JP2009056357A - Water purification unit, water purification apparatus, and water purification system - Google Patents
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Description
本発明は、山間部などで好適に使用される浄水ユニット、浄水装置、および浄水システムに関するものである。 The present invention relates to a water purification unit, a water purification device, and a water purification system that are suitably used in mountainous areas.
日本国内では、都市部全般にわたり上水道の設置がほぼ行き渡っている。この上水道用の浄水設備としては、原水中の浮遊粒子を凝集剤により凝集処理する凝集反応槽と、凝集反応槽で生じた処理水中の汚泥を濾材により濾過する濾過槽と、濾過槽からの処理水中の油分や有害成分を活性炭により吸着除去する活性炭槽とを備えた設備が知られている。かかる都市部向けの浄水設備は大規模であり広い敷地に建設されている。この浄水設備における水の流通方向は概ね横方向であり、流速は120〜150m/日と高速である。このような浄水設備に関連した設備が、例えば下記の特許文献1に開示されている。 In Japan, the installation of waterworks is almost prevalent throughout urban areas. The water purification equipment for the water supply system includes an agglomeration reaction tank for aggregating the suspended particles in the raw water with an aggregating agent, a filtration tank for filtering the sludge in the treated water generated in the agglomeration reaction tank, and a treatment from the filtration tank. There is known a facility equipped with an activated carbon tank that adsorbs and removes oil and harmful components in water by activated carbon. Such water purification facilities for urban areas are large and constructed on a large site. The flow direction of the water in this water purification facility is generally horizontal, and the flow rate is as high as 120 to 150 m / day. Equipment related to such water purification equipment is disclosed in, for example, Patent Document 1 below.
ところで、山間部などの過疎地のように住居が点在している地域では上水道設備を利用していないところが多い。これは、上水道用の浄水設備が大規模になる一方で住民の数が少ないことと、広い設備面積を必要としながら山間部などでは狭い土地しかないことが原因である。そのため、当該地区の住民はやむなく井戸水を飲料水および生活用水として使用してきた。井戸水は気候により水質が変化するが、水質が多少悪化した場合でも使用せざるを得なかった。
他方で、塩素でも殺せないクリープトスポリジウム(病原性微生物)が井戸水などを用いるうえで厄介となっている。このクリープトスポリジウムは濁度成分である泥に付着しており、水中の濁度成分の減少がクリープトスポリジウムの除去につながることが知られている。
By the way, there are many places where water supply facilities are not used in areas where houses are scattered, such as depopulated areas such as mountainous areas. This is due to the fact that the water purification facilities for waterworks are large, while the number of residents is small, and that there is only a small land in the mountainous area while requiring a large facility area. For this reason, the residents of the area have inevitably used well water as drinking water and domestic water. Although the water quality of well water varies depending on the climate, it must be used even when the water quality deteriorates somewhat.
On the other hand, creepsporidium (pathogenic microorganisms) that cannot be killed by chlorine is troublesome when using well water. It is known that this creepsporidium adheres to mud, which is a turbidity component, and a decrease in the turbidity component in water leads to the removal of creepsporidium.
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成でありながら濁度成分を除去して浄水を得ることのできる浄水ユニット、浄水装置、および浄水システムの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and provides a water purification unit, a water purification device, and a water purification system capable of obtaining purified water by removing turbidity components with a simple configuration. With the goal.
上記目的を達成するために、本発明に係る浄水ユニットは、水中で垂れ下がる多数の可撓性毛材をブラシ基台に垂設した構成にしてある。 In order to achieve the above object, the water purification unit according to the present invention has a configuration in which a large number of flexible bristle materials that hang down in water are suspended from a brush base.
また、本発明に係る浄水装置は、請求項1に記載の浄水ユニットと、水入口部と水出口部を有する処理水槽とを備えてなり、密集する多数の可撓性毛材が水入口部と水出口部との間の通水路を通水自在に塞ぐように浄水ユニットが処理水槽に設置されているものである。 Moreover, the water purification apparatus which concerns on this invention is equipped with the water purification unit of Claim 1, and the treated water tank which has a water inlet part and a water outlet part, and many flexible bristle materials densely have a water inlet part. A water purification unit is installed in the treated water tank so as to freely block the water passage between the water outlet and the water outlet.
そして、前記構成の浄水装置において、処理水槽の通水路の底面が通水方向下流側上向きに傾斜して形成され、当該通水路の底面に多数の可撓性毛材が接するものである。 And in the water purifier of the said structure, the bottom face of the water passage of a treated water tank is inclined and formed in the water flow direction downstream upper direction, and many flexible bristle materials contact the bottom face of the said water flow path.
