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9. 消毒 (Disinfection)

9. 消毒 (Disinfection). 水道普及率と 水系伝染病患者数の推移. （出典：改訂 水道のあらまし　日本水道協会）. 消毒 病原微生物の感染力をなくすこと。 滅菌 病原体だけでなくすべての細菌を完全に死滅させること。 殺菌 微生物の生活力をなくすこと。. 殺菌原理. 下水道工程設施標準 ( § 45). 消毒得採用 塩素 消毒 、 紫外線消毒 或 臭氧消毒 等方法，其消毒效果均應符合放流水標準規定。. A Suitable Disinfectant.

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9. 消毒 (Disinfection)

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  1. 9. 消毒(Disinfection) 水道普及率と水系伝染病患者数の推移 （出典：改訂 水道のあらまし　日本水道協会） 9. Disinfection

  2. 消毒 • 病原微生物の感染力をなくすこと。 • 滅菌 • 病原体だけでなくすべての細菌を完全に死滅させること。 • 殺菌 • 微生物の生活力をなくすこと。 9. Disinfection

  3. 殺菌原理 9. Disinfection

  4. 下水道工程設施標準(§45) • 消毒得採用塩素消毒、紫外線消毒或臭氧消毒等方法，其消毒效果均應符合放流水標準規定。 9. Disinfection

  5. A Suitable Disinfectant • Ability to penetrate and destroy infectious agents under normal operating conditions. • Safe and easy handling, storage, and shipping. • Absence of toxic residuals and mutagenic or carcinogenic compounds after disinfection. • Affordable capital and operation and maintenance (O&M) costs. Source: Wastewater Technology Fact Sheet - Chlorine Disinfection, (US EPA, 1999) 9. Disinfection

  6. Source: Evaluation of Disinfection Units for Onsite Wastewater Treatment Systems, (Leverenz et. al., 2006) 9. Disinfection

  7. 1. If a significant reduction in the number of pathogens is required (that is, less than ten E.coli organisms per 100 millilitres), the turbidity of the pre-disinfected wastewater should be less than two NTU (median) for any method. 2. Presence of ammonia with chlorine causes chloramination, which is a less effective disinfection method than chlorine; however, formation of toxic by-products is minimised. The required level of ammonia, therefore, depends on whether chloramination or chlorination is the disinfection process. 3. The transmission capacity of the wastewater is the most important parameter affecting the disinfection efficiency of UV and should be greater than six. Source: DISINFECTION OF TREATED WASTEWATER, (EPA Victoria, September 2002) 9. Disinfection

  8. 1. Depends if viruses are attached to particles, and on the integrity of the membrane film. 2. The ranking of the three methods varies with the size of the system design. Source: DISINFECTION OF TREATED WASTEWATER, (EPA Victoria, September 2002) 9. Disinfection

  9. 殺菌剤 濃度 接触時間 自動給水装置への応用 塩素 10-200 ppm (WQA) 50-100 ppm (Mittelman) 5-10 ppm (Gelman Sciences) 1 分 @ 50 ppm (WQA) 1-2 分 (Mittelman) 60 分 (Gelman) 一般的用法は 20 ppm & 30-60 分の接触時間。腐蝕性があるので 50 ppm または２時間以上の接触を行わない。 オゾン 4 ppm (WQA) 1-2 ppm (Mittelman) 0.5 -1.0 ppm (Riedewald) 1分 (WQA) <1 分 (Mittelman) 等しい濃度では塩素よりも強力な殺菌剤である。一般的には使われない。現場で発生させる 二酸化塩素 50-100 ppm (Mittelman) 1-2 分 (Mittelman) 塩素に似た殺菌活性。不安定であるので現場で混交する。塩素のように腐蝕性がある。塩素よりも費用がかかる。 過酢酸 1% wt/wt (WQA) 30 分 (WQA) 過酸化水素 30,000 ppm (WQA) 10% (v/v) (Mittelman) 180 分 (WQA) 2-3 時間 (Mittelman) 使われない。塩素よりも高価で効力が劣る。 第４級アンモニウム塩 300-1,000 ppm (Mittelman) 2-3 時間 (Mittelman) 給水装置には一般的に使われていない。泡を除去するのに徹底的なフラッシングを必要。 フォルムアルデヒド 1-2% (v/v) (Mittelman) 2-3 時間 (Mittelman) 使われない。発癌性あり。 一般的殺菌剤とよく使われる用量 9. Disinfection

