JP2013086034A

JP2013086034A - 水質浄化システム

Info

Publication number: JP2013086034A
Application number: JP2011229366A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Hirota; 達哉廣田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2013-05-13
Anticipated expiration: 2031-10-19
Also published as: WO2013057893A1; JP5982626B2

Abstract

【課題】浄化された水がいつでも使用できる水質浄化システムで、より構造がシンプルで、汲み上げポンプも大型にする必要がなく、簡単な施工で設置面積も小さい水浄化システムを提供することを目的とする。
【解決手段】水質浄化システム１は、井戸、河川もしくは池等の水源の水または雨水を被処理水として、これを汲み上げるポンプ２と、ポンプ２の吸込側と吐出側の配管をそれぞれ分岐する配管を接続しこの配管接続部に対してポンプ２から離れる位置にバルブ３、４、５、及び６を接続し、バルブ３、４、５、及び６の切り替えで被処理水を循環できるように配管し、循環流路７に浄化用のフィルタ８やオゾン生成・混合器９等の水質改善装置と、この水質改善装置で浄化された浄水を溜める一次貯水槽１１と、水質改善装置が所定時間駆動された後に、浄水を二次貯水槽１３へ移送するためにポンプ２の水路を切替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、小規模施設用の水質浄化システムに関するものである。

井水や河川等の水源から汲み上げた水や雨水を、例えば家庭用の洗濯や風呂水として利用したり、植物栽培用に散水するために、これらの水を浄化する小規模水質浄化システムが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。

従来の水質浄化システムは、タンクに溜められた水の水質を改善するという構成のものや、フィルタ等で浄化した水をタンク内に貯めるものが大多数であった。

タンク内に貯められた水を浄化するものでは、タンク内の水が減ってきた場合に、タンクに浄化されていない水が追加供給される。このため、浄水を使用しようとすると、タンク内の水全体が浄化されるのを待たなければならず、タンク内の水が浄化中は、水を取り出すことができず、浄化されていない水を使用しなければならない場合があった。浄化された処理水（以下、浄水とする）と被処理水が混合する事により、再び浄水になるまでタンク内の水をすべて浄化しなければならず、効率的な処理ができなかった。

また、フィルタ等により浄化した水をタンク内に貯めるものは、フィルタ等の浄化装置を１回通過した後タンクに貯水されるものであるので、浄化機器を高機能（大型・高価格）のものにする必要があった。

市場からは、浄化された水がいつでも使用できる水質浄化システムで、より構造がシンプルで簡単な施工、且つ、設置面積も小さいものが要望されている。

特開２００７−１８５６１５号公報

従来の水質改善装置は、井戸、河川もしくは池等の水源から汲み出した水または雨水等の被処理水を溜めるための貯水槽を有し、その貯水槽の被処理水を循環させて浄化し、浄水とする構成であり、被処理水も浄水も同じ貯水槽に溜められている。このため、貯水槽の水が減り、貯水槽に被処理水が供給されると、暫くの時間（浄化が完了するまでの間）は、貯水槽内に溜められた水には浄化されていない被処理水が混ざっている。このため、貯水槽内の水が浄化され終わるまでは、汲み出される水は浄水とは言えない。よって、浄水を汲み出す時間が制限されるという課題があった。

また、貯水槽に被処理水が追加供給されたとき、その追加供給された被処理水のみならず、既に溜まっている浄水も循環させて浄化処理を行うため、浄化効率が悪いという課題もあった。

一方、浄化した処理水を貯水槽に貯めるものについては上記の問題点はないが、一回の通過により水処理する為には高機能の処理装置が必要になり、機器の価格が高価で大型化する事となり、前記処理装置の配管抵抗が大きくなるので、汲み上げポンプも大型にする必要があった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、浄化された水がいつでも使用できる水質浄化システムで、より構造がシンプルで、汲み上げポンプも大型にする必要がなく、簡単な施工で設置面積も小さい水質浄化システムを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、井戸、河川もしくは池の水源の水または雨水を被処理水として汲み上げるポンプと、前記ポンプの吸込側と吐出側の配管をそれぞれ分岐させ、被処理水を循環できるようにした循環流路と、この循環流路の途中に上流側から、前記被処理水の水質を改善する水質改善装置と、この水質改善装置により水質を改善した前記被処理水を貯水する一次貯水槽と、前記ポンプの吸込側と吐出側の配管および／または前記循環流路に水路切替手段（以下、バルブとする）と、前記ポンプの吐出側の配管から前記循環流路を分岐させた箇所の下流側に前記水質改善装置で浄化された浄水を溜める二次貯水槽と、前記ポンプを駆動させるとともに前記水路切替手段を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記バルブにより、前記被処理水を前記循環流路内に循環させるか前記二次貯水槽へ移送するかを切替えることを特徴とする水質浄化システムである。

