JP2002346565A - 水処理装置 - Google Patents
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Abstract
処理水の水質が急速に悪化すると、電解槽で行われる電
気分解だけでは滅菌処理が追いつかないことがあった。 【解決手段】電解槽内に電解質溶液を満たした状態で、
電極組に通電して電気分解を行い、滅菌作用を有する滅
菌液を製造すると共に、製造した滅菌液を随時水槽に供
給させる供給経路を設け、電解槽で製造される滅菌液の
濃度を所定の濃度に調整する濃度調整手段を設ける構成
とした。
Description
といった大型の水槽から、ビルの屋上などに配置される
給水槽、一般家庭用の浴槽といった小型の水槽まで、種
々の水槽に貯留された被処理水を滅菌処理することがで
きる、新規な水処理装置に関するものである。
るいは旅館の浴場や公衆浴場における浴槽などは、その
水質を維持するために定期的に、いわゆる(サラシ粉、
高度サラシ粉)や次亜塩素酸ソーダ(NaCIO)の水
溶液を投入して滅菌処理をする必要がある。
の従業者などが手作業で行っており、しかもカルキや次
亜塩素酸ソーダの水溶液は刺激性を有するため、とくに
営業時間内に投入する際には十分に注意しながら作業を
行わねばならないなど、処理をするのに大変な労力を要
するという問題があった。
め、投入後、溶解して濃度が均一になるまでに時間を要
し、その間、プールや浴槽を使用できないという問題も
あった。この発明の目的は、上記のような種々の水槽に
貯留された被処理水を、簡単かつ効率的に滅菌処理する
ことができる、新規な水処理装置を提供することにあ
る。
は、上述のような各水槽に貯留された被処理水を電解槽
に導き、電気化学反応により滅菌処理した後、再び水槽
に戻す水処理経路を備えた水処理装置を発明した。
る電解槽へ被処理水を供給し、被処理水に対して電気化
学反応(いわゆる電気分解)を施す。施された電気化学
反応により、塩素ガス、次亜塩素酸(HCIO)、次亜
塩素酸イオン等が発生し、それらが被処理水に溶けるこ
とによって、被処理水が滅菌されるようになっている。
数や天候、気温などによって被処理水の水質の変動が激
しい水槽の場合、例えば、入水者人数が急激に増えて被
処理水の水質が急速に悪化すると、電解槽で行われる電
気分解だけでは滅菌処理が追いつかないことがあった。
この場合、電気分解に加えて薬液などを手作業で加える
方法で滅菌処理することになり、作業者の管理負担が増
えるだけでなく、水質が安定しない等の虞があった。こ
の発明は、上述のような課題を解決し、簡単かつ効率的
に滅菌処理を行い、良好な水質を維持することのできる
新規な水処理装置を提供することを目的とする。
1に記載の発明は、被処理水を貯留する水槽と、少なく
とも2枚の電極板からなる電極組に通電して電気分解を
行う第1の電解槽と、この第1の電解槽内に塩素イオン
を含み且つ電気化学反応を促進する作用を有する電解質
溶液を満たした状態で、上記電極組に通電して電解質を
電解処理することで、滅菌作用を有する滅菌液を製造す
ると共に、製造した滅菌液を前記水槽に供給させる供給
経路と、前記被処理水の残留塩素濃度を測定する残留塩
素センサと、この残留塩素センサで測定された被処理水
の残留塩素濃度に基づき、前記水槽に供給させる滅菌液
の流入量を制御する制御手段とを備えた水処理装置にお
いて、前記制御手段は、前記第1の電解槽で製造される
滅菌液の濃度を所定の濃度に調整する濃度調整手段を有
していることを特徴とする水処理装置である。
の水処理装置において、前記濃度調節手段は、第1の電
解槽に満たされる電解質溶液の濃度を調整する手段を含
むことを特徴とする水処理装置である。
の水処理装置において、電解質溶液を貯留するタンク
と、このタンク内の電解質溶液を第1の電解槽へ供給す
るための供給手段とを備え、前記電解質溶液の濃度を調
整する手段は、前記供給手段を制御して前記第1の電解
