JP2007275856A - 浄水化ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 雨水、地下水、湖沼および公共の上水を受水槽に貯水し、これに本発明の浄水化ユニットを取り付け、活性飲料水に変える浄化装置を提供するもので、天然の安価な資材を使って大量の水を短時間で処理する方法、および装置がなかった。
【解決手段】 本発明は粘土鉱物と竹炭からなる活性複合物質をろ過材に充填の浄水塔、ろ過器、ポンプおよび滅菌器とで構成された浄水化ユニットである。雨水、河川水、地下水など貯水した受水槽に、本発明の浄水化ユニットを取り付け、繰り返し浄水塔を循環通過することにより水中の不純物質を吸着、分解除去すると共に、竹炭の有効なミネラル分を微量水中に溶解せしめ活性ミネラル水として供する。また、飲料水として供する場合、端末設置の滅菌器を通過させ供する。２価３価鉄塩で処理した粘土鉱物と竹炭との活性複合物質充填の浄水塔内に原水を循環し、水中の有害物質を取り除き活性ミネラル水に、また、滅菌により飲料用に供給できる装置の開発である。
【選択図】図１

Description

本発明は、受水槽に貯水の雨水、河川水、地下水および水道水などを、活性複合資材をろ過材とする浄化塔でもって有害物質を除去して良質の飲料用水、天然水を得るための浄水化ユニットに関するものである。

河川水、湖沼、および地下水など、水資源を飲料として公共の浄水施設で飲料水に浄化している。近年これら水源が、工業、農業および生活排水からの化学物質汚染が憂慮され、ろ過資材を含む、高度の浄水化技術、処理方法が求められる。近年、飲料用水はカルキ臭い水道水から市販のペットボトル水にシフトしてきた。雨水、河川水および公共水道など水源を浄化処理し、水中の汚染物質を極力除去し安全安心、かつ美味しい水造りが必要である。

また、降雨量の少ない地域や、河川水の少ない離島、山岳地帯など、降雨時に備蓄し貴重な水を受水槽に貯水しこれを浄化し良質の飲料水に仕上げることも必要である。

また、降雨の少ない時、水道水を補完的に一定水量受水槽に貯え、浄化して遊離塩素および上水中のトリハロメタンほか不純物質を除去し、降雨時には、もっぱら雨水を浄水化すれば水資源の有効利用となる。本発明は、多種の水源を受水槽に貯水し効率的に活用する上での浄化装置を提供するものである。

解決しようとする課題は、雨水、地下水、河川水および公共の上水などを水源に受水槽に貯め、この貯水を浄化ユニットでもって安心安全の水に変えることにある。水道水は公共の上水施設のものであり、水質基準内で問題はない。しかしながら渇水の夏場など、基準内といえども水質の良否は、味覚に対する敏感さから問題視されることがあり、地域によっては活性炭などによる高度処理が行われる。また、自衛対策に簡易の浄水器など設置して対応することもあるが、一度に数１００リットル、あるいは１立方メートル以上の単位で大量、かつ経済的に、浄化できる有効な手段がなかった。本発明の浄化ユニットを受水槽に接続して使用すれば、この容量分たえず安全安心の良質の水の確保ができるのである。

本発明は粘土鉱物と竹炭からなる活性複合物質を充填の浄水塔、ろ過器、循環ポンプおよび滅菌器とで構成された浄水化ユニットである。雨水、地下水など貯水した受水槽にこの浄水化ユニットを取り付け、繰り返し浄水塔を循環通過することにより水中の不純物質を吸着、分解除去すると共に、竹炭のミネラル分が微量水中に溶解することにより活性ミネラル水になる。また、飲料水は端末の滅菌器を通過させ殺菌処理して供する。即ち、受水槽に本発明の浄水化ユニットを取り付け、運転操作により簡単に活性ミネラル水、および無菌の飲料水に仕上る。

本発明の主要構成の浄化塔の充填材は、２価３価鉄塩処理した粘土鉱物と竹炭細粒と混合ないし竹炭粒に粘土鉱物を被覆して、高温弱酸化雰囲気下焼結した活性複合物であり、粘土鉱物に対し竹炭が重量で１０〜３０％混合の混合複合材と、竹炭粒表面に粘土鉱物層を被覆した被覆複合材との２種からなる。これらを１種および２種充填した浄水塔、ろ過器、循環ポンプおよび滅菌器とからなる浄水ユニットで循環処理することにより、水中有害物質を短時間で取り除くと同時に竹炭からミネラル分が溶け出し、まろやかな活性ミネラル水に仕上がる。