更に、本発明に係る浄水システムは、請求項2または請求項3に記載の浄水装置と、浄水装置により処理された処理水を濾過する濾過砂を内蔵する砂濾過装置とを備えて成るものである。
Furthermore, the water purification system according to the present invention comprises the water purification device according to
本発明に係る浄水ユニットは、水中で垂れ下がる多数の可撓性毛材をブラシ基台に垂設してあるので、被処理水中の濁度成分を可撓性毛材間で捕捉して被処理水の濁度を下げる機材として用いることができる。しかも、構成が簡単であるから製造が容易であり安価に提供され得る。 Since the water purifying unit according to the present invention has a large number of flexible bristle materials hanging down in water on the brush base, the turbidity component in the water to be treated is captured between the flexible bristle materials to be treated. It can be used as equipment to reduce water turbidity. In addition, since the configuration is simple, manufacturing is easy and it can be provided at low cost.
また、本発明に係る浄水装置では、前記した浄水ユニットの多数の可撓性毛材が処理水槽水の通水路を通水自在に塞ぐように設けられているので、多数の可撓性毛材は、処理水槽に流入した被処理水が通過する際に濁度成分を捕捉し被処理水の濁度を下げて浄水を得ることができる。 Moreover, in the water purifier which concerns on this invention, since many flexible bristle materials of the above-mentioned water purification unit are provided so that the water flow path of a treated water tank water may be freely plugged, many flexible bristle materials are provided. Can capture purified turbidity components when the treated water that has flowed into the treated water tank passes and lower the turbidity of the treated water to obtain purified water.
そして、前記浄水装置において、傾斜した通水路の底面に多数の可撓性毛材が接するようにしたものでは、可撓性毛材間で捕捉されたのちに可撓性毛材から離脱した濁度成分が通水路の底面上に落下して堆積するので、可撓性毛材が一定以上の濁度成分捕捉能力を長期間にわたって保持することができる。また、可撓性毛材の下流側から上流側に向けて逆洗水を流すことにより、可撓性毛材および底面に溜まった濁度成分が上流側へ洗い流されるので、可撓性毛材を繰り返し使用することができる。 In the water purifier, in the case where a large number of flexible bristle materials are in contact with the bottom surface of the inclined water passage, the turbidity separated from the flexible bristle material after being captured between the flexible bristle materials. Since the turbidity component falls and accumulates on the bottom surface of the water passage, the flexible bristle material can maintain a turbidity component capturing ability of a certain level or more over a long period. In addition, by flowing backwash water from the downstream side to the upstream side of the flexible bristle material, the flexible bristle material and the turbidity component accumulated on the bottom surface are washed away to the upstream side. Can be used repeatedly.
更に、本発明に係る浄水システムによれば、浄水装置で濁度低下した処理水が砂濾過装置により更に濁度を下げられるので、よりいっそう良質な浄水を得ることができる。従って、比較的遅い流速で水処理を行なうという前提で、小規模で簡単な構成でありながら良質の浄水を得ることができる。これにより、本発明の浄水システムは、山間部などの偏狭地でも設置することができ、川や井戸の水を原水として上水化することができる。 Furthermore, according to the water purification system according to the present invention, the treated water whose turbidity has been reduced by the water purification device can be further reduced in turbidity by the sand filtration device, so that even higher quality water can be obtained. Therefore, on the premise that water treatment is performed at a relatively slow flow rate, it is possible to obtain high-quality purified water with a small and simple configuration. Thereby, the water purification system of the present invention can be installed even in a narrow area such as a mountainous area, and the water of a river or a well can be used as raw water.
本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。図1は本発明の一実施形態に係る浄水システムを示す概略構成図である。
図において、この実施形態に係る浄水システム1は、谷川などに設置される取水口2と、取水口2で取り入れた川水からゴミなどを取り除く前処理槽3と、予備処理槽3でゴミなどが取り除かれた被処理水W1から濁度成分を除去する浄水装置4と、浄水装置4により濁度成分を漉し取られて得られた処理水W2を砂濾過する砂濾過装置5,5,5,5と、砂濾過装置5,5,5,5で砂濾過された処理水W3を一時貯留する中間水槽6と、中間水槽6の処理水W3を送水するポンプ7と、ポンプ7から送水された処理水W3を中空糸膜で濾過する膜濾過装置8A,8Bと、膜濾過装置8Aまたは8Bで得られた処理水W4を貯留する浄水貯槽9と、当該システムの制御を司る制御装置10とから、主として構成されている。この浄水システム1は上水生成能力が20〜30トン/日(100人未満用)の小規模装置であり、取水口2以外のシステム設置スペースは例えば前後幅が3m、左右幅が2m、高さが2.2mとコンパクトに構成されている。
The best embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is merely an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a water purification system according to an embodiment of the present invention.