槽への電解質溶液の流入量を調節することにより電解質
溶液の濃度を調整することを特徴とする水処理装置であ
る。
の水処理装置において、前記水槽内の被処理水を前記第
1の電解槽に導く流路を更に備え、前記電解質溶液の濃
度を調節する手段は、前記第1の電解槽に供給される電
解質溶液を希釈すべく前記水槽から第1の電解槽に導か
れた被処理水の導入量を調節することを特徴とする水処
理装置である。
理装置において、前記濃度調節手段は、前記電極組の通
電量を制御することを特徴とする水処理装置である。
に記載の水処理装置において、前記濃度調節手段は、電
極組に流れる電流値を検知する電流値検知手段を有し、
電流値検知手段の出力に基づき滅菌液の濃度を調整する
ことを特徴とする水処理装置である。
の水処理装置において、少なくとも2枚の電極板からな
る電極組に通電して電気分解を行う第2の電解槽と、被
処理水を水槽から第2の電解槽に導入し、かつ第2の電
解槽内で滅菌処理後に水槽に還流させる水処理経路とを
備え、前記第1の電解槽にて製造された滅菌液を前記水
処理経路の前記第2の電解槽より上流位置に供給させた
ことを特徴とする水処理装置である。
電極組に通電し電解質溶液を電気分解することであらか
じめ製造し、貯留しておいた滅菌液を、被処理水の水質
に応じて随時水槽へ供給することで、入場者人数や天
候、気温などによって変化する被処理水の水質に応じ
て、滅菌液の投入量を即座に変更できるようになる。従
って、プールなどの営業時間中に入場者などが急激に増
加したり、天候の変化による気温や水温の上昇などによ
って残留塩素濃度の急激な低下が見込まれる際などに対
しても、残留塩素濃度をできるだけ速やかに回復させる
ことができるようになり、その水質をほぼ安定させるこ
とが可能となる。そして、入場者人数が少なく、滅菌液
をそれほど必要としないときに第1の電解槽にて滅菌液
を予め製造して貯留し、残留塩素濃度の急激な減少に対
する準備をしておくことができるので、例えば、入場者
人数が急増しても滅菌処理能力に十分余裕をもたせて水
質を調節することができるようになる。
を、濃度調整手段によって所定の濃度に調整できるの
で、電極組による電気化学反応の効率を高めたり、入場
者数や天候、気温などによって変化する被処理水の水質
に応じて滅菌液の濃度を調節して、装置の処理能力を任
意に調整することができるようになる。
ように、第1の電解槽に貯留される電解質溶液の濃度を
調節することにより達成することができる。即ち、電極
組に通電することで製造される滅菌液の濃度は、電極組
が電気分解する電解質溶液(例えば食塩水)の濃度によ
って変化する。滅菌液の濃度は、第1の電解槽に貯留さ
れる電解質溶液の濃度に対応した一定の濃度まで上昇し
た後そのまま飽和するようになる(図1参照)。
で、電極組で製造される滅菌液の濃度を制御することが
できるようになる。
と、電解槽に供給される電解質溶液の濃度がその設定さ
れた滅菌液の濃度に対応した濃度になるように制御され
る結果、電極組の電気分解にて製造される滅菌液の濃度
が、供給された電解質溶液に対応した濃度に自動的に制
御される。従って、滅菌液の濃度をユーザが任意の濃度
に自由に設定できるようにしておけば、水処理装置が適
用される水槽の種類、すなわち用途に応じて被処理水の
残留塩素濃度を所望の濃度に設定することができ、種々
の水槽に適用可能な水処理装置とすることができる。
和食塩水などの高濃度電解質溶液を予め貯留しておき、
第1の電解槽内の電解質溶液の濃度が設定された濃度に
なるように、タンクから第1の電解槽へ供給される高濃
度電解質溶液の流出量を供給手段によって調整すること
ができるようになる。
理水を第1の電解槽に導く流路を備えることにより、タ
ンクから第1の電解槽内に供給されている高濃度の電解
質溶液に対して、前記流路から水槽内の被処理水を供給
し、電解槽内に貯留されている高濃度の電解質溶液を被
処理水でもって希釈することにより、電解質溶液の濃度
を設定された濃度に調整することが可能となる。
