JP2007330899A - 濾過システムおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】再生タイミングを制御して処理水水質の悪化を防止する。
【解決手段】原水中に含まれる不純物を濾材によって除去する濾過手段２に原水ライン３と処理水ライン４とを接続した濾過システム１であって、前記濾過システム１内の水質検出手段１８と、この水質検出手段１８の検出値に基づいて、前記濾過手段２の再生動作を制御する制御手段２９とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、原水中に含まれる非溶解物などの不純物を濾材によって除去する濾過システムおよびその制御方法に関する。

原水中に含まれる非溶解物などの不純物を濾材によって除去する濾過システムとしては、たとえば地下水などに含まれる鉄分を除去し、清浄化された水を上水や産業用水として供給する除鉄システムがある（特許文献１）。また、たとえばプールや浴場などの湯水に含まれるゴミや濁質を除去し、清浄化された湯水を再利用する循環型の砂濾過システムがある（特許文献２）。

前記濾過システムは、濾過塔などの濾過手段を備えており、原水ラインを介して前記濾過手段へ原水を供給し、前記濾材によって非溶解物を捕捉する。そして、この清浄化された水を処理水ラインを介して採取するようになっている。
特開２００３−１９０９７３号公報 特許第３３５１０６６号公報

ところで、前記濾過システムにおいては、原水中から除去された非溶解物によって前記濾材が閉塞すると、非溶解物を十分に除去することができなくなって処理水水質が悪化する。そこで、前記濾材の処理能力を回復させるための再生動作を行うようにしている。

前記再生動作は、前記濾材の処理能力を超過しないように、一定の間隔で行われるようになっている。しかし、たとえば原水水質の悪化や処理水量の急増などにより、再生動作前に前記濾材が処理能力を超過するおそれがある。この場合、処理水側へ非溶解物が漏れて処理水水質が悪化する。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、再生タイミングを制御して処理水水質の悪化を防止することである。

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、原水中に含まれる不純物を濾材によって除去する濾過手段に原水ラインと処理水ラインとを接続した濾過システムであって、前記濾過システム内の水質検出手段と、この水質検出手段の検出値に基づいて、前記濾過手段の再生動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、原水中に含まれる不純物を濾材によって除去する濾過手段に原水ラインと処理水ラインとを接続した濾過システムの制御方法であって、前記濾過システム内の水質情報に基づいて、前記濾過手段の再生タイミングを制御することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、原水中に含まれる不純物を濾材によって除去する濾過手段に原水ラインと処理水ラインとを接続した濾過システムの制御方法であって、前記濾過システム内の水質情報と前記濾過手段の運転情報とに基づいて、前記濾過手段の再生タイミングを制御することを特徴とする。

さらに、請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の濾過システムの制御方法であって、処理水の貯留状態および／または処理水の使用状態に基づいて、前記濾過手段の再生タイミングを制御することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、前記制御手段が、前記水質検出手段の検出値に基づいて、再生動作が必要であるか否かを判断して再生動作を制御することにより、適切な再生タイミングで再生動作を行うことが可能となり、処理水水質の悪化を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、前記濾過システム内の水質情報に基づいて、再生動作が必要であるか否かを判断して再生タイミングを制御することにより、適切な再生タイミングで再生動作を行うことが可能となり、処理水水質の悪化を防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、前記濾過システム内の水質情報と前記濾過手段の運転情報とに基づいて、再生動作が必要であるか否かを判断して再生タイミングを制御することにより、適切な再生タイミングで再生動作を行うことが可能となり、処理水水質の悪化を防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、処理水の貯留状態および／または処理水の使用状態に基づいて、再生動作が可能であるか否かを判断して再生タイミングを制御することにより、適切なタイミングで再生動作を行うことができる。

つぎに、この発明の実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
（第一実施形態）
まず、この発明の第一実施形態について説明する。図１は、この発明に係る濾過システムの第一実施形態の構成を示す概略的な説明図である。