In the figure, a water purification system 1 according to this embodiment includes a
この浄水システム1において、前処理槽3は、取水口2からの川水を受け入れてゴミなどを分離する1次受槽11と、1次受槽11でゴミなどが取り除かれた被処理水W1を一時貯留する2次受槽12とを備えている。前処理槽3の1次受槽11は、途中に開閉弁13を有する管路14を介して排水管路15と接続されている。前処理槽3の2次受槽12は、電磁弁16を有する管路17を介して浄水装置4の水入口部18と接続されている。管路17における電磁弁16の上流側位置から、電磁弁19を有する管路20が分岐しており、管路20の先端は浄水装置4の注水口部21と接続されている。また、2次受槽12の溢流位置は溢流管路26を介して排水管路15と接続されている。排水管路15はその一端が浄水装置4の排水口部23に接続され他端が例えば元の谷川に配置される。排水管路15における排水口部23には電磁弁31が配備されている。浄水装置4の溢流口部25は溢流管路27を介して排水管路15と接続されている。
In the water purification system 1, the
浄水装置4の水出口部24は管路28を介して砂濾過装置5,5,5,5の水入側に並列接続されている。砂濾過装置5,5,5,5の各溢流位置と接続された溢流管路30の他端は排水管路15と接続されている。砂濾過装置5,5,5,5の各水出側と接続された管路29の他端は中間水槽6と接続されている。中間水槽6の溢流位置と接続された溢流管路32の他端は排水管路15と接続されている。中間水槽6と膜濾過装置8A,8Bとは、途中にポンプ7を有する管路35を介して並列接続されている。管路35におけるポンプ7の吐出側には、薬液槽33の薬液を送るポンプ34を有する投薬管路が接続されている。膜濾過装置8A手前で分岐した管路35には電磁弁36Aが介設され、膜濾過装置8B手前で分岐した管路35には電磁弁36Bが介設されている。膜濾過装置8A,8Bの各水出側と管路37の他端は浄水貯槽9と接続されている。浄水貯槽9の水出側は浄水管路38を介して蛇口などと接続されている。浄水貯槽9の溢流位置と接続された溢流管路39の他端は排水管路15と接続されている。制御装置10はCPU、メモリ、データバスなどから成る例えばマイクロコンピュータで構成され、キーボードなどから入力されたマニュアル入力信号や濁度計40から出力された検出信号に基づいて電磁弁16,19,31やポンプ7を駆動制御するようになっている。
The
前記の浄水装置4は、図2および図3に示すように、前側(通水方向(矢印F)の上流側)の通水路42と後側(通水方向下流側)の通水路43が槽内に一連に形成された処理水槽22を備えている。通水路42と連通する処理水槽22前面の下部には上記の水入口部18が設けられており、処理水槽22における通水路42の底部には排水口部23が設けられている。処理水槽22における通水路43の底面44は通水方向下流側上向きに角度θ(例えばθ=45度)傾斜して形成されている。処理水槽22における通水路43の後部に水出口部24が設けられている。処理水槽22内の水出口部24近傍には処理水W2の濁度を検出する濁度計40が配備されている。処理水槽22の後端上部には上記の溢流口部25が設けられており、底面44の前部には上記の注水口部21が設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
浄水ユニット41は、図4および図5に示すように、処理水槽22の左右上縁に架け渡される長尺寸法のブラシ基台48と、ブラシ基台48の下面に垂設される多数の毛材45,45,45,・・・とから主に構成される。ブラシ基台48の下面には多数の植設孔49,49,49,・・・が千鳥格子状に並んで形成されている。各植設孔49は同軸に形成された貫通孔50によりそれぞれブラシ基台48の上面空間と連通している。そして、例えば100本の毛材45,45,45,・・・からなる束がフィラメント中間部分で折り返され、束の折り返し部分に針金などの留め線51が通されたのち植設孔49内に引き込まれて保持される。この留め線51は千鳥状に運ばれて順次隣の貫通孔50内に装入され毛材45,45,45,・・・の束を保持する。このように保持される多数の毛材45,45,45,・・・は、鯨類のヒゲ歯のように密集した暖簾部材46を構成する。毛材45,45,45,・・・は隣合う毛材45同士が互いに接するような密集状態でブラシ基台48に植設されており水中で垂れ下がる。各毛材45は水流にそよいで自在に撓む程度の可撓性を有している。かかる可撓性は毛材45を構成する材質、毛径、および長さにより決定される。因みに、この実施形態に用いた毛材45は例えば顔料入りポリプロピレンのモノフィラメント(プライムポリマー社の製品プライムポリプロF113G、比重=約1.1)であり、フィラメント径が約0.26mmでブラシ基台48からの吊り下げ長が50〜80cmとなっている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
