線を含有
した光を照射して、該固定床光触媒反応器内で水を浄化
させる水の浄化方法であって、湾、湖沼、ダム、河川の
海水や水または生活用水、工業用水、農業用水などの用
水、あるいはこれらの用水に利用される原水、水棲生物
の飼養域の水、さらには、生活排水や製造業、農業、水
産業などの産業排水、下水処理場排水、ゴルフ場からの
農業汚染排水などの排水など種々の水を簡便、且つ容易
に浄化することができるなど、有用な方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における本発明の浄化装置の概念図で
ある。

【図２】実施例３における本発明の浄化装置の概念図で
ある。

【図３】実施例４における本発明の浄化装置の概念図で
ある。

【符号の説明】Ａ、Ｂ・・・・光触媒体１、５、８・・・固定床光触媒反応器２・・・・・・・白色蛍光灯３、７、１０・・・・・送液ポンプ４、１１・・・・・・・水槽６、９、・・・・・ブラックライト → ・・・・水の流れの方向

フロントページの続き (72)発明者野村英司滋賀県草津市西渋川二丁目３番１号石原産業株式会社中央研究所内 (72)発明者吹田徳雄滋賀県草津市西渋川二丁目３番１号石原産業株式会社中央研究所内 (72)発明者藤嶋昭神奈川県川崎市中原区中丸子710番地５ (72)発明者橋本和仁神奈川県横浜市栄区小菅ケ谷町2000番地の 10南小菅ケ谷住宅２棟506号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化チタンから成る光触媒体、該光触媒体
を配置した固定床光触媒反応器、該反応器に水を送液す
る手段及び紫外線を含有した光を該光触媒体に照射する
手段とを備え、且つ水流をカスケード制御することを特
徴とする水の浄化装置。
【請求項２】フィードバック制御する手段を備えてなる
ことを特徴とする請求項１記載の水の浄化装置。
【請求項３】酸化チタンを充填材の表面に担持した光触
媒体を固定床光触媒反応器に配置することを特徴とする
請求項１記載の水の浄化装置。
【請求項４】光触媒である酸化チタンを担持した充填材
を光触媒体として用い、且つ水流をカスケード制御する
ことを特徴とする請求項１記載の水の浄化装置。
【請求項５】光透過性を有する充填材に、光触媒である
酸化チタンを担持して光触媒体とし、且つ、水流をカス
ケード制御することを特徴とする請求項１記載の水の浄
化装置。
【請求項６】紫外線を含有した光が太陽光、蛍光灯、ブ
ラックライト、殺菌灯、水銀灯、ハロゲンランプ及び白
熱ランプの光より成る群から選ばれる少なくとも一種の
光であることを特徴とする請求項１記載の水の浄化装
置。
【請求項７】生活用水、工業用水、農業用水、あるいは
これらに利用される原水を浄化することを特徴とする請
求項１記載の水の浄化装置。
【請求項８】水棲生物の飼養域の水を浄化することを特
徴とする請求項１記載の水の浄化装置。
【請求項９】生活排水、産業排水または下水処理場排水
を浄化することを特徴とする請求項１記載の水の浄化装
置。
【請求項１０】光触媒を担持する充填材が、照射する光
に対して透過率が５０％以上の光透過性材質であり、且
つ、２種類以上のサイズの充填材を組み合わせて光触媒
体として用いると共に、該光触媒体の充填層の厚みを照
射する光の進入方向に５０ｍｍ以下とすることを特徴と
する請求項１記載の水の浄化装置。
【請求項１１】酸化チタンを光触媒として用いた請求項
１記載の固定床光触媒反応器に水を送液し、該酸化チタ
ンに紫外線を含有した光を照射して、水流をカスケード
制御しながら、該固定床光触媒反応器内で水を浄化する
ことを特徴とする水の浄化方法。
【請求項１２】酸化チタンを光触媒として用いた請求項
１記載の固定床光触媒反応器に水を送液し、該酸化チタ
ンに紫外線を含有した光を照射して、水流をカスケード
制御しながら、且つ、フィードバック制御しながら、該
固定床光触媒反応器内で水を浄化することを特徴とする
水の浄化方法。