JP2017070937A - 浄水システム - Google Patents

Abstract

【課題】 紫外線照射装置に対し効率的に電力を供給可能な浄水システムの一層合理的な技術を提供する。【解決手段】 地表水から水道水を得る浄水システム１００であって、地表水を誘導する誘導部２００と、水力発電装置４００と、誘導部２００からの水を水道水として供給する供給部３００とを有し、供給部３００は、紫外線照射装置３４１を備える浄水装置３４０と、浄水装置３４０への水の供給を制御する電動制御弁３２０とを有し、紫外線照射装置３４１は水力発電装置４００により発電された電力により駆動される。【選択図】 図１

Description

本発明は、地表水を処理することにより水道水を得るための浄水システムに関する。

我が国の水道事業において、対策を講ずる必要のある耐塩素性病原生物としてクリプトスポリジウムおよびジアルジアなどが厚生労働省より挙げられている。水道原水におけるクリプトスポリジウムなどの不活性化には紫外線処理が有効であることが厚生労働省より示されており、特開２００９−０８２７７４号公報には紫外線照射装置の一例が提案されている。
特開２００９−０８２７７４号公報

一方、紫外線照射装置は電力により稼働されるものであるが、我が国における昨今の電力供給事情を鑑みるにあたり、より効率的な電力供給形態を含む浄水システムの構築が要望されている。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、紫外線照射装置に対し効率的に電力を供給可能な浄水システムの一層合理的な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る浄水システムは、地表水を処理することにより水道水を得る浄水システムであって、地表水を誘導する誘導部と、水力発電装置と、誘導部からの水を水道水として供給する供給部と、を有する。供給部は、浄水装置と、浄水装置への水の供給を制御する電動制御弁と、を有する。浄水装置は、紫外線照射装置を有し、紫外線照射装置は前記水力発電装置により発電された電力により駆動される。
本発明に係る浄水システムによれば、水力発電装置により紫外線照射装置の電源を確保することができるため、システム構築の容易化や、電源確保に係る環境への負荷低減を図ることが可能となる。
なお本発明に係る浄水システムにおいて、「地表水」とは、河川、湖沼、ダム、貯留池、堰または水槽に存在する水のうち、水道水を得るために用いられる水を示すものであり、水道用原水、浄化対象水、水道用表流水、浄化対象表流水と換言することができる。
また、誘導部は、河川、湖沼、ダム、貯留池、堰または水槽などの地表水を取得する場所から供給部に亘り設けられた管路により構成することができる。また、水力発電装置は、本発明に係る浄水システム独自の構成のものを設計することができ、また、いわゆる小水力発電装置や、マイクロ水力発電装置と呼ばれる構成のものを適宜選択することもできる。供給部は、誘導部からの地表水を貯蓄するための構成であり、コンクリート製などの堰、貯水池または水槽などにより構成することができる。紫外線照射装置は、処理対象水に対し紫外線を照射するランプを有する。なお、ランプの配置としては、処理対象水の中にランプを配置する構成が好ましい。

また、本発明に係る浄水システムの他の形態によれば、供給部は、浄水装置が設けられた浄水処理部と、浄水処理部の水を蓄える蓄水部と、を有することができる。
この形態に係る浄水システムによれば、供給部が、浄水を行うパートと蓄水を行うパートとを備えることができるため、浄水システムのコンパクト化を図ることが可能となる。

また、本発明に係る浄水システムの他の形態によれば、供給部は、さらに、制御部と、水位検出センサと、を有することができる。制御部は、水位検出センサが所定の水位を下回っていることを検出した場合に、電動制御弁を開き浄水装置に水を流入するよう構成することができる。
この形態に係る浄水システムによれば、供給部の水量に伴い電動制御弁の開閉を行うことができるため、浄水システムの効率的な運転を行うことが可能となる。

また、本発明に係る浄水システムの他の形態によれば、制御部は、水位検出センサが所定の水位を下回っていることを検出した場合に、紫外線照射装置を稼働するよう構成することができる。
この形態に係る浄水システムによれば、制御部は電動制御弁と同時に紫外線照射装置の可動制御を同時に行うことができる。これによって、浄水システムをさらに効率的に運転することが可能となる。