活性複合物質は、混合複合材、被覆複合材との２種でこの間に、水中不純物質の吸着、分解除去性能に殆ど差が無いが、水のクラスターを小さくする作用で混合複合材が、ミネラル分溶出の点で被覆複合材が少し優れている。したがって、浄水塔に充填ろ過材は単一、および組み合わせいずれも使用できる。複合材中の竹炭は焼結時、９００〜９５０℃炭酸ガスおよび水蒸気雰囲気下で焼結処理される関係もあり、吸着力、遠赤外線放射能の一段と高い活性炭に変わる。活性炭機能付加により、嫌気性菌の繁殖が抑制でき腐敗し難い活性水に変わる。さらに、竹炭の身体によいカリウムなどが適度に溶け出すこと、また、雨水や、浄水で塩素濃度の高い水は、酸性を呈するが、活性複合物質で処理することにより、竹炭のミネラル分で中和されアルカリ側にシフトし、酸化還元電位の低い水となる。

多種な水源を受水槽に貯水し、これに本発明のユニットを取り付け運転により短時間で高度な浄水に変えることを確認し完成した。
このユニットの構成は浄水塔、ポンプ、ろ過器、滅菌器および飲料水供給口、活性ミネラル水供給口からなるもので、系外の受水槽とは吸込配管、ポンプ、ろ過器、浄水塔、および吐出配管を通じ受水槽と連結している。即ち、浄化ユニットと受水槽とは配管により一体化している。この浄水化ユニットを受水槽に接続してポンプを作動することにより受水槽内の水が、浄水塔に繰り返し送り込まれ浄水塔に充填した活性複合物質でもって不純物質を吸着、分解により除去され活性浄水となる。滅菌器は塩素系のもので、飲料水取り出し時に自動的に添加され無菌となる。また、貯水は配管を通じ受水槽、ポンプ、ろ過器および浄水塔の経路で繰り返し循環移動し、浄化活性された良質の天然水並みに変わり生活用水として使用できる。

浄水塔は少なくとも１塔以上であり、ろ過資材の取替え、資材の組み合わせを考慮すると２塔以上が好ましい。運転しながら資材を交換することもあり、メンテナンス上から複数塔装備することが好ましい。

浄水塔に充填の活性複合物質量は、受水槽の水量１００ｌ、に対し目安として１．０ｋｇの割合であり、また、ポンプ循環する水量は、時間あたり、受水槽の容量と同量が一般目安である。但し、使用水量が多いとき循環水量を上げる必要があり、この時はポンプ吐出側のバルブ調整操作により行う。

活性複合物質の耐久性は、受水槽の水源の汚染度により異なるが、砂ろ過など事前処理した水源、水道水などの場合約１年である。耐久性判定は簡易手段としてｐＨ、遊離塩素濃度、および酸化還元電位測定によりチェックを行う。なお、劣化した活性複合物質は、高圧水洗浄後、弱酸化雰囲気で高温熱処理し再生でき、経費節減できことも確認した。

本発明は、活性化複合物質をろ過材の性能、除菌を基軸に浄化ユニットの各装備の配置、配管レイアウト、能力計算、水質検査、経済性など試験運転を繰り返し行い完成に至った。なお、循環ポンプの動力源として太陽光発電を考えている。

本発明の浄水化ユニットは、浄水、雨水、ほか河川などの水資源として活用するもので、家庭用に設置すれば、渇水時も安全な自家用水として存分に使用できる。また、災害時ライフラインが破損した、給水不可の際にも有効な手段となる。さらに、水の少量が制限される山の家、プール、離島、夏場渇水の地域、ゴルフ場の山水、大型公共施設の給水に有効である。
活性複合資材は、吸着作用のみならず、硬質で遠赤外線を放出し効果維持能力も高く、約１年間機能維持でき再生も可能で、管理も簡単で、費用対効果も高い。

家庭用の飲料水供給施設の場合、１例として、雨水を受水槽に取り込み浄水化ユニットで浄化して利用する。受水槽容積は大きいほど良いが１〜３立方メートルは必要と考える。また、降雨の少ないときを考え、予備の貯水槽を持つこと、および受水槽に浄水配管しておくことが好ましい。受水槽の設置場所として、地下、駐車場の下などを土地の有効利用を考えたい。

図１は、雨水を原水に使った、本発明装置の系統図であって、３は予備の貯水槽、４は受水槽、６はポンプ、１０はろ過器、１２は主要機能の浄水塔、１７は滅菌器である。また、２０は飲料水供給口、２３は活性水供給口からなる。

以下、１の原水入り口から２０の飲料水供給口、および２３の活性水供給口に至る、浄化過程を説明する。

１は樋を通じ予め砂ろ過などによって除塵の雨水が、３の貯水槽に入り、次いで貯水槽と連結している４の受水槽に入る。なお、渇水時非常用として４の受水槽には２４の上水供給口を供えている。受水槽は、５、７、９、１１、１３、１４、１５の配管を通じ、この間設置の６のポンプ、８のバルブ、１０のろ過器、１２の浄化塔を経て受水槽に繰り返し循環し、雨水中の不純物質が吸着、分解し受水槽の貯水は本発明の浄水塔によって浄化される。飲料水は、配管１６、１８、を経て、１７の滅菌器を介して、１９のバルブ操作で、２０より供給できる。また浄化された活性水は、１３、２１の配管経路でもって、２２のバルブ操作でもつて２３より供給できる。