本発明によれば、被処理水が汲み上げられ、バルブの切替操作のみで、循環流路中の被処理水が完全に浄化するのに必要な時間が経過するまでは、貯水槽に送水されないので、浄化後の貯水槽に被処理水が混入する事はない。処理後の浄水は、循環浄化時とは別のバルブ開閉により、二次貯水槽に送水される。被処理水の汲み上げ、循環浄化、及び、送水は全て一つのポンプで行われる。

繰り返しとなるが、本発明の基本となる構成を用いると、汲み上げポンプと複数のバルブ操作により、被処理水を浄化した後、浄水を溜めておく貯水槽に送水するので、浄水に被処理水が混合するという問題を解決できる。また、被処理水を集中的に浄化できるため、浄化効率が向上する。

水路を切替えるバルブについては、三方弁を用いても全く問題はない。

また、一次貯水槽を極力小さくして配管としても、同様の効果を得ることができる。その場合は、循環浄化した浄水を貯水槽に送水するために、配管内に空気を取込む必要があるので、空気流入用のバルブを設ければよい。

更に、被処理水の汚れ具合を検出する水質センサを設けているので、その出力に応じて循環浄化時間を制御する事も可能である。水質センサを用いない場合は、循環浄化する時間を選択できるような運転コース、例えば、「６０分コース」、「３０分コース」や「１０分コース」のような時間運転コースを設ければ、水質に応じた循環浄化時間をユーザが選択できる。

通常被処理水には家庭排水の混入等の影響により、多くの有機物を含んでいる場合が多いので、ワンパスタイプの浄化方法では、高性能のフィルタやろ過装置を採用する事で、有機物を除去する。しかし、高性能のフィルタは、ろ過性能を高くする一方で、その水路抵抗は非常に大きなものになり、結果として大型化・高価格・高消費電力のポンプが必要となる。

本発明では、循環流路内の被処理を複数回循環して処理する事が可能である為、高性能の浄化機器が不要であるので、機器を大幅に小型化することができる。これにより、ポンプや水質改善装置が安価となるばかりでなく、小型化することにもつながる。この為、安価で、設置スペースや消費電力を小さくする事ができる。

このような構成とする事で、大量に浄水が必要な場合でも、いつでも浄水を汲み出すことができ、更に、一次貯水槽を小型タンクまたは循環流路とする事ができるので機器の構造をシンプルかつ小型化でき、需要者の要望に対応できるシステムとなる。

本発明の実施例１の配管構成を示す配管図本発明の実施例１の回路図を示すブロック回路図本発明の実施例１の水質改善制御を示すフローチャート本発明の実施例２の配管構成を示す配管図（三方弁使用例）本発明の実施例３の配管構成を示す配管図本発明の実施例３の回路図を示すブロック回路図従来の実施例の配管図

本発明の請求項１記載の水質浄化システムは、井戸、河川もしくは池の水源の水または雨水を被処理水として汲み上げるポンプと、前記ポンプの吸込側と吐出側の配管をそれぞれ分岐させ、被処理水を循環できるようにした循環流路と、この循環流路の途中に上流側から、前記被処理水の水質を改善する水質改善装置と、この水質改善装置により水質を改善した前記被処理水を貯水する一次貯水槽と、前記ポンプの吸込側と吐出側の配管および／または前記循環流路に水路切替用のバルブと、前記ポンプの吐出側の配管から前記循環流路を分岐させた箇所の下流側に前記水質改善装置で浄化された浄水を溜める二次貯水槽と、前記ポンプを駆動させるとともに前記水路切替手段を制御する制御部を備えた構成を有する。

上記構成では、前記バルブの制御を行うだけで、汲み上げポンプにより一次貯水槽から二次貯水槽へ送水する事ができるようになり、別途ポンプを設ける必要がなくなる。また、同様に前記バルブを制御すれば、被処理水を循環流路内で循環させることができ、前記水質改善装置により複数回の浄化処理が行えるので、従来のワンパス方式の水質改善装置に比べて、能力の低い小型タイプのものを使用できる。従って、単なる原価低減のみならず、各々の装置の設置スペースや工事の手間も大幅に削減できる。