また、本発明に係る浄水システムの他の形態によれば、水位検出センサは、蓄水部に設けることができる。
この形態に係る浄水システムによれば、紫外線照射装置により処理された水の水量により電動制御弁および浄水装置の稼働を制御することができるため、浄水システムの安定した運転を図ることが可能となる。

また、本発明に係る浄水システムの他の形態によれば、制御部を稼働するための制御部電流供給部を有することができる。なお、制御部電流供給部は、当該浄水システムの水力発電装置とは異なる外部電源により確保することが可能となる。より具体的には、一般的な発電所から電線を通じてコンセント等により供給される電源を制御部電流供給部とすることができる。
この形態に係る浄水システムによれば、常に制御部に安定した電流を供給することができる。よって、水位検出センサの検出結果に基づき速やかに浄水システムを稼働することが可能となる。

また、本発明に係る浄水システムの他の形態によれば、水位検出センサを稼働するためのセンサ電流供給部を有することができる。なお、センサ電流供給部は、当該浄水システムの水力発電装置とは異なる外部電源により確保することが可能となる。より具体的には、一般的な発電所から電線を通じてコンセントにより供給される電源をセンサ電流供給部とすることができる。すなわち、センサ電流供給部と、上述した制御部電流供給部とを兼用することができる。
この形態に係る浄水システムによれば、常に水位検出センサに安定した電流を供給することができる。よって、水位検出センサの検出結果に基づき速やかに浄水システムを稼働することが可能となる。

また、本発明に係る浄水システムの他の形態によれば、浄水装置は、さらに、塩素消毒設備を有することができる。塩素消毒設備は、電動制御弁と紫外線照射装置との間に設けることに加え、紫外線照射装置と蓄水部との間に設けることができる。

また、本発明に係る浄水システムの他の形態によれば、さらに、水質計器を有することができる。水質計器は、濁度計により構成することができる。

また、本発明に係る浄水システムの他の形態によれば、電動制御弁は、水力発電装置により発電された電力により駆動することができる。
この形態に係る浄水システムによれば、水力発電装置からの電流により紫外線照射装置および電動制御弁を稼働することができる。よって、浄水システムの省力化をより一層図ることが可能となる。また、水力発電装置により発電された電力を、制御盤や計装盤などの計装機器の電源とすることもできる。

また、本発明に係る浄水システムの他の形態によれば、水力発電装置は、供給部に設けることができる。特に、誘導部からの水流を減勢するための回転体を有する減勢装置を供給部に設けた場合には、当該回転体を水力発電装置のタービンとして使用することができる。
この形態に係る浄水システムによれば、供給部に水力発電装置を設けるため浄水システムのコンパクト化を図ることができる。

また、本発明に係る浄水システムの他の形態によれば、水力発電装置は、誘導部に設けることができる。当該構成にあっては、水力発電装置のタービンは誘導部の水流により駆動されるよう構成することができる。
この形態に係る浄水システムによれば、水力発電装置と供給部とが離間した位置関係となるため、供給部の小型化を図ることが可能となる。

上述した通り、本発明によれば、紫外線照射装置に対し効率的に電力を供給可能な浄水システムを提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る浄水システムの概要を示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る浄水処理部の構成を示す説明図である。 紫外線照射装置の一例を示す説明図である。 紫外線照射装置の構成を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る浄水システムの概要を示す説明図である。

本発明に係る浄水システムの実施形態を図１〜図５に基づき説明する。図１〜図４は本発明に係る浄水システムの第１実施形態を示す図であり、図５は本発明に係る浄水システムの第２実施形態を示す図である。
なお、第２実施形態に係る浄水システムの説明において、第１実施形態に係る浄水システムと同一もしくは近い構成および機能を奏する構成にあっては、同一の符号を付しその説明を省略する場合がある。