  10. 下水種類 注入率(mg/l) 流入生污水 7－12 腐敗生污水 12－25 初沉池處理水 7－10 二級處理水 2－8 過濾處理水 1－5 下水道工程設施標準(§45-1) • 氯之注入率以維持每公升放流水中餘氯0.2 ~ 1.0毫克。 • 氯加藥率如下表： 9. Disinfection

  11. 各類廢水消毒系統比較 不 廢水UV消毒處理技術特性與應用實例, (林哲昌, 2003) 9. Disinfection

  12. Characteristics of disinfection and oxidation methods Source: オゾン発生技術とオゾン利用，(山部長兵衛，2006). 9. Disinfection

  13. 塩素の利点 • 短時間で細菌を消滅できる • 値段が安価 • 酸化・脱色の効果がある 9. Disinfection

  14. 塩素の欠点 • 料理の味も悪くする • 食物の栄養素を破壊する • ビタミン・カルシウムを破壊 • 沸騰させると発ガン性物質が増加する 9. Disinfection

  15. 災害／暴露のタイプ 一次災害／急性症状 予防 応急処置/消火薬剤 火災 不燃性だが、他の物質の燃焼を助長する。多くの反応により、火災や爆発を生じることがある。 可燃物、アセチレン、エチレン、水素、アンモニア、微細金属との接触禁止。 周辺の火災時：全ての消火薬剤の使用可。 爆発 可燃物、アンモニア、微細金属と接触すると火災や爆発の危険性がある。 火災時：圧力容器に水を噴霧して冷却するが、水が直接かからないようにする。 身体への 暴露 あらゆる接触を避ける！ いずれの場合も医師に相談！ 吸入 腐食性。 灼熱感、息切れ、咳、頭痛、吐き気、めまい、息苦しさ、咽頭痛。症状は遅れて現われることがある。 呼吸用保護具。 密閉系および換気。 新鮮な空気、安静。半座位。必要な場合には人工呼吸。医療機関に連絡する。 皮膚 液体に触れた場合：凍傷腐食性。 皮膚熱傷、痛み。 保温用手袋、保護衣。 多量の水で洗い流した後、汚染された衣服を脱がせ、再度洗い流す。医療機関に連絡する。 眼 腐食性。 痛み、かすみ眼、重度の熱傷。 安全ゴーグル、または呼吸用保護具と眼用保護具の併用。 数分間多量の水で洗い流し(できればコンタクトレンズをはずして)、医師に連れて行く。 経口摂取 塩素, CHLORINE, Cl2, 分子量:70.9 9. Disinfection

  16. 漏洩物処理 貯蔵 包装・表示 ・危険区域から立ち退く!・専門家に相談する!・換気。・液体に向けて水を噴射してはならない。・細かな噴霧水を用いて気体を除去する。・(特別個人用保護具： 自給式呼吸器付完全保護衣)。・この物質を環境中に放出してはならない。 ・強塩基 可燃性物質、還元性物質から離しておく。・涼しい場所。・乾燥。・換気のよい場所に保管。 ・特別な断熱圧力容器。・海洋汚染物質。・EU分類　記号 : T, NR : 23-36/37/38-50S : 1/2-9-45-61・国連危険物分類(UN Haz Class)：2.3・国連の副次的危険性による分類(UN Subsidiary Risks)：8 9. Disinfection