被処理水が汲み上げられ、循環流路中の被処理水を完全に浄化するのに必要な時間が経過するまでは、二次貯水槽に送水されないので、浄化後の二次貯水槽に未浄化の被処理水が混入する事はない。処理後の浄水は、循環浄化時とは異なるバルブ開閉制御と汲み上げポンプにより、二次貯水槽に送水される。

本発明の基本となる構成を用いると、汲み上げポンプと複数のバルブ操作により、被処理水を浄化した後、浄水を溜めておく貯水槽に送水するので、浄水に被処理水が混ざるという問題を解決できる。また、被処理水を集中的に浄化できるため、浄化効率が向上する。

また、循環流路を小型の一次貯水槽として構成しても、同様の効果を得ることができる。その際には、循環浄化した浄水を貯水槽に送水するために、配管内に空気を取込む必要があるので、空気流入用のバルブを設ければよい。

本発明により、浄化効率を向上させつつ、二次貯水槽に常時大量の浄水を確保しておくことができる。よって、大量に浄水が必要な場合でも、いつでも浄水を汲み出すことができ、需要者の要望に対応できるシステムとなる。

また、前記循環流路内での浄化時間は、水質センサを設置して自動制御する。但し、被処理水の汚染度合いが低い場合にはまったく問題とならないが、水質が非常に悪い場合は水質センサが汚染されて安定的な検出が出来ない可能性も考えられ、更に、水質センサのコストも高価となる可能性もあるので、例えば、循環浄化時間を「６０分コース」、「３０分コース」や「１０分コース」のような「時間運転コース」として選択できるという構成にしてもよい。循環浄化時間は、一次貯水槽の大きさと被処理水の水質（汚染の程度）がほぼ一定であるので、ユーザは容易にコースの選択ができる。いずれの方法でも、水質による性能低下を抑制する事ができるという効果を奏する。

更に、前記水質浄化装置を、砂ろ過・フィルタ・薬液浄化・オゾン浄化・光触媒、電気分解等の酸化除菌システム、または、紫外線のうちの少なくとも一つを有するシステムとすれば、浄化装置の選択により対応できる水質の範囲が広がるという効果も発揮する。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明をする。

（実施の形態１）
本実施の形態では、水質改善装置で水質が改善される、井戸、河川もしくは池等の水源から汲み出した水または雨水を、「被処理水」と称することとする。そして、水質が改善されて浄化された被処理水は、「浄水」と称することとする。

図１は、本実施の形態の水質浄化システム１の構成を説明するためのブロック図である。

図１において、水質浄化システム１には、被処理水（本実施例では井戸水）を汲み上げるポンプ２と、井戸水を汲み上げる流路と循環流路７を切替えるバルブ３、４、５、及び６と、前記バルブにより構成される循環流路７には水質改善装置として水質を改善する為のフィルタ８、オゾン生成・混合器９、及び浄化度合いを検出する水質センサ１０と、循環浄化された循環流路７内の浄水を貯水する一次貯水槽１１と、その水位を検出する水位センサ１２とが含まれている。

一次貯水槽１１と二次貯水槽１３に設けられた水位センサ１２と１４は、実線で示す所定の低水位ＷＬと、破線で示す所定の高水位（満水位）ＷＨという２つの水位を検知することができる。

運転開始時は、一次貯水槽が空であるので、バルブ３，６が開き、バルブ４、５が閉じて、ポンプ２の運転が始まる。一次貯水槽の水位が、高水位ＷＨに達すると、バルブ３、４、５、及び６の働きにより、一次貯水槽１１の被処理水が循環流路７を通って、フィルタ８を通って濾過される。フィルタ８内は、例えば、第１フィルタ（図示せず）はたとえばマンガン砂等を用いた砂濾過フィルタであり、主として被処理水中に含まれるマンガン成分や鉄分を除去する。第２フィルタ（図示せず）は、例えば活性炭フィルタであり、主として被処理水中の臭い成分や雑菌成分を吸着して除去する。次に、オゾン生成・混合器９により、被処理水中の細菌やフィルタ８をすり抜けた微小有機物の分解を行う。なお、被処理水は、井戸ではなく、河川、池、雨水貯留タンクなどから供給する構成としてもよい。処理水の種類により、最適な浄化手段を選択すれば、処理できる水質は大幅に広がる。