（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る浄水システム１００の概要を示す説明図である。この浄水システム１００が本発明に係る「浄水システム」の一例である。浄水システム１００は、地表水を処理することにより水道水を得るよう構成される。地表水は、河川、湖沼、ダム、貯留池、堰または水槽などから得ることができるが、第１実施形態においては、河川５００に堰を設けることにより得られる貯水領域５１０から地表水を取得するものとして以下説明を行う。
浄水システム１００は、貯水領域５１０の地表水を誘導する誘導部２００と、誘導部２００からの水を水道水として供給する供給部３００とを有する。この誘導部２００が本発明に係る「誘導部」の一例であり、供給部３００が本発明に係る「供給部」の一例である。誘導部２００は、貯水領域５１０から供給部３００に亘り設けられた管路である。

図１に示す通り、供給部３００は、浄水装置３４０が設けられた浄水処理部３００ａと、浄水処理部３００ａにより浄化された水を蓄えるとともに水位検出センサ３００ｂ１が設けられた蓄水部３００ｂとを有する。この浄水装置３４０が本発明に係る「浄水装置」の一例であり、浄水処理部３００ａが本発明に係る「浄水処理部」の一例であり、水位検出センサ３００ｂ１が本発明に係る「水位検出センサ」の一例であり、蓄水部３００ｂが本発明に係る「蓄水部」の一例である。なお、浄水処理部３００ａにより浄化された水を、以下「浄水」と記す場合がある。
誘導部２００から浄水処理部３００ａに導かれた水の一部は、原水流出管３１２を通じて河川５００へ還元される。一方、浄水処理部３００ａに導かれた水の他の一部は浄水装置３４０により浄水処理された後、処理水流出管３５０を通じて蓄水部３００ｂに排出される。蓄水部３００ｂに蓄えられた浄水は、浄水流出管３００ｂ２を通じて水道水として配給される。なお、蓄水部３００ｂはコンクリート製や鋼板製の水槽により構成される。

なお、図１に示す通り、第１実施形態に係る浄水システム１００においては浄水処理部３００ａに水力発電装置４００が設けられる。この水力発電装置４００が、本発明に係る「水力発電装置」の一例である。水力発電装置４００は、水流によりタービンを回転させることにより電流を発生させる機構を有する。なお、便宜上、水力発電装置４００の構造に係る説明を省略する。

（浄水処理部の構成）
次に、図２に基づき浄水処理部３００ａの構成を説明する。浄水処理部３００ａは、羽部を備えた回転体を有する減勢装置３１１と、当該減勢装置３１１をタービンとして使用する水力発電装置４００と、電動制御弁３２０と、浄水装置３４０と、制御部３６０とを有する。この電動制御弁３２０が本発明に係る「電動制御弁」の一例であり、制御部３６０が本発明に係る「制御部」の一例である。

図２に示す通り、浄水装置３４０は、紫外線照射装置３４１と、水質計器３４３を備える塩素消毒設備３４２とを有する。水質計器３４３は濁度計により構成される。また、塩素消毒設備３４２の説明は便宜上、省略する。
紫外線照射装置３４１は現在提案されている種々の構成のものを適宜使用することができる。紫外線照射装置３４１の構成例を図３に示す。図３には、内照式の閉管路型紫外線照射装置３４１ａが示される。当該紫外線照射装置３４１ａは、配管に包囲された処理対象水３４１１中に紫外線ランプ３４１２が配置されるよう構成される。なお、紫外線ランプ３４１２の外周には石英製のスリーブ３４１３が配置される。

紫外線照射装置３４１ａのさらに具体的な構成を図４に基づき説明する。紫外線照射装置３４１ａは、処理水流入管３３０と連続された装置流入管３４１５と、照射ケーシング３４１６と、処理水流出管３５０と連続された装置流出管３４１７とを有する。装置流入管３４１５は、紫外線透過モニタ３４１５ａと、紫外線強度計３４１５ｂとを有する。照射ケーシング３４１６の内部には紫外線ランプ３４１２およびスリーブ３４１３が配置される。スリーブ３４１３の外周には、スリーブ３４１３を洗浄するためのワイパ３４１３ａが配置される。さらに、照射ケーシング３４１６にはワイパ用モニタ３４１３ｂと、紫外線強度計３４１６ｂと、温度計３４１６ｃとが設けられる。なお、紫外線照射装置３４１ａに設けられた各装置は、ケーブル３４１６ａにより制御盤３４１８と電気的に接続される。