  17. 物理的状態; 外観:刺激臭のある、帯緑色～黄色の気体 物理的危険性:この気体は空気より重い。 化学的危険性:水溶液は強酸であり、塩基と激しく反応し、腐食性を示す。 多くの有機化合物、アンモニア、水素、微細金属と激しく反応し、火災や爆発の危険をもたらす。 水の存在下で、多くの金属を侵す。プラスチック、ゴム、被覆剤を侵す。 許容濃度:TLV：0.5 ppm(TWA)；1 ppm(STEL) ・沸点：－34℃・融点：－101℃・比重(水=１)：1.4 (20℃、6.86気圧)(液体)・水への溶解度：0.7 g/100 ml(20℃) 暴露の経路:体内への吸収経路：吸入 吸入の危険性:容器を開放すると、空気中でこの気体はきわめて急速に有害濃度に達する。 短期暴露の影響:催涙性。この気体を吸入すると肺臓炎、肺水腫を起こし、反応性気道障害(RADS)(｢注｣参照)を起こすことがある。この液体が急速に気化すると、凍傷を起こすことがある。許容濃度をはるかに超えると、死に至ることがある。これらの影響は遅れて現われることがある。医学的な経過観察が必要である。 長期または反復暴露の影響:肺に影響を与え、慢性気管支炎を生じることがある。歯に影響を与え、腐食させることがある。 重要デ｜タ 物理的性質 環境に関するデータ ・水生生物に対して毒性が非常に強い。 塩素 ・蒸気圧：673 kPa(20℃)・相対蒸気密度(空気＝１)：2.5 9. Disinfection

  18. 塩素の状態とpHの関係 9. Disinfection

  19. 塩素の状態とpHの関係 http://www.tohzai.co.jp/pool-spa/Problem/prob-032.html 9. Disinfection

  20. 塩素のオキソ酸 9. Disinfection

  21. 9. Disinfection

  22. Source: 用水と廃水 (1996), Vol. 38, No. 2, p. 49. 9. Disinfection

  23. Advantages of chlorine disinfection (1/2) • Chlorination is a well-established technology. • Presently, chlorine is more cost-effective than either UV or ozone disinfection (except when dechlorination is required and fire code requirements must be met). • The chlorine residual that remains in the wastewater effluent can prolong disinfection even after initial treatment and can be measured to evaluate the effectiveness. Source: Wastewater Technology Fact Sheet - Chlorine Disinfection, (US EPA, 1999) 9. Disinfection

  24. Advantages of chlorine disinfection (2/2) • Chlorine disinfection is reliable and effective against a wide spectrum of pathogenic organisms. • Chlorine is effective in oxidizing certain organic and inorganic compounds. • Chlorination has flexible dosing control. • Chlorine can eliminate certain noxious odors during disinfection. 9. Disinfection

  25. Disadvantages of chlorine disinfection (1/4) • The chlorine residual, even at low concentrations, is toxic to aquatic life and may require dechlorination. • All forms of chlorine are highly corrosive and toxic. Thus, storage, shipping, and handling pose a risk, requiring increased safety regulations. Source: Wastewater Technology Fact Sheet - Chlorine Disinfection, (US EPA, 1999) 9. Disinfection

  26. Disadvantages of chlorine disinfection (2/4) • Chlorine oxidizes certain types of organic matter in wastewater, creating more hazardous compounds (e.g., trihalomethanes [THMs]). • The level of total dissolved solids is increased in the treated effluent. • The chloride content of the wastewater is increased. 9. Disinfection

  27. Disadvantages of chlorine disinfection (3/4) • Chlorine residual is unstable in the presence of high concentrations of chlorine-demanding materials, thus requiring higher doses to effect adequate disinfection. • Some parasitic species have shown resistance to low doses of chlorine, including oocysts of Cryptosporidium parvum, cysts, of Endamoeba histolytica and Giardia lamblia, and eggs of parasitic worms. 9. Disinfection

  28. Disadvantages of chlorine disinfection (4/4) • Long-term effect of discharging dechlorinated compounds into the environment are unknown. 9. Disinfection

  29. Source: Wastewater Technology Fact Sheet - Chlorine Disinfection, (US EPA, 1999) 9. Disinfection

  30. Source: Wastewater Technology Fact Sheet - Chlorine Disinfection, (US EPA, 1999) Chlorination process using liquid chlorine 9. Disinfection

  31. Source: Wastewater Technology Fact Sheet - Chlorine Disinfection, (US EPA, 1999) Chlorination process using gaseous chlorine 9. Disinfection

  32. オゾンの優れた特徴 • 塩素の約６倍、フッ素に次ぐ強力な酸化力を持つ。 • 空気中の酸素を原料に生成できる。 • 生成後は化学変化で自然に酸素に戻り、残留性がなく安全。 9. Disinfection