図１に示す濾過システム１は、濾過手段２と、この濾過手段２へ原水を供給する原水ライン３と、前記濾過手段２からの処理水を採取する処理水ライン４とを備えている。

前記濾過手段２は、非溶解物などの不純物として原水中に含まれる鉄分を主として除去する除鉄手段であり、前記濾過システム１は、除鉄システムとして構成されている。そして、前記濾過手段２は、アンスラサイト，濾過砂などの濾材（図示省略）によって濾過を行う塔式の濾過部５と、コントロールバルブ６とを備えている。ここにおいて、前記濾過手段２は、前記濾材にマンガンゼオライトなどを使用することで、除マンガン能力を備えていてもよい。

前記コントロールバルブ６には、前記原水ライン３と前記処理水ライン４とが接続されており、前記コントロールバルブ６を介して前記濾過部５へ供給された原水に含まれている鉄分が前記濾材で除去され、この水が前記コントロールバルブ６を介して前記処理水ライン４へ流れるようになっている。

さらに、前記コントロールバルブ６には、排水ライン７が接続されている。この排水ライン７からは、後述する再生動作の際に、逆洗および水洗に用いられた水が排出されるようになっている。

前記原水ライン３には、原水供給ポンプ８が設けられており、この原水供給ポンプ８の下流側には、鉄分および懸濁物質の除去に使用する薬剤の薬注手段として、酸化剤添加手段９および凝集剤添加手段１０が接続されている。さらに、この凝集剤添加手段１０の下流側の前記原水ライン３には、原水バルブ１１が設けられている。

前記酸化剤添加手段９は、酸化剤供給ライン１２を介して前記原水ライン３と接続された酸化剤貯留部１３を備えている。この酸化剤貯留部１３には、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウム溶液が貯留されている。この次亜塩素酸ナトリウム溶液は、前記酸化剤供給ライン１２に設けられた酸化剤供給ポンプ１４によって、前記原水ライン３へ添加されるようになっている。そして、前記原水ライン３へ添加された次亜塩素酸ナトリウム溶液により、原水中に含まれる鉄分が酸化されて不溶性の水酸化第二鉄（Ｆｅ（ＯＨ）_３）となり、この水酸化第二鉄が前記濾過手段２によって除去されるようになっている。

前記凝集剤添加手段１０は、凝集剤供給ライン１５を介して前記原水ライン３と接続された凝集剤貯留部１６を備えている。この凝集剤貯留部１６には、凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）溶液が貯留されている。このポリ塩化アルミニウム溶液は、前記凝集剤供給ライン１５に設けられた凝集剤供給ポンプ１７によって、前記原水ライン３へ添加されるようになっている。そして、前記原水ライン３へ添加されたポリ塩化アルミニウム溶液により、原水中に含まれる懸濁物質（たとえば、有機物やシリカなどのコロイド状物質）が荷電中和作用によって凝集物となり、この凝集物が前記濾過手段２によって除去されるようになっている。

前記処理水ライン４には、水質検出手段１８と給水バルブ１９とが設けられている。前記水質検出手段１８は、試料水導入ライン２０を介して前記処理水ライン４と接続されて処理水の濁度または色度を検出するものであり、たとえば特願２００５−３４７４０５号に記載された光学計測装置である。この光学計測装置は、その詳細構成については図示省略するが、測定セルに設けられた測定室内の試料水へ発光素子からの光を第一導光部を通じて照射するとともに、試料水からの光を第二導光部を通じて受光素子で検出する光学計測装置であって、前記測定セルに形成され、前記試料水導入ライン２０から流入した試料水を前記測定室へ導入し，あるいは前記測定室から導出する流路部と、前記測定セルに装着され、前記流路部を開閉する流通制御部と、前記測定セルと接続され、前記測定室と連通するフィルタ部とを備えて構成されている。このように構成することで、試料水の採取機構および前記各導光部における光透過窓を洗浄するための清浄水の生成機構が一体化されたコンパクトな光学計測装置を実現することができ、また清浄水の供給圧力を低下させることなく、ノズル洗浄を行うことのできる光学計測装置を実現することができるようになっている。そして、この結果、現場への取り付けやメンテナンスなどを短時間で行うことができ、さらには前記光透過窓に付着した汚れ成分を効果的に除去して所定の測定精度を維持することができるようになっている。