雨水容量２立方メートル貯水の受水槽に本発明の、浄水化ユニットを設置し運転操作した例に基づき以下説明する。
浄水化ユニットの各装備の仕様および内容は、循環用ポンプは電気容量２００ワット、ろ過器はカートリッジタイプ３μ、除菌器は吐出量最大５０リットル／分の次亜塩素酸ソーダ自動添加、浄水塔は３本直列、その材質内容は、１本当り、口径１００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ塩ビ製パイプからなり、浄水塔には竹炭粒２０％重量混合の複合混合資材５ｋｇ／本を２本および被覆複合資材５ｋｇ／本、を充填セットしたものを使用した。なお、浄水塔３本の資材配列は、繰り返し循環するので、順番の規定はないが被覆複合資材を充填した浄水塔を先頭に、以下複合混合資材の順に配列した。

以上の仕様および内容で、浄水塔を通過する時間当たりの水量を受水槽容量と同等で循環運転し、経過時間毎の、濁度、ｐＨ、酸化還元電位、およびカリウム濃度水質検査を行った。さらに、６時間、１２時間、２４時間経過毎の大腸菌検査を行った。
その結果、濁度は問題なく基準値２度以下、ｐＨは原水６．４、１時間後７．２、２時間後７．９、と上昇し２４時間後ｐＨ８．５で安定した。酸化還元電位は原水３５０〜４３０ｍｖ、１時間後２８０〜３２０ｍｖ、２時間後２１０〜２７０ｍｖと低下、２４時間後２００ｍｖ前後で安定した。
また、カリウム濃度は原水０．９ｍｇ／Ｌ、１時間後、９．４ｍｇ／Ｌ、２時間後１４．３ｍｇ／Ｌ ２４時間後１８．６ｍｇ／Ｌと、カリウム濃度は上昇した。
さらに、大腸菌は原水、および１時間後は検出、２時間以降は、不検出であった。
大腸菌、および一般細菌に関して、滅菌器で遊離塩素濃度０．２ｐｐｍに設定し、滅菌したところ、大腸菌は原水、および１時間後いずれも不検出であった。また、一般細菌については、原水では３５０個／ｍＬであったが、１時間後は、飲料水基準値、１００個／ｍＬ以下であった。

次に、公共水道の上水中の塩素滅菌を想定し、あらかじめ滅菌器により遊離塩素濃度を高めの０．５ｐｐｍとしたものを受水槽に２立方メートル貯水して、同一の装置、条件でもって循環運転し、水中の遊離塩素、および総トリハロメタンの時間毎の変化を調べた。
その結果、初期の遊離塩素濃度０．４１ｐｐｍ、総トリハロメタン濃度０．０２３ｐｐｍ、１時間後塩素濃度０．１０ｐｐｍ、総トリハロメタン濃度０．０１３ｐｐｍ、２時間後塩素濃度０．０６ｐｐｍ、総トリハロメタン濃度０．００７４ｐｐｍであつた。なお、６時間、および２４時間後の遊離塩素濃度、総トリハロメタン濃度は殆ど検出できなかった。

以上、実施例の通り本発明の浄水化ユニットを使用して短時間に雨水を飲料水に、またカルキ臭のある水道水から遊離塩素、および有害な総トリハロメタンを簡単に除去できる。

降雨時工場の屋根から採取できる水量は、莫大であり、生活用水、飲料水はもちろんのこと、高度な工業用水としての利用は製品品質管理の点からも意義がある。また、費用、対効果についても、設備のイニシャルコストはかかるものの、浄化資材は約一年間の交換頻度でよく、かつ再生も可能で経済的である。また本浄水化ユニットは、渇水期、および天災でライフラインが止まる時を想定すれば、河川水、湖沼水を水源に、飲料水に変えることも可能である。

図１は、本発明の装置の一例を示す系統図である。

Claims (2)

1. 受水槽の貯水を給水口と注水口とを配管を通じてなる槽外に設置した浄水化ユニットを経由して繰り返しポンプによる水循環でもって浄水化するにおいて、２価３価鉄塩処理した粘土鉱物と竹炭粒との混合複合物、ないし竹炭粒に粘土鉱物を被覆した被覆複合物を焼結した活性複合物質類を１種ないし２種をろ過材として充填した浄水塔と、ろ過器、循環ポンプ、浄化水給水口、滅菌器、および飲用水給水口とを配管でもって配備した構成から成ることを特徴とする浄水化ユニット
2. 受水槽の貯水を給水口と注水口とを配管を通じてなる槽外に設置した浄水化ユニットを経由して繰り返しポンプによる水循環でもって浄水化するにおいて、活性複合物質を充填した浄水塔が少なくとも２基以上の構成から成ることを特徴とする特許請求範囲第１項記載の浄水化ユニット

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