かかる浄水ユニット41は多数が処理水槽22の上縁に前後方向に並べて設置され前後左右の係止突部47,47,47,47により位置決めされている。この場合、暖簾部材46の毛材45,45,45,・・・の下端が通水路43の傾斜した底面44に接するように、それぞれの毛材45,45,45,・・・の長さが設定されている。このように、毛材45,45,45,・・・が前後左右に密集しており、かつ、それぞれの下端が底面44に接していることにより、通水路43が通水自在に塞がれるのである。
A large number of such
前記の砂濾過装置5は、図6および図7に示すように、一側面に設けられた水入口部56と、他側面の上部に設けられた溢流口部58と、底面に設けられた水出口部57とを有する濾過水槽55を備えている。濾過水槽55の底面上には通水空間を確保するためのスペーサ59,59,59,59,59が設置されている。底面上方を全面にわたって被うステンレスネットやパンチングメタルなどのメッシュ体60がスペーサ59,59,59,59,59上に載置されている。メッシュ体60上には敷石61,61,61,・・・が敷き詰められ、敷石61,61,61,・・・上に濾過砂61,61,61,・・・が敷き詰められている。この浄水システム1では、4基の砂濾過装置5,5,5,5が使用される。砂濾過装置5,5,5,5の水入口部56,56,56,56には管路28が並列接続され、水入出部57,57,57,57に管路29が並列接続され、溢流口部58,58,58,58に溢流管路30が並列接続される。これらの砂濾過装置5,5,5,5は、基盤52上に立設された左右の支持フレーム53,53間に架け渡された支持板54,54,54,54,54上に設置されている。このような上下段積み配置は水平方向の設置スペースを極力小さくするためであって特に限定されるものでなく、砂濾過装置5,5,5,5,5を例えば横方向に並べて配置しても構わない。また、膜濾過装置8A,8Bは、密閉容器内に孔径3〜5μmの無数の細孔を有する中空糸膜が配備されたものである。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
この浄水システム1において、取水口2、前処理槽3、浄水装置4、砂濾過装置5、および中間水槽6は当該順にそれぞれの高さ位置が低くなるように配置されている。これにより、取水口2から中間水槽6まで川水が自重により流れ落ちる自然流下式に構成される。当然に、管路17,28,29および取水口2から前処理槽3までの配管は浄水システム1の上水生成能力に見合う量よりも大きな流通量のものが選定される。また、溢流管路26,27,30,32も流通量の大きなものを選定しておくとよい。
In this water purification system 1, the
上記のように構成された浄水システム1の作用を次に説明する。運転に先立って、開閉弁13が閉止され開閉弁36,36,36,36が開かれている。また、制御装置10からの駆動指令により、電磁弁16が開かれ電磁弁19,31が閉止されている。そこで、取水口2から取り入れられた毎分約30リットルの川水(濁度50〜100ppm)は前処理槽3の1次受槽11でゴミ、小石、泥などが沈降分離される。予備処理槽3でゴミなどが取り除かれて得られた被処理水W1は2次受槽12から管路17を経て浄水装置4の水入口部18から処理水槽22の通水路42に流入する。流入した被処理水W1は通水路42内を上昇したのち、水出口部24に向かって通水路43内を斜め上向きないし水平方向に流れる。このときの流速は非常に遅く、例えば4〜200m/時に設定してある。そうして、被処理水W1中の濁度成分は、通水路43を塞いでいる暖簾部材46の、密集した毛材45,45,45,・・・間で捕捉されて漉し取られる。これにより、濁度5〜10ppmの処理水W2が得られる。このときの暖簾部材46の流通抵抗は極めて小さいので、ポンプの使用による送水は不要である。
Next, the operation of the water purification system 1 configured as described above will be described. Prior to operation, the on-off
一方で、制御装置10は、暖簾部材46の定期的な逆洗のために所定時間おきに、あるいは濁度計40による濁度検出値が目標上限値を上回ったときに、電磁弁16を閉止し電磁弁19,31を開放する。これにより、2次受槽12からの被処理水W1が管路20を経て注水口部21から処理水槽22内に流入し通常運転時の通水方向(矢印F方向)とは反対方向に流れる。これにより、可撓性のある毛材45,45,45,・・・の下端が矢印Fとは反対方向に移動して傾斜面である底面44から離れ(図2中の2点鎖線の45で示す)、毛材45,45,45,・・・が被処理水W1中でそよぐ。その結果、毛材45,45,45,・・・間から濁度成分が振るい落とされて、被処理水W1の逆洗流に同伴したり底面44上を流れ落ちたりして通水路42に移行する。通水路42に移行した被処理水W1および濁度成分は排水口部23を経て排水管路15から排出され、被処理水W1の水位は最終的に底面44下方位置の通水路42まで下げられる。前記のように排出された被処理水W1および濁度成分は、2次受槽12、砂濾過装置5、中間水槽6などから放出される多量の溢流水と混ざり合って希釈されるので、元の谷川へ放流しても支障はない。