前記処理水ライン４の下流側には、水位センサ２１を備えた処理水貯留部２２が接続されている。この処理水貯留部２２には、処理水配給ポンプ２３が設けられた処理水配給ライン２４が接続されている。

また、前記処理水貯留部２２は、前記原水バルブ１１の下流側の前記原水ライン３と逆洗水供給ライン２５で接続されている。この逆洗水供給ライン２５には、前記処理水貯留部２２側から順に逆洗水供給ポンプ２６と逆洗バルブ２７とが設けられている。そして、逆洗工程および水洗工程を含む公知の方法で行われる再生動作の前記逆洗工程のとき、前記逆洗バルブ２７が開状態とされ、前記逆洗水供給ポンプ２６によって前記処理水貯留部２２内の処理水が前記濾過手段２の上流側へ供給されるようになっている。

前記コントロールバルブ６，前記原水供給ポンプ８，前記原水バルブ１１，前記酸化剤供給ポンプ１４，前記凝集剤供給ポンプ１７，前記水質検出手段１８，前記給水バルブ１９，前記水位センサ２１，前記処理水配給ポンプ２３，前記逆洗水供給ポンプ２６および前記逆洗バルブ２７は、信号線２８，２８，…を介して制御手段２９と接続されている。この制御手段２９は、前記濾過手段２への通水を制御するようになっている。また、前記制御手段２９は、前記水質検出手段１８から前記信号線２８を介して入力された信号に基づいて、前記再生動作を制御するようになっている。

さて、前記濾過システム１では、予め設定された時間になったとき、または前記水位センサ２１により、前記処理水貯留部２２内の水位が所定の給水開始水位以下となったことが検出されたとき、前記制御手段２９によって、前記原水供給ポンプ８を作動させるとともに、前記原水バルブ１１および前記給水バルブ１９を開状態に設定し、所定の設定流量で前記濾過手段２へ原水を供給し通水を開始する。このとき、前記逆洗バルブ２７は、閉状態に設定される。同時に、前記制御手段２９は、前記酸化剤供給ポンプ１４および前記凝集剤供給ポンプ１７も作動させることにより、前記酸化剤貯留部１３内の次亜塩素酸ナトリウム溶液と前記凝集剤貯留部１６内のポリ塩化アルミニウム溶液とを、前記原水ライン３へそれぞれ添加する。

前記原水ライン３へ次亜塩素酸ナトリウム溶液を添加すると、原水中の鉄分が酸化されて不溶性の水酸化第二鉄となる。また、前記原水ライン３へポリ塩化アルミニウム溶液を添加すると、原水中に含まれる懸濁物質（たとえば、有機物やシリカなどのコロイド状物質）が荷電中和作用によって凝集物となる。そして、水酸化第二鉄および凝集物を含む原水が、前記コントロールバルブ６を介して前記濾過部５へ流入すると、前記濾材（図示省略）によって水酸化第二鉄および凝集物が捕捉されて除去され、この水が前記コントロールバルブ６を介して前記処理水ライン４へ流出する。前記処理水ライン４へ流出した処理水は、前記処理水貯留部２２に貯留される。

前記濾過システム１の運転時には、前記水質検出手段１８によって所定の検出サイクル（たとえば、数時間ごと）で処理水の濁度または色度の検出を行い、その検出結果は前記信号線２８を介して前記制御手段２９へ入力される。前記制御手段２９は、前記水質検出手段１８の検出値に基づいて、前記濾過手段２の再生動作を制御する。

前記制御手段２９は、前記濾過手段２の前記再生動作の制御として、再生タイミングの制御を行う。この再生タイミングの制御は、前記制御手段２９が、前記水質検出手段１８の検出値に基づいて、前記再生動作が必要であるか否かを判断することにより行う。前記制御手段２９は、前記水質検出手段１８の検出値が所定値以上であるとき、前記再生動作が必要であると判断する。そして、前記制御手段２９は、前記再生動作が必要であると判断したとき、前記再生動作を開始する。

前記制御手段２９は、前記再生動作が必要であると判断したとき、さらに前記処理水貯留部２２の貯留状態および／または処理水の使用状態に基づいて、前記再生動作が可能であるか否かを判断し、可能であると判断したとき、前記再生動作を開始するようにしてもよい。

