JP2010000457A - 水処理システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】貯水タンク11の水を循環させて浄化する循環型水浄化装置12を設ける。循環型水浄化装置12には循環ポンプ20、マンガン砂フィルタ21、エゼクタ23およびオゾン発生装置24を設ける。そして、第1タンク11の水の汲み出し開始から一定時間は、オゾン発生装置24を動作させず、循環ポンプ20の駆動開始から一定時間経過後に、オゾン発生装置24を動作させるオゾン処理遅延制御回路29を設ける。
【選択図】図1
Description
ところが、昨今は、地層自体の変化や汚染物質の地下水脈への浸透等により、井水の水質悪化が著しく、汲み出した井水をそのまま利用しにくいという事態が生じている。同様に、河川の水も水質悪化を生じていることが多い。ここでいう水質悪化とは、水の濁度および色度が高くなることや、水から異臭が生じることなどである。
特許文献1には、このような使用に適さない井水の水質を改善するために、オゾン処理により、水中の鉄分を酸化し、酸化された鉄分を除去するとともに、オゾンの酸化作用で、井水中の雑菌、大腸菌、ウィルス等を殺菌するようにした受水型井水改善装置が提案されている。
特許文献2に記載の水処理装置は、マンガン除去行程のために塩素、次亜塩素酸ナトリウム、過マンガン酸カリウム、二酸化塩素等の酸化剤を使用しなければならない。ところが、被処理水中にトリハロメタン類の前駆物質であるフミン質等の不純物が存在すると、酸化剤、たとえば多量の塩素剤を添加した場合、塩素剤とフミン質とが反応してトリハロメタンを生成する場合がある。
この発明は、このような技術背景のもとになされたものであり、比較的簡素な構成により良好な水質改善を行うことのできる水処理システムを提供することを主たる目的とする。
請求項3記載の発明は、前記第1タンクへの水の貯水、前記循環型水浄化装置による第1タンクの水の循環浄化、および浄化された後の前記第1タンクの水を前記第2タンクへ移送するという行程が所定回数行われた後、前記第1タンクに溜まった浄化された水を前記第2タンクへ移送せず、前記循環型水浄化装置のオゾン処理装置を動作させた状態で一定時間循環させるためのマンガン砂フィルタ再生制御手段を有することを特徴とする、請求項2記載の水処理システムである。
請求項6記載の発明は、前記第1タンクへの水の貯水および前記循環型水浄化装置による前記第1タンクの水の循環浄化後、前記マンガン砂フィルタを再生するか否かを切り換える切り換え操作部と、前記切り換え操作部の切り換え操作に応答して、前記第1タンクに溜まった浄化された水を前記第2タンクへ移送せず、前記循環型水浄化装置のオゾン処理装置を動作させた状態で一定時間循環させるマンガン砂フィルタ再生制御手段と、を有することを特徴とする請求項2記載の水処理システムである。
請求項2記載の発明のように、フィルタにマンガン砂フィルタが含まれている場合、マンガン砂フィルタにより水中のマンガンイオンが良好に吸着される。
すなわち、請求項3記載のように、第1タンクへの水の貯水、その水の浄化、および、第1タンクの水を第2タンクへ移送するというバッチ処理行程が行われる場合には、そのバッチ処理が所定回数行われると、循環型水浄化装置のマンガン砂フィルタのマンガンイオンの吸着能力が低下する。マンガン砂の吸着能力の低下は、マンガン砂を酸化することにより回復させることができる。すなわちマンガン砂は酸化により再生させることができる。そこで、第1タンクの水が浄化された後、それを第2タンクへは移送せず、第1タンクの浄化された水をさらに循環型水浄化装置で循環浄化することとした。浄化された水は、水中に不純物や雑菌等がほとんど無くなっており、オゾン処理装置で混入されるオゾンの酸化対象物がないので、水中のオゾンは主としてマンガン砂を酸化するために働く。そしてオゾンによりマンガン砂を酸化することにより、マンガン砂フィルタを再生させることができる。
請求項5記載のように、水質検出器としては、種々の測定器を利用することができる。中でも、水の色度とマンガン濃度とは相関関係があるため、水質検査器は色度計を用いて構成するのが好ましい。
請求項7記載の発明によれば、第1タンクの水を浄化し、第2タンクへ移送する処理において、第1タンクの浄化された水を全量第2タンクへ移送するのではなく、半分以下の量を第2タンクへ移送し、その後第1タンクに被処理水(原水)を追加供給して、第1タンクの水の浄化を行うシーケンスを採用している。