通常、被処理水には家庭排水の混入等の影響により、多くの有機物を含んでいる場合が多い。ワンパスタイプの浄化方法では、高性能のフィルタやろ過装置を採用する事で、有機物を除去する。しかし、高性能のフィルタは、ろ過性能を高くする一方で、その水路抵抗は非常に大きなものになり、ポンプ２は結果として大型化・高価格・高消費電力の機器が必要となる。

この実施形態では、循環流路７内の被処理水を複数回循環して処理する事が可能である為、フィルタ８やオゾン生成・混合器９を小型化することができる。これは、水質改善装置が安価となるばかりでなく、ポンプ２を小型化することにもつながる。この為、設置スペースや消費電力も小さくする事ができる。

更に、二次貯水槽１３には、例えば家２０内へ浄水を取り出すための配管２１が接続されている。家２０の中では、高圧ポンプ１５とＵＦフィルタ１６により、構成されている。ＵＦフィルタ１６は、例えばポリ塩化ビニールＰＶＣ、酢酸セルロースＣＡ、ポリエーテルスルホンＰＥＳ、ポリアクリロニトリルＰＡＮなどで構成される。ＵＦフィルタ１６の膜モジュール構造は、中空糸型、シート型、スパイラル型、チューブラー型、回転閉膜型などがある。浄水をＵＦフィルタ１６により濾過すると、微小な孔径の作用で、殺菌やウィルスといった極微細な異物が捕獲される。よって、浄水中に残留している雑菌やウィルスが除かれて、二次貯水槽１３に溜められる水は飲料用に適した水となる。

よって、貯水槽の設置場所が高温であったり、二次貯水槽１３内に溜められた浄水が長時間使用されない場合にも、溜められた浄水を再浄化して、飲料用に使用することのできる水質浄化システム１とすることができる。

図２には、ブロック部を示す。この実施形態では、一次貯水槽１１には水位センサ１２、循環流路７には水質センサ１０、また、二次貯水槽１３内には、水位センサ１４が設置されており、それらの信号はすべて制御部にインプットされている入力信号、及び、運転コース入力信号に基づき、水質浄化システム１に備えられた制御部は、ポンプ２、バルブ３、４、５、及び６、オゾン生成・混合器９、及び、表示部（図示せず）を制御する。運転コースは、「水質センサコース」と「時間運転コース」を選択でき、「時間運転コース」は、更に、「６０分運転コース」、「３０分運転コース」と「１０分運転コース」の３つのコースが選択可能である。

図３には制御部のフローチャートを示し、以下に動作を説明する。先ず、ユーザが「運転コース」を入力すると、次に、二次貯水槽１３の水位が高水位ＷＨに達しているかをチェックする。満水になっているのであれば、二次貯水槽１３の水位が低下（使用者が浄水を使用する）して、水位が低下すると次に運転してから「満水状態」に一度なっているかをチェックし、一度も「満水状態」になっていない場合は、「初めての使用」という事で、満水になるまで循環浄化工程を続ける。満水になっているのであれば「継続使用」という事で、低水位ＷＬになるまで待機する。

次に、循環浄化工程を説明する。被処理水は、前記ポンプ２により井戸水を汲み上げられるが、その際バルブ３・４・６は開いており、バルブ５は閉じている。循環流路７内の被処理水は、水質改善装置であるフィルタ８及びオゾン生成・混合器９により水質が改善され、次にバルブ３・６が閉じ、バルブ４・５が開く事により、被処理水が循環流路７及びオゾン生成・混合器９で浄化され、一次貯水槽１１に送られる。

ワンパスタイプの従来の浄化方法であれば一度の通過時に全ての浄化を行わねばならないので高機能の浄化システムが必要となるが、本発明の実施形態では、循環流路７内を被処理水は複数回循環するので、フィルタ８及びオゾン生成・混合器９の能力が高いものを採用しなくても、十分な浄化能力を得る事ができる。

水質センサ１０の出力を入力する事で、循環流路７内の被処理水の浄化程度を把握し、所望の浄化度で停止する「水質センサコース」と、水質センサ１０を用いずに循環浄化時間を決定できる「時間運転コース」を、ユーザは選択できるので、所望の浄化度で仕上げる事ができる。