前記処理水貯留部２２の貯留状態は、前記水位センサ２１からの水位検出信号によって把握される。また、処理水の使用状態は、前記処理水配給ポンプ２３からの運転信号によって把握される。前記制御手段２９は、前記処理水貯留部２２の水位が所定水位以上であるという条件、および処理水の使用状態が少ない状態または全く使用されていない状態であるという条件のいずれかまたは両方を満たしたとき、前記再生動作が可能であると判断する。

ここで、処理水の使用状態は、前記処理水配給ライン２４にフロースイッチ（図示省略）を設け、このフロースイッチの信号から把握してもよい。また、処理水が使用される時間帯が決まっているような場合には、処理水が使用されない時間帯を前記制御手段２９に記憶させておき、この時間帯のとき前記再生作動が可能であると判断するようにしてもよい。

前記再生動作においては、前記制御手段２９により、前記給水バルブ１９を閉状態に設定した後、前記逆洗工程を行い、その後前記水洗工程を行う。前記制御手段２９は、前記逆洗工程時には、前記原水供給ポンプ８を停止させるとともに、前記原水バルブ１１を閉状態に設定する。そして、前記コントロールバルブ６を切り替えた後、前記逆洗水供給ポンプ２６を作動させるとともに、前記逆洗バルブ２７を開状態に設定して、前記処理水貯留部２２の処理水を前記濾過手段２の上流側へ供給することにより、この処理水を逆洗水として前記濾過部５へ供給する。また、前記水洗工程時には、前記制御手段２９は、前記逆洗水供給ポンプ２６を停止させるとともに、前記逆洗バルブ２７を閉状態に設定する。そして、前記コントロールバルブ６を切り替えた後、前記原水供給ポンプ８を作動させるとともに、前記原水バルブ１１を開状態に設定して、原水を洗浄水として前記濾過部５へ供給する。逆洗および水洗に用いられた水は、前記コントロールバルブ６を介して前記排水ライン７から系外へ排出される。

前記濾過システム１によれば、前記水質検出手段１８の検出値に基づいて、再生動作が必要であるか否かを判断して再生タイミングを制御することにより、適切な再生タイミングで再生動作を行うことが可能となり、処理水水質の悪化を防止することができる。

また、処理水の貯留状態および／または処理水の使用状態に基づいて、再生動作が可能であるか否かを判断して再生タイミングを制御することにより、適切なタイミングで再生動作を行うことができる。

（第二実施形態）
つぎに、この発明の第二実施形態について説明する。図２は、この発明に係る濾過システムの第二実施形態の構成を示す概略的な説明図である。図２において、図１に示す前記第一実施形態の濾過システム１と同一の構成については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図２に示す濾過システム３０では、前記水質検出手段１８は、第一試料水導入ライン３１を介して前記原水ライン３と接続されるとともに、第二試料水導入ライン３２を介して前記処理水ライン４とも接続されている。前記第一試料水導入ライン３１および前記第二試料水導入ライン３２には、第一試料水導入バルブ３３および第二試料水導入バルブ３４がそれぞれ設けられている。これらの第一試料水導入バルブ３３および第二試料水導入バルブ３４は、前記制御手段２９と前記信号線２８，２８を介してそれぞれ接続されている。そして、前記制御手段２９により、前記第一試料水導入バルブ３３および前記第二試料水導入バルブ３４が開閉制御され、前記水質検出手段１８への試料水としての原水または処理水の導入が切り替えられるようになっている。

また、前記処理水ライン４には、流量センサ３５が設けられている。この流量センサ３５は、前記信号線２８を介して前記制御手段２９と接続されている。

さて、前記濾過システム３０では、前記水質検出手段１８によって検出された原水の濁度または色度と、前記濾過手段２の運転情報とに基づいて、前記濾過手段２の再生タイミングを制御する。具体的には、前記制御手段２９は、まず原水の濁度または色度と、前記濾過手段２への積算通水量（すなわち、前記流量センサ３５により計測される積算通水量）との積から、前記濾過部５への不純物流入量を算出し、この不純物流入量と所定の最大許容不純物流入量とを比較する。ここで、前記最大許容不純物流入量は、前記濾過部５における前記濾材（図示省略）の充てん量に基づいて前記制御手段２９に設定されるものであり、この最大許容不純物流入量を超えると、前記濾過部５は処理能力を超過する。したがって、前記制御手段２９は、算出された不純物流入量が、前記最大許容不純物流入量に達していれば、前記再生動作が必要であると判断し、前記再生動作を開始する。