される滅菌液の濃度は、電極組への通電量、即ち電気分
解の電流量(電荷量)を調整することにより達成するこ
とができる。
る電流値を検出することにより、電極組による電解質溶
液の電解質の利用効率が正確に判定できるようになる。
即ち、一般に電極間に一定の直流電圧をかけた場合、そ
の電極間に流れる電流値は、電解槽に供給された電解質
溶液の濃度が濃くなるほど高くなる(図2−a参照)。
また一方で、電極組により消費される電解質量(食塩
量)は、電解質溶液の濃度を濃くするとそれに伴って増
加するが、所定の電解質溶液濃度を境に消費量が低下す
る(図2-b参照)。そこで、これらの関係から実験的に
データをとり、電極組に流れる電流値を基に、電気分解
によって電解質が最も効率的に利用されつつ、滅菌液の
濃度をできるだけ高濃度に高めることができる電解質濃
度を決定することが可能となる。
液が電解槽に供給されることにより、電気分解に利用さ
れなかった塩分が水槽へ流入して水槽のNACL濃度が
上昇し、遊泳者が水が塩辛いと不快に感じたり、逆に電
解質溶液の濃度が過度に低すぎることにより、電気分解
に要する時間が長くなり、残留塩素の発生率が低いこと
から多量の滅菌液が必要となる問題を防止することがで
きるようになる。
効果を得ることができるようになる。即ち、滅菌液によ
る滅菌効果は、滅菌液濃度C、滅菌液の被処理水への接
触時間tとすると、両者の積であるCt値で表される。
槽に供給する場合に比べて、第1の電解槽で製造された
滅菌液を第2の電解槽より上流位置の水処理経路に合流
させる構成とすることにより、滅菌液が水処理経路を通
過している間でCt値が上がるので、より高い滅菌効果
を得ることが可能となる。特に、第1の電解槽からの吐
出口を第2の電解槽内に接続する構成とすれば、供給さ
れる滅菌液を一旦大気圧に開放させることが容易に行え
るようになり、構成を簡略化することが可能となる。
の実施形態について具体的に説明する。図3は、この発
明の一実施形態にかかる水処理装置1を、プールや浴場
の浴槽などの大型の水槽2に組みこんだ構造を簡略化し
て示す図である。
2によって多量の被処理水を常時、図中二重実線の矢印
で示す方向に循環させるための主循環経路20が設置さ
れている。21は砂ろ過のためのフィルター、23は熱
交換器である。水処理装置1の水処理経路10は、図中
実線の矢印で示すように、上記主循環経路20の、フィ
ルター21と熱交換器23の間の分岐点J1から分岐し
て、複数枚の電極板からなる電極組E1と、図示しない
微細気泡除去用のフィルターを内蔵した、第2の電解槽
となる循環処理用電解槽13を経たのち、上記分岐点J
1より下流側の合流点J2で、再び上記主循環経路20
に合流するように接続されている。上記水処理経路10
の、分岐点J1から循環用電解槽13に至る途上には順
に、開閉弁B1、流量調整のための調整弁B2、B3、
流量計S1、電磁弁B4、導電率センサ12及び残留塩
素濃度を測定するための残留塩素センサ26が配置され
ている。
ら合流点J2に至る途上には順に、循環用電解槽13内
から被処理水を送出することで、被処理水を水処理経路
10内で循環させるための送出用ポンプP1、調整バル
ブB7、逆流防止のための逆止弁B8、流量調整のため
の調整弁B9が配置されている。
ように動作する。水槽2の水は循環ポンプで汲み出さ
れ、フィルタ21で有機物が除去される。そして分岐点
J1で熱交換器23を通って水槽2に還流される水と水
処理経路10に流入される水とに分かれる。水処理経路
10に流入される水は調整弁B1、電磁弁B2、B3に
よってその流量が調整され、流量計S1、電磁弁B4を
経た後、導電率センサ12及び残留塩素センサ26を通
って循環処理用電解槽13へ与えられる。導電率センサ
12では循環処理用電解槽13へ与えられる被処理水の
電気伝導度である導電率が測定される。また、残留塩素
センサ26では被処理水の残留塩素濃度が測定される。
流電流が通電されることにより、被処理水の電気分解が
行われる。電気分解では電極組E1の電極間に電気化学