なお、図２に示される電動制御弁３２０と紫外線照射装置３４１とは、水力発電装置４００により発電された電流により稼働される。これによって、浄水システム１００の構築容易化や、電動制御弁３２０と紫外線照射装置３４１の電源確保に係る環境への負荷低減を図ることが可能となる。
また、図２に示される制御部３６０は外部電源３６１により稼働される。外部電源３６１は水力発電装置４００とは異なる電源であり、一般的な発電所から電線を通じてコンセントにより供給される電源である。なお、図１に示される水位検出センサ３００ｂ１も当該外部電源３６１により稼働される。これによって、水位検出センサ３００ｂ１と制御部３６０とを常時安定して通電することができるため、浄水システム１００を適切に稼働することが可能となる。この外部電源３６１が本発明に係る「制御部電流供給部」または「センサ電流供給部」の一例である。

（浄水システムの動作）
次に、図１および図２に基づき、浄水システム１００の動作を説明する。誘導部２００により導入された地表水は、原水流入管３１０を経由して浄水処理部３００ａ内に流入される。この際、当該地表水は原水流入管３１０に設けられた減勢装置３１１を経由するため、水力発電装置４００により発電を行うことができる。なお、水力発電装置４００による発電は常時行われる。

水位検出センサ３００ｂ１により蓄水部３００ｂの水が所定の水位を上回っていることが検出された場合や、浄水処理を行わない時間帯にあっては、制御部３６０が電動制御弁３２０を閉状態に置く。これによって、減勢装置３１１を経由した水は、原水流出管３１２を経由して河川５００に戻される。
一方、水位検出センサ３００ｂ１により蓄水部３００ｂの水が所定の水位を下回っていることが検出された場合には、制御部３６０が紫外線照射装置３４１を稼働させた後に、電動制御弁３２０を開状態に置く。これによって、減勢装置３１１を経由した地表水の一部は浄水装置３４０に流入される。なお、浄水装置３４０に流入されなかった地表水は、原水流出管３１２を経由して河川５００に戻される。

浄水装置３４０に導かれた地表水は、紫外線照射装置３４１および塩素消毒設備３４２を経由して処理水流出管３５０を通じて蓄水部３００ｂに流入される。なお、処理水流出管３５０には消毒剤（次亜塩素ナトリウム）などが注入される。浄水装置３４０を経由した水により、蓄水部３００ｂの水が所定の水位を上回ったことが検出された場合には、制御部３６０が電動制御弁３２０を閉状態に置く。
なお、原水流出管３１２の地表水は水質計器３４３により常時チェックが行われており、水質計器３４３により地表水が水道水として不適であると判断された場合には、電動制御弁３２０が閉状態に置かれる。これによって、水道水に不適な水が蓄水部３００ｂに流出することを防止することができる。
以上の動作を繰り返すことにより、浄水システム１００は、電動制御弁３２０と紫外線照射装置３４１の稼働に係る省力化を図るとともに、安定した水道水の確保および供給を行うことが可能となる。

（第２実施形態）
次に、図５に基づき第２実施形態に係る浄水システム１００を説明する。第２実施形態に係る浄水システム１００は、第１実施形態に係る浄水システム１００と比して水力発電装置４００の構成が異なる。すなわち、第２実施形態に係る浄水システム１００においては、水力発電装置４００が誘導部２００に配置されている。
当該水力発電装置４００は、誘導部２００に設けた有効落差によりタービンを回転させることにより発電を行うことができるよう構成される。
第２実施形態に係る浄水システム１００においても、第１実施形態に係る浄水システム１００と同じく水力発電装置４００が発電した電流により電動制御弁３２０と紫外線照射装置３４１とを稼働させるよう構成される。よって、第２実施形態に係る浄水システム１００によれば、電動制御弁３２０と紫外線照射装置３４１の稼働に係る省力化を図るとともに、安定した水道水の確保および供給を行うことが可能となる。