On the other hand, the
そうして、浄水装置4の暖簾部材46で得られた処理水W2は水出口部24を経て管路28から砂濾過装置5,5,5,5に並列に流入する。水入口部56,56,56,56から濾過水槽55,55,55,55内に流入した処理水W2は濾過砂62,62,62,・・・で濁度成分が漉し取られて濁度2ppm未満の処理水W3となる。この処理水W3は濁度2ppm未満であるから現行の水道法で規定する飲用可能な水となる。すなわち、取水口2から取り入れられた川水は自重により中間水槽6まで順次流れ落ちて処理水W3となる。このように飲用可能な上水(処理水W3)をポンプを用いることなく製造できたのである。尚、砂濾過装置5の濾過砂62は逆洗処理を施されず所定期間の使用を終えると、砂濾過装置5全体が新たなものと交換されるが、ポンプおよび逆洗配管を別途設けて、逆洗により濾過砂62を繰り返し使用することも可能である。
Then, the treated water W2 obtained by the warming
そして、砂濾過装置5,5,5,5で得られた処理水W3は水出口部57を経て管路29から中間水槽6に流入し一時的に貯留される。中間水槽6に貯留された処理水W3はポンプ7(吐出圧力147kPa)により管路35に吐出され膜濾過装置8A,8Bに向けて送水される。この処理水W3には、膜濾過装置8A,8Bの手前で薬液槽33の殺菌剤がポンプ34により所定量(最終の処理水W4中の残留塩素を0.1ppm以上とする量)注入される。膜濾過装置8A,8Bでは、密閉容器内の中空糸膜が処理水W3から更に濁度成分を除去して濁度0.1ppm未満の処理水W4(毎分約20リットル)を生成する。濁度0.1ppm未満の処理水W4は厚生労働省令に規定される水質基準もクリアしている。膜濾過装置8A,8Bの中空糸膜は所定期間の使用を終えると、中空糸膜カートリッジが新たなものと交換される。このようにして得られた処理水W4は浄水貯槽9に貯留され必要に応じて使用される。
And the treated water W3 obtained by the
上記したように、この浄水システム1によれば、浄水装置4で濁度低下させた処理水W2を砂濾過装置5で更に濁度を下げて処理水W3とし、そののち膜濾過装置8A,8Bで処理水W4としたので、小規模で簡単な構成でありながら、厚生労働省令に規定される水質基準をクリアする良質な浄水を得ることができる。従って、この浄水システム1は、山間部などの偏狭地にも設置することができ、川や井戸の水を原水として上水化できるのである。
As described above, according to the water purification system 1, the treated water W2 that has been reduced in turbidity by the
尚、上記の実施形態では、通水路43の底面44における通水方向下流側上向きの角度θとして45度を例示したが、本発明はそれに限定されるものでない。本発明にいう通水路の底面の傾斜角度は、例えば35〜60度が好ましい。この底面の傾斜角度が35度を下回ると、逆洗時に毛材間から落とされた濁度成分が底面上に留まって堆積するおそれがある。底面の傾斜角度が60度を上回ると、被処理水の水流のうち水平流成分よりも上昇流成分が多くなることから、毛材間での捕捉能力が低下し過ぎるという問題がある。
また、上記では、多数の浄水ユニット41を並置した例を示したが、ブラシ基台を大盤1枚の平板状に形成し、このブラシ基台の下面に可撓性毛材を垂設して成る浄水ユニットも本発明に含まれる。
In the above embodiment, 45 degrees is exemplified as the upward angle θ on the downstream side in the water flow direction in the
In the above, an example in which a large number of
1 浄水システム
4 浄水装置
5 砂濾過装置
18 水入口部
22 処理水槽
24 水出口部
41 浄水ユニット
43 通水路
44 底面
45 毛材(可撓性毛材)
46 暖簾部材
48 ブラシ基台
55 濾過水槽
62 濾過砂
W2 処理水
F 矢印
θ 角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
46
Claims (4)
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