図1はこの発明の一実施形態に係る水処理システムの全体構成を示すブロック図である。水処理システム10には、水(被処理水としての原水)を溜めるための第1タンク11と、第1タンク11の水を汲み出して浄化し、第1タンクへ戻すための循環型水浄化装置12と、第1タンク11における浄化された後の水を汲み出して溜めるための第2タンク13とが備えられている。
水源としては、井戸、河川、池、雨水貯留プール、または品質の不十分な水道等を例示することができる。なお、水道が水源の場合、汲み上げポンプ14に代えて電磁弁を用いることもできる。
マンガン砂フィルタ21は、濾材にマンガン砂を用いている。マンガン砂とは、たとえば粒径が0.6mm程度の普通の砂にマンガンをコーティングしたもので、普通の砂をマンガンを含んだ水に浸け、それを酸化することにより製造することができる。マンガン砂は濾材としては公知のものである。
エゼクタ23にはオゾン発生装置24で発生されるオゾン(オゾンを含んだ空気)が与えられるようになっている。オゾン発生装置24は、たとえば放電電極を有し、無声放電等によってオゾンを発生する。そしてオゾン発生装置24が発生するオゾンは、エゼクタ23において生じる負圧によって、水中に取り込まれる。
そしてオゾンにより酸化された雑菌や析出された水酸化第二鉄、二酸化マンガン等は循環水路19を循環されるので、マンガン砂フィルタ21および活性炭フィルタ22で捕獲されて除去される。
第2タンク13に溜められた浄水は、生活用水として使用される。第2タンク13には、水位の上限281および下限282を検知するための水位センサ28が設けられており、水位センサ28の検出水位に基づいて移送ポンプ27が駆動される。
このように、循環ポンプ20を動作させて第1タンク11の水の循環を行うが、その際、オゾン発生装置24は動作させずにマンガン砂フィルタ21および活性炭フィルタ22による濾過のみで水の循環浄化を行う時間を設けることにより、上述したように、マンガンイオンをマンガン砂フィルタ21に良好に吸着させて除去することができる。
マンガン砂の酸化再生は、反応式で示すと次の通りである。
図2から、循環型水浄化装置12により第1タンク11の水を循環浄化する場合に、マンガン除去性能だけを観察すると、オゾン発生装置24を動作させずにオゾンを混入しない方がマンガン除去性能が良好であることが確認できる。
水処理システム10には、さらに、水質センサ31が備えられている。水質センサ31は、第1タンク11に溜められた水の水質を検出するように、第1タンク11内に備えられている。
水質センサ31が水質低下を検知すると、一定時間新たな原水の追加は行わずに、オゾン発生装置24を動作させ、循環ポンプ20を動作させて第1タンク11内の水を循環させる。これにより水中に混入されたオゾンがマンガン砂フィルタ21の再生を行う。
水質センサ31としては、濁度計、色度計、導電率計、pH計等が考えられるが、マンガンの除去性能が低下してきたときのマンガン成分による水の着色を検知する色度計を用いることが、検出が容易で望ましい。
図3は、図1に示す水処理装置の制御のための電気的な構成を示すブロック図である。
制御回路29には後述する制御に用いるためのカウンタ32やタイマ33等が備えられている。
図4は、図3に示す制御回路29が実行する制御動作を表わすフローチャートである。次に、図4の流れに従って、この実施形態に係る水処理システム10の制御動作について説明する。
ステップS1で第1タンク11が下限水位162でない場合には、汲み上げポンプ14はオンされない。
次いで、汲み上げポンプ14がオフされて後、循環ポンプ20がオンされる(ステップS6)。循環ポンプ20のオン後、一定時間が経過したか否かが判別され(ステップS7)、一定時間経過したことが判別されると、オゾン発生装置24がオンされる(ステップS8)。
この時間差(一定時間)は、たとえば15分〜60分程度である。
次に、循環ポンプ20およびオゾン発生装置24が共に動作されて、循環型水浄化装置12により水が循環浄化される時間が所定時間経過したか否かの判別がされる(ステップS9)。そして所定時間経過すると、循環ポンプ20およびオゾン発生装置24を共にオフして、循環型水浄化装置12による第1タンク11に溜められた水の浄化を終える(ステップS10)。
そしてカウンタにより浄化処理の回数がN回となったことが計数された場合、あるいは、水質センサ31が水質低下を検知した場合には、第1タンク11の水(既に浄化された浄化水)を循環型水浄化装置12により再度循環させるため、循環ポンプ20をオンさせるとともに、オゾン発生装置24をオンさせる(ステップS12)。
そして第2タンク13の水位が水位センサ28の検出水位に基づいて判別され(ステップS15)、第2タンク13が上限水位281でなければ移送ポンプ27がオンされ(ステップS16)、上限水位281になると移送ポンプ27がオフされる(ステップS17)。