反応が生じ、この反応により発生する次亜塩素酸イオ
ン、塩素ガス、次亜塩素酸、活性酸素などによって、被
処理水の滅菌処理が行われる。
処理水は、循環ポンプP1によって汲み出され調整バル
ブB7、逆止弁B8、調整弁B9を経由して分岐点J2
から再び主循環経路20へと流れ込んで水槽2内へ流入
する。これにより、水槽2内の水が滅菌処理されるよう
になる。
複数枚の電極板からなる電極組E2を内蔵した第1の電
解槽となるバッチ処理用電解槽14を有している。
食塩などの塩素イオンを含み且つ電気化学反応を促進す
る作用を有する電解質の水溶液を満たした状態で、電極
組E2に通電して一定時間前記電解質溶液を電解処理す
ることで、滅菌作用を有する滅菌液を製造すると共に、
製造した滅菌液を貯留タンク15に貯留し、貯留タンク
15内の滅菌液を随時水処理経路10に供給する供給経
路35がその終端部を前記水処理経路10に接続されて
いる。
ブB3との間の分岐点J3で前記水処理経路10から分
岐して調整バルブB5と、電磁弁B6を経てバッチ処理
用電解槽14に接続された後、電磁弁B10を介して貯
留タンク15に導入され、送出用ポンプP2を経た後、
調整バルブB7と逆止弁B8との間の位置で再び水処理
経路10と合流するように、供給経路35が形成されて
いる。
とバッチ処理用電解槽14との間には、飽和食塩水等の
電解質溶液が貯留された塩水タンク31が定流量ポンプ
P3を介して接続されている。
する。定流量ポンプP3および電磁弁B6が駆動されて
所定濃度の電解質溶液がバッチ処理用電解槽14に供給
され、図示しない水位センサW1によって電解質溶液の
水位が所定水位に維持される。バッチ処理用電解槽14
内では供給された電解質溶液が電気分解されて次亜塩素
酸や次亜塩素酸イオン等からなる滅菌液が製造される。
そして製造された滅菌液は、電磁弁B10によって順次
貯留タンク15に貯えられる。貯留タンク15内に供給
された滅菌液は図示しない水位センサW2の検出値に基
づいて電磁弁B10が制御されて貯留タンク15の満水
位まで溜められる。そして溜められた滅菌液は、残留塩
素センサ26からの被処理水の残留塩素濃度に応じて定
流量ポンプP2によって随時汲み出され、水処理経路1
0に供給される。これによって、上記循環処理用電解槽
13による滅菌処理だけでは滅菌に時間がかかるような
場合には、貯留タンク15内の滅菌液が水処理経路10
に流入されて被処理水が滅菌処理される。
を示すブロック図である。図に示すように、上記電極組
E1、E2をそれぞれ個別に通電制御しつつ水処理経路
10、および供給経路35を構成する各部を作動させる
制御部40を備えている。
グを規定するタイマと、例えば電極組の通電量の基準と
なるしきい値などを記憶したメモリが備えられている。
制御部40には、図3で説明した水処理装置1に備えら
れた各種のセンサ類からの検知信号が与えられる。即
ち、残留塩素センサ26、PHセンサ23、導電率セン
サ24および水位センサW1,W2の検知信号は制御部
40へ与えられる。
に応じ、予め定める動作プログラムに従って水処理装置
1の動作を制御する。具体的には、制御信号をドライバ
43へ与え、そしてドライバ43は、与えられる信号に
基づいて、電極組E1、E2への通電出力(通電電
流)、通電時間等の通電制御を行い、かつ各弁B1〜B
10の開閉および調整、並びに各ポンプP1〜P3の駆
動制御を行う。
ち、バッチ処理用電解槽14および貯溜タンク15に対
する制御の流れを示すフローチャートである。
留タンク15に貯留された滅菌液は、水槽2内の被処理
水の残留塩素濃度に応じて、残留塩素濃度が規定値より
低下している場合のみ送出用ポンプP2を作動して一定
量の滅菌液を水処理経路10を通じて水槽2内に供給す
る。残留塩素濃度が規定値を満たしている場合は、送出
用ポンプP2を停止した状態のまま待機するよう制御部
によって制御されるようになっている。
理経路10を構成する各部を作動させると共に電磁弁B