また、前記制御手段２９は、前記再生タイミングのバックアップ制御として、前記水質検出手段１８によって検出された処理水の濁度または色度が、所定濁度または所定色度を超えたとき、前記再生動作が必要であると判断し、前記再生動作を開始する。

ここで、前記制御手段２９は、前記第一実施形態と同様に、前記再生動作が必要であると判断したとき、さらに前記処理水貯留部２２の貯留状態および／または処理水の使用状態に基づいて、前記再生動作が可能であるか否かを判断し、可能であると判断したとき、前記再生動作を開始するようにしてもよい。

以上説明した前記濾過システム３０によっても、前記第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

つぎに、前記第二実施形態の変形例について説明する。この変形例については、具体的な図示を省略する。この変形例では、前記濾過システム３０は、前記水質検出手段１８によって検出された原水の濁度または色度と、前記濾過手段２の運転情報とに基づいて、前記濾過手段２の再生タイミングを制御するものであるが、前記濾過手段２の運転情報として、積算通水時間を用いる。すなわち、単位時間当たりの前記濾過手段２への通水量が一定であるとみなせば、前記濾過手段２への積算通水量の代わりに積算通水時間を用いることができ、この積算通水時間と原水の濁度または色度との積から前記濾過部５への不純物流入量を算出することができる。ここで、前記積算通水時間としては、たとえば前記給水バルブ１９の積算開弁時間を用いることができる。したがって、前記制御手段２９は、前記給水バルブ１９の積算開弁時間と原水の濁度または色度との積から、前記濾過部５への不純物流入量を算出し、この不純物流入量が前記最大許容不純物流入量に達していれば、前記再生動作が必要であると判断する。

以上、この発明を前記各実施形態に基づいて説明したが、この発明は、前記実施形態に限られるものでないことはもちろんである。たとえば、前記濾過手段２は、アンスラサイト，濾過砂などから形成された濾材（図示省略）によってゴミなどを除去する砂濾過手段であってもよい。この場合、前記濾過手段２へ供給される原水を次亜塩素酸ナトリウム溶液などの殺菌剤によって殺菌するために、前記酸化剤添加手段９の位置に、図示しないが、殺菌剤貯留部と殺菌剤供給ポンプと殺菌剤供給ラインとを備えた殺菌剤添加手段が設けられる。また、この発明は、循環型の砂濾過システムに適用してもよい。

この発明に係る濾過システムの第一実施形態の構成を示す概略的な説明図である。 この発明に係る濾過システムの第二実施形態の構成を示す概略的な説明図である。

符号の説明

１，３０ 濾過システム
２ 濾過手段
３ 原水ライン
４ 処理水ライン
１８ 水質検出手段
２９ 制御手段

Claims (4)

1. 原水中に含まれる不純物を濾材によって除去する濾過手段に原水ラインと処理水ラインとを接続した濾過システムであって、
   前記濾過システム内の水質検出手段と、この水質検出手段の検出値に基づいて、前記濾過手段の再生動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする濾過システム。
2. 原水中に含まれる不純物を濾材によって除去する濾過手段に原水ラインと処理水ラインとを接続した濾過システムの制御方法であって、
   前記濾過システム内の水質情報に基づいて、前記濾過手段の再生タイミングを制御することを特徴とする濾過システムの制御方法。
3. 原水中に含まれる不純物を濾材によって除去する濾過手段に原水ラインと処理水ラインとを接続した濾過システムの制御方法であって、
   前記濾過システム内の水質情報と前記濾過手段の運転情報とに基づいて、前記濾過手段の再生タイミングを制御することを特徴とする濾過システムの制御方法。
4. さらに、処理水の貯留状態および／または処理水の使用状態に基づいて、前記濾過手段の再生タイミングを制御することを特徴とする請求項２または３に記載の濾過システムの制御方法。

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