  33. オゾンによる殺菌効果 オゾン殺菌は、オゾンが細胞膜を破壊し、核にも到達するので、細菌やウイルスは完全に死滅する。その結果、耐性菌を作らない。 細菌やウイルスの細胞の核に作用し、殺菌するが、その薬剤に対する耐性菌を作る可能性がある。 Source: www.axel.cc/ozone.htm 9. Disinfection

  34. オゾンによる殺菌効果 食中毒の原因であるサルモネラ菌、大腸菌、黄色ブドウ球菌に対して、10秒間の照射で約99.96％～100％の菌が死滅します。オゾンは殺菌作用後、酸素へ戻るので安全です。 Source: www.axel.cc/ozone.htm 9. Disinfection

  35. Advantages of ozone disinfection (1/2) • Ozone is more effective than chlorine in destroying viruses and bacteria. • The ozonation process utilizes a short contact time (approximately 10 to 30 minutes). • There are no harmful residuals that need to be removed after ozonation because ozone decomposes rapidly. Source: Wastewater Technology Fact Sheet - Ozone Disinfection, (US EPA, 1999) 9. Disinfection

  36. Advantages of ozone disinfection (2/2) • After ozonation, there is no regrowth of microorganisms, except for those protected by the particulates in the wastewater stream. • Ozone is generated onsite, and thus, there are fewer safety problems associated with shipping and handling. • Ozonation elevates the dissolved oxygen (DO) concentration of the effluent. The increase in DO can eliminate the need for reaeration and also raise the level of DO in the receiving stream. 9. Disinfection

  37. Disadvantages of ozone disinfection (1/2) • Low dosage may not effectively inactivate some viruses, spores, and cysts. • Ozonation is a more complex technology than is chlorine or UV disinfection, requiring complicated equipment and efficient contacting systems. • Ozone is very reactive and corrosive, thus requiring corrosion-resistant material such as stainless steel. Source: Wastewater Technology Fact Sheet - Ozone Disinfection, (US EPA, 1999) 9. Disinfection

  38. Disadvantages of ozone disinfection (2/2) • Ozonation is not economical for wastewater with high levels of suspended solids (SS), biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand, or total organic carbon. • Ozone is extremely irritating and possibly toxic, so off-gases from the contactor must be destroyed to prevent worker exposure. • The cost of treatment can be relatively high in capital and in power intensiveness. 9. Disinfection

  39. 9. Disinfection

  40. Source: www.nesc.wvu.edu/nsfc/pdf/eti/Ozone_Dis_tech.pdf 9. Disinfection

  41. 用途 水処理分野 ●上下水、浸出水、産業排水の処理 ガス処理 ●排ガス、臭気ガスの処理 食品プロセス分野 ●衛生管理、腐敗防止、鮮度保持、害虫防止 その他 ●プール、風呂、水族館、半導体製造工程、薬品合成 Source: (株)神鋼環境ソリューション 9. Disinfection

  42. オゾン暴露濃度と生体作用について 【出典】「オゾン処理調査報告書」日本水道協会　昭和59年8月 9. Disinfection

  43. 9. Disinfection

  44. 紫外線照射法 • 紫外線由石英或特殊玻璃製造之水銀蒸氣燈而產生，在足夠之照射時間與強度下，可滅殺所有細菌與孢子。 9. Disinfection

  45. 紫外線の種類 9. Disinfection

  46. 殺菌原理 紫外線は光の一種で、100～380nmの波長の光をさします。この中でも特に253.7nmの波長が、細菌やウイルス等のDNA（デオキシリボ核酸）に最も吸収されやすい性質があります。 9. Disinfection

  47. 適切な波長で適切な量の紫外線は、有機体の核の中のDNAに吸収されます。適切な波長で適切な量の紫外線は、有機体の核の中のDNAに吸収されます。 吸収された紫外線は細菌のDNAの遺伝コードを破壊することによって細菌を不活性化させます。 紫外線殺菌のメカニズム （株）サニックスＥＳ事業部 9. Disinfection

  48. 紫外線消毒システム 9. Disinfection

  49. UV消毒燈管種類 廢水UV消毒處理技術特性與應用實例, (林哲昌, 2003) 9. Disinfection

  50. Source: Evaluation of Disinfection Units for Onsite Wastewater Treatment Systems, (Leverenz et. al., 2006) 9. Disinfection

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