6を駆動してバッチ処理用電解槽14内に被処理水の供
給が開始されると、制御部はまず水位センサW1の検出
値に基づきバッチ処理用電解槽14の水位が下限水位Lm
inとなっているか否かの確認を行う(ステップS1、S
2)。水位が下限水位になるまでは給水をつづけ、下限
水位に到達したら、電磁弁B6を閉じて被処理水の給水
を停止する(ステップS3)。
3を駆動してバッチ処理用電解槽14へ塩水タンク31
から飽和食塩水の供給を行い、先にバッチ処理用電解槽
14内に溜めてある被処理水でもって飽和食塩水を希釈
することにより電解質溶液の濃度調整を開始する(ステ
ップS4)。
加して電気分解を行い滅菌液の製造を開始して、ステッ
プ6へ進む(ステップS5)。
れる電流値が制御部によって検出される。そして、その
電流値Iを予めメモリに記録されている、滅菌液の濃度
に対応するしきい値Iaと比較して、電流値Iがしきい
値Iaに達するまで電極組E2に流れる電流値を継続し
て検出する。
値との関係を予め実験的にデータ化しておき、ユーザー
が図示しない設定手段にて設定した滅菌液の希望濃度に
対応する電流値が当てはめられる。
達したら、即ち、ユーザーが設定した滅菌液濃度に対応
する電解質溶液の濃度となる電極組E2の電流値に達し
たら、定流量ポンプP3を停止して飽和食塩水の供給を
中止し、タイマーのカウントをスタートさせると共に電
解質溶液の電気分解を継続して行う(ステップS8,S
9)。
ウント値T1に達したら、電極組E2への通電を停止し
て電気分解をストップし、ステップS12ヘ進む。
してバッチ処理用電解槽14で製造された滅菌液を貯留
タンク15に移送する。バッチ処理用電解槽14の水位
が0になったら電磁弁B10を停止して滅菌液の移送を
停止する。
Pmaxになるまで上記ステップS1〜S14が繰り返し行
われる。
4に供給される電解質溶液の濃度を変更する方法とし
て、予め溜めておいた被処理水に塩水タンク31から飽
和食塩水を供給して電解質溶液の濃度調整を行う構成と
しているが、これに限らず、先にバッチ処理用電解槽1
4内に所定量の飽和食塩水を貯留しておき、水槽からの
被処理水や水道水でもって飽和食塩水を希釈することで
電解質溶液の濃度を調整する構成としても良い。また、
塩水タンク31からの飽和食塩水と希釈用の被処理水の
両方の供給量を変更するようにすると、電解質溶液の濃
度を緻密にすばやく調整可能である。
2に流れる電流値に基づく電解質溶液の濃度でもって間
接的に調整しているが、電解槽で製造された滅菌液の濃
度を直接測定する残留塩素センサをバッチ処理用電解槽
の下流側に別途配置し、この残留塩素センサの検出値に
基づいて滅菌液の濃度制御を行う構成としても良い。こ
のような構成とすることにより、製造された滅菌液の濃
度を直接測定できるので、より正確に滅菌液の濃度管理
を行うことができるようになる。
電気分解によって製造される滅菌液の濃度を電解槽に供
給される電解質溶液の濃度によって制御しているが、例
えば、電極組に供給される電気量、即ち電気分解の電流
量(電荷量)を調整することによりによっても滅菌液の
濃度調整を達成することが可能である。
水処理装置1の構成を示す図である。図の水処理装置1
の図3の実施例との相違点は、バッチ処理用電解槽14
で製造された滅菌液が送出される供給経路35の終端
が、水処理経路の主循環路20の合流点J2付近に接続さ
れているのに代えて、循環処理用電解槽13に供給経路
35の終端を接続した点にある。
は、滅菌液を被処理水に供給する供給経路35の後半部
分の配管がその吸込口を貯留タンク15の底部に位置さ
せて配置されており、途中に設けられた送出用ポンプP
2を介して、循環処理用電解槽13の電極組よりも下流
側で気液分離フィルタ13bの上流側に接続されてい
る。供給経路35の吐出口35aは循環処理用電解槽1
3の蓋体13aを貫通して電解槽内の水面より上の空間
に開放させている。
成は、先の例と同じであるので、同一箇所の同一部材に
ついては同一符号を付して、その説明は省略する。図の
