2018年04月23日

水乃博士の「水と緑の話」 UVの水処理利用(1)、殺菌器

UVの水処理利用(1)、殺菌器

紫外線の水処理活用の話をしましょう。
紫外線照射装置との出会いは、純水処理におけるインライン型殺菌器でした。
260nm付近の紫外線を微生物に照射すると、有機体としてのDNA,RNAが酸化・分解されて、たいていの微生物は死滅します。たいていのというのは、カビなどの芽胞性の菌類は、胞子期にはUVに耐性を有するためです。さて、一般論はいいとして、その時(30年も前)の課題は、紫外線装置をどの位置に置くと効果的なのか? 紫外線装置によって水質純度が低下するというのは本当か? 紫外線の照射線波長は調整できるものなのか? という基本的なものであり、現在では簡単に答える技術者が多くなったと思います。

その時に超純水開発チームにいた水乃博士は、試験装置として、そうしたことを確認していくことになりました。もちろん一番の課題は、純度の低下なので、その確認試験から始めました。試験をするにあたって、なぜ純度低下するのかを考察することからです。
これまでの純水装置の観察から、紫外線殺菌装置は膜処理やイオン交換樹脂装置の手前に置き、そこで殺菌すると確かに5MΩpが3MΩpになり、17 MΩpが16MΩpになった。そのころはようやくTOC(総有機体炭素)が測定できるようになったところで、0.1ppmが下限値でした。上記の個所の有機物濃度は、1ppmが0.8ppmになり、0.2ppmが0.1ppm程度になっていました。水中の有機物がUVで酸化・分解されて、低分子の有機物や炭酸ガス発生により純度低下になったと結論付けられます…。そこで、18 MΩpの超純水に対して紫外線殺菌器を設置してTOCを見たところ、0.1未満のままにもかかわらず17.5 MΩpになる。
TOCの下限で感度の問題があるにせよおかしいこと。そこで博士が気付いたのは、水中の溶存酸素濃度と微量金属のイオン化、水の分解の可能性でした。紫外線殺菌器の試験をしているのに、今度は溶存酸素の測定をして、おまけに金属イオンまで分析させられた。こうして検討しているうちに、すでに紫外線殺菌装置の位置は、イオン交換装置の前、RO膜の前、脱炭酸や脱酸素をした後が、純度維持という面では有益ということがわかった。

純度の低下の確認は、紫外線ランプ数を変えることで容易に確認できたが、TOCとの相関性が乏しかった。これも、その後に有機物分解用の紫外線照射装置を開発する際に、そうなる理由と殺菌機能との棲み分けが必要なことがわかってくる・・・後日話しましょう。
紫外線の波長は、190付近のオゾン線から350付近の有機物分解まで広くあるので、それぞれの特性を生かすために、ランプの外筒部分に含まれる金属の工夫をする、石英の純度を維持するなどのことを行いつつ、その波長を主に照射することを行っています。
実は、殺菌なんだから一番最後に行うべきだという意見もありましたが、飲用水の処理であっても殺菌後に残る微生物の死骸などを除去する必要もあるので、最後というのはおかしいのです。

また、実データを出さない原則を破ったようですが、参考ですからお許しください。
今回は、紫外線殺菌装置の話まででやめておきます。次の機会には、有機物分解装置の話をしましょう。なお、こんな話を急にし始めたきっかけは、LEDを用いてUV装置を作ることが可能になったことがうれしくて、過去の開発話をすることにしました。やはり、こっちのほうを先に話すべきだったかな。

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posted by 水乃博士 at 17:43| Comment(0) | 日記 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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