浄化された浄水は、バルブ４・５が開き、バルブ３・６が閉じて、ポンプ２が動作する事で、二次貯水槽１３に送水される。その時には、オゾン生成・混合器９は停止する。一次貯水槽１１の水位が、低水位ＷＬを検知すると、全てのバルブ３、４、５、及び６が閉じ、ポンプ２とオゾン生成・混合器９は停止する。

二次貯水槽１３が、高水位（満水位）ＷＨを検出する迄、上記運転は繰り返される。

（実施の形態２）
図４は、実施の形態１の水路を切替えるバルブのバルブ３、４、５、及び６を、三方弁１７、及び、１８に入れ替えた実施形態である。図３の構成において、図１の構成と同一または対応する部分には、同一の番号が付されている。

動作については、運転開始時に三方弁１７が開き被処理水の汲上が開始される。三方弁１７と１８の制御により、浄化中は循環流路７内で、浄化後は二次貯水槽に送水される。前述の実施の形態１と同様に、二次貯水槽１３が、高水位（満水位）ＷＨを検出する迄、上記運転は繰り返される。

本発明の実施形態では、配管構成上は大きく変わらないが、三方弁の個数はバルブの個数より少なく、より配管がシンプルで制御用の配線が少なくなるというメリットがある。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施形態１の一次貯水槽をなくした他実施形態である。図５の構成において、図１の構成と同一または対応する部分には、上記と同様に同一の番号が付されている。

本発明の実施形態に於いては、一次貯水槽１１がない構成となっている。上記の一次貯水槽１１の代わりに循環流路７が一次貯水槽１１の役割を果たすもので、循環浄化も同様に行う事ができる。

循環流路７内に空気が入ってこなければ、二次貯水槽１３に浄化後の浄水を送水することはできないが、フィルタ８に接続した空気取込み用のバルブ１９を開く事で、問題なく送水する事ができる。水位センサ２２と水位センサ２３は、例えば電極式の水位検出センサであり、循環流路７内の水位を検出する。水位センサ２２と２３の信号を、制御部に入力する事でポンプ２がエア噛等の不具合を起こす事はない。図６は、本実施例のブロック図である。

本発明の実施形態では、一次貯水槽１１をなくすことができる。これにより、更に、設置面積を小さくすることができる。

図７は、浄化機能がない既存ポンプ汲み上げシステムを示し、図１の構成と同一または対応する部分には、上記と同様に同一の番号が付されている。本実施例の水質浄化システム１は、図７に示されるポンプ２と置き換えるだけの簡易工事で設置できる。

本発明は、井水、河川の水または雨水等の水質を改善可能とするものであるので、小規模施設に使用される水質浄化システムとして有用である。

１水質浄化システム
２ポンプ
３バルブ
４バルブ
５バルブ
６バルブ
７循環流路
８フィルタ
９オゾン生成・混合器
１０水質センサ
１１一次貯水槽
１２水位センサ
１３二次貯水槽
１４水位センサ
１５高圧ポンプ
１６ＵＦフィルタ
１７三方弁
１８三方弁
１９バルブ
２０家
２１配管
２２水位センサ
２３水位センサ

Claims

井戸、河川もしくは池の水源の水または雨水を被処理水として汲み上げるポンプと、
前記ポンプの吸込側と吐出側の配管をそれぞれ分岐させ、被処理水を循環できるようにした循環流路と、
この循環流路の途中に上流側から、前記被処理水の水質を改善する水質改善装置と、この水質改善装置により水質を改善した前記被処理水を貯水する一次貯水槽と、
前記ポンプの吸込側と吐出側の配管および／または前記循環流路に水路切替手段と、
前記ポンプの吐出側の配管から前記循環流路を分岐させた箇所の下流側に前記水質改善装置で浄化された前記被処理水（浄水）を溜める二次貯水槽と、
前記ポンプを駆動させるとともに前記水路切替手段を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記水路切替手段により、前記被処理水を前記循環流路内に循環させるか前記二次貯水槽へ移送するかを切替えることを特徴とする水質浄化システム。
前記一次貯水槽を小型化して循環流路と一体化する事を特徴とする請求項１記載の水質浄化システム。
水質センサを前記循環流路に設け、制御部は前記水質センサの出力により水質改善装置の駆動時間および／または水路切替手段を制御することを特徴とする請求項１記載の水質浄化システム。
前記水質改善装置は、砂ろ過・フィルタ・薬液浄化・オゾン浄化・光触媒、電気分解の酸化除菌システム、または、紫外線のうちの少なくとも一つを有する事を特徴とする、請求項１記載の水質浄化システム。