水処理装置1では、被処理水の残留塩素濃度に応じて、
貯留タンク15に貯留された滅菌液を定流量ポンプP2
によって図中矢印で示すように一定の流量で循環処理用
電解槽13に供給することで被処理水の滅菌処理が行わ
れる。
造された滅菌液を循環処理用電解槽内13に合流させる
構成とすることにより、滅菌液が循環処理用電解槽内1
3や水処理経路10を通過している間でCt値が上がる
ので、より高い滅菌効果を得ることが可能となる。特
に、電極組E1よりも下流側で循環処理用電解槽13に合
流させることにより、供給した滅菌液が電極組E1による
電気分解で逆反応を起こし滅菌効果が減少する不具合を
未然に防止できるようになる。
口35aを循環処理用電解槽13に接続する構成とした
が、供給経路35の水処理経路10への接続位置は循環
処理用電解槽13より上流側であれば水処理経路10の
どの位置に接続してもCt値が上がるので同様の作用効
果を得ることができる。
定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種
々の変更が可能である。
すグラフ
化して示す図である。
ク図である。
電解槽で製造される滅菌液の濃度制御の流れを示すフロ
ーチャートである。
略化して示す図である。
Claims (7)
- 【請求項1】被処理水を貯留する水槽と、 少なくとも2枚の電極板からなる電極組に通電して電気
分解を行う第1の電解槽と、 この第1の電解槽内に塩素イオンを含み且つ電気化学反
応を促進する作用を有する電解質溶液を満たした状態
で、上記電極組に通電して電解質を電解処理すること
で、滅菌作用を有する滅菌液を製造すると共に、製造し
た滅菌液を前記水槽に供給させる供給経路と、 前記被処理水の残留塩素濃度を測定する残留塩素センサ
と、 この残留塩素センサで測定された被処理水の残留塩素濃
度に基づき、前記水槽に供給させる滅菌液の流入量を制
御する制御手段とを備えた水処理装置において、 前記制御手段は、前記第1の電解槽で製造される滅菌液
の濃度を所定の濃度に調整する濃度調整手段を有してい
ることを特徴とする水処理装置。 - 【請求項2】請求項1に記載の水処理装置において、前
記濃度調節手段は、第1の電解槽に満たされる電解質溶
液の濃度を調整する手段を含むことを特徴とする水処理
装置。 - 【請求項3】請求項2に記載の水処理装置において、電
解質溶液を貯留するタンクと、このタンク内の電解質溶
液を第1の電解槽へ供給するための供給手段とを備え、
前記電解質溶液の濃度を調整する手段は、前記供給手段
を制御して前記第1の電解槽への電解質溶液の流入量を
調節することにより電解質溶液の濃度を調整することを
特徴とする水処理装置。 - 【請求項4】請求項3に記載の水処理装置において、前
記水槽内の被処理水を前記第1の電解槽に導く流路を更
に備え、前記電解質溶液の濃度を調節する手段は、前記
第1の電解槽に供給される電解質溶液を希釈すべく前記
水槽から第1の電解槽に導かれた被処理水の導入量を調
節することを特徴とする水処理装置。 - 【請求項5】請求項1の水処理装置において、前記濃度
調節手段は、前記電極組の通電量を制御することを特徴
とする水処理装置。 - 【請求項6】請求項1から5に記載の水処理装置におい
て、前記濃度調節手段は、電極組に流れる電流値を検知
する電流値検知手段を有し、電流値検知手段の出力に基
づき滅菌液の濃度を調整することを特徴とする水処理装
置。 - 【請求項7】請求項1に記載の水処理装置において、 少なくとも2枚の電極板からなる電極組に通電して電気
分解を行う第2の電解槽と、 被処理水を水槽から第2の電解槽に導入し、かつ第2の
電解槽内で滅菌処理後に水槽に還流させる水処理経路と
を備え、 前記第1の電解槽にて製造された滅菌液を前記第2の電
解槽より上流位置の前記水処理経路に供給させたことを
特徴とする水処理装置。
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