なお、被処理水(原水)の水質によっては、約50Lの水を15分で浄化することもでき、その場合には、1日あたり4,800Lの浄化水を生活用水として給水することができる。
図5は、水処理システム10における第1タンク11に溜められる水の遷移の様子の一例を示す図解図である。
図5を参照して、まず、第1タンク11に被処理水(原水)が満たされる(A)。このとき、満たされた水量はたとえば225Lである。この水に対して循環型水浄化装置12により循環浄化処理が行われる。たとえば処理が2時間行われることにより、第1タンク11の水は浄化水となる(B)。そして浄化された225Lの水のうち、たとえば50L程度の水が移送ポンプ27により第2タンク13へ移送される(C)。
そしてそれを循環型水浄化装置12によりたとえば15〜30分程度浄化することにより(B)の浄化された状態になる。
なお、図5に示すように、第1タンク11の浄化後の水を、部分的に第2タンク13へ移送する構成に代え、第1タンク11の浄化した水を全て第2タンク13へ移送する構成の、いわゆるバッチ処理システムとすることも、もちろん可能である。
11 第1タンク
12 循環型水浄化装置
13 第2タンク
19 循環水路
20 循環ポンプ
21 マンガン砂フィルタ
23 エゼクタ
24 オゾン発生装置
29 制御回路
31 水質センサ
Claims (7)
- 水を溜めるための第1タンクと、
前記第1タンクの水を汲み出して浄化して、第1タンクへ戻す循環型水浄化装置と、
浄化された後の前記第1タンクの水を移送して溜める第2タンクとを有する水処理システムにおいて、
前記循環型水浄化装置は、
水を汲み出して循環させるための循環ポンプと、
前記循環ポンプにより循環される水を濾過して水に含まれる不純物を除去するためのフィルタと、
前記フィルタで濾過された後の水にオゾンを混入するためのオゾン処理装置と、
前記第1タンクの水の汲み出し開始から一定時間は、前記オゾン処理装置を動作させず、一定時間経過後に、前記オゾン処理装置を動作させるオゾン処理遅延制御手段と、
を含むことを特徴とする水処理システム。 - 前記フィルタは、濾材にマンガン砂を用いたマンガンイオンを吸着して除去するためのマンガン砂フィルタを含むことを特徴とする、請求項1記載の水処理システム。
- 前記第1タンクへの水の貯水、前記循環型水浄化装置による第1タンクの水の循環浄化、および浄化された後の前記第1タンクの水を前記第2タンクへ移送するという行程が所定回数行われた後、前記第1タンクに溜まった浄化された水を前記第2タンクへ移送せず、前記循環型水浄化装置のオゾン処理装置を動作させた状態で一定時間循環させるためのマンガン砂フィルタ再生制御手段を有することを特徴とする、請求項2記載の水処理システム。
- 前記第1タンクへの水の貯水および前記循環型水浄化装置による前記第1タンクの水の循環浄化後、前記第1タンクの水の水質を検知する水質検知器と、
前記水質検知器の検知出力に基づいて、前記第1タンクに溜まった浄化された水を前記第2タンクへ移送せず、前記循環型水浄化装置のオゾン処理装置を動作させた状態で一定時間循環させるマンガン砂フィルタ再生制御手段と、を有することを特徴とする、請求項2記載の水処理システム。 - 前記水質検出器は、水の濁度、色度、全鉄濃度、マンガン濃度、導電率またはpHの少なくとも1つを測定する測定器を含むことを特徴とする、請求項4記載の水処理システム。
- 前記第1タンクへの水の貯水および前記循環型水浄化装置による前記第1タンクの水の循環浄化後、前記マンガン砂フィルタを再生するか否かを切り換える切り換え操作部と、 前記切り換え操作部の切り換え操作に応答して、前記第1タンクに溜まった浄化された水を前記第2タンクへ移送せず、前記循環型水浄化装置のオゾン処理装置を動作させた状態で一定時間循環させるマンガン砂フィルタ再生制御手段と、を有することを特徴とする請求項2記載の水処理システム。
- 前記第1タンクへの水の貯水、前記循環型水浄化装置による前記第1タンクの水の循環浄化、および、浄化された後の前記第1タンクの水を前記第2タンクへ移送するという行程において、
前記第1タンクで浄化された水の半分未満の所定量を前記第2タンクへ移送し、
その後、前記第1タンクに被処理水を追加して第1タンクに水を満たし、
前記循環型水浄化装置により前記第1タンクの水の循環浄化を行い、
浄化された後の前記第1タンクの水の半分未満の所定量を前記第2タンクへ移送する、というシーケンスを実行するシーケンス制御手段を有することを特徴とする、請求項1または2記載の水処理システム。
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