なお、本発明に係る浄水システム１００の構成は、上述した第１実施形態または第２実施形態の構成に限るものでは無く、さらに他の構成とすることが可能である。

（実施の形態ないし実施例本発明の各構成要素の対応について）
浄水システム１００は本発明に係る「浄水システム」の一例である。誘導部２００は本発明に係る「誘導部」の一例である。供給部３００は本発明に係る「供給部」の一例である。浄水装置３４０は本発明に係る「浄水装置」の一例である。浄水処理部３００ａは本発明に係る「浄水処理部」の一例である。水位検出センサ３００ｂ１は本発明に係る「水位検出センサ」の一例である。蓄水部３００ｂは本発明に係る「蓄水部」の一例である。水力発電装置４００は本発明に係る「水力発電装置」の一例である。電動制御弁３２０は本発明に係る「電動制御弁」の一例である。制御部３６０は本発明に係る「制御部」の一例である。外部電源３６１は本発明に係る「制御部電流供給部」または「センサ電流供給部」の一例である。

１００ 浄水システム
２００ 誘導部
３００ 供給部
３００ａ 浄水処理部
３００ｂ 蓄水部
３００ｂ１ 水位検出センサ
３００ｂ２ 浄水流出管
３１０ 原水流入管
３１１ 減勢装置
３１２ 原水流出管
３２０ 電動制御弁
３３０ 処理水流入管
３４０ 浄水装置
３４１ 紫外線照射装置
３４１ａ 紫外線照射装置
３４１１ 処理対象水
３４１２ 紫外線ランプ
３４１３ スリーブ
３４１３ａ ワイパ
３４１３ｂ ワイパ用モニタ
３４１５ 装置流入管
３４１５ａ 紫外線透過モニタ
３４１５ｂ 紫外線強度計
３４１６ 照射ケーシング
３４１６ａ ケーブル
３４１６ｂ 紫外線強度計
３４１６ｃ 温度計
３４１７ 装置流出管
３４１８ 制御盤
３４２ 塩素消毒設備
３４３ 水質計器
３５０ 処理水流出管
３６０ 制御部
３６１ 外部電源
４００ 水力発電装置
５００ 河川
５１０ 貯水領域

Claims (12)

1. 地表水を処理することにより水道水を得る浄水システムであって、
   前記地表水を誘導する誘導部と、
   水力発電装置と、
   前記誘導部からの水を前記水道水として供給する供給部と、を有し、
   前記供給部は、浄水装置と、前記浄水装置への水の供給を制御する電動制御弁と、を有し、
   前記浄水装置は、紫外線照射装置を有し、
   前記紫外線照射装置は前記水力発電装置により発電された電力により駆動されることを特徴とする浄水システム。
2. 請求項１に記載された浄水システムであって、
   前記供給部は、
   前記浄水装置が設けられた浄水処理部と、
   前記浄水処理部の水を蓄える蓄水部と、を有することを特徴とする浄水システム。
3. 請求項１または２に記載された浄水システムであって、
   前記供給部は、さらに、制御部と、水位検出センサと、を有し、
   前記制御部は、前記水位検出センサが所定の水位を下回っていることを検出した場合に、前記電動制御弁を開き前記浄水装置に水を流入するよう構成されていることを特徴とする浄水システム。
4. 請求項３に記載された浄水システムであって、
   前記制御部は、前記水位検出センサが所定の水位を下回っていることを検出した場合に、前記紫外線照射装置を稼働するよう構成されていることを特徴とする浄水システム。
5. 請求項３または４に記載された浄水システムであって、
   前記水位検出センサは、前記蓄水部に設けられることを特徴とする浄水システム。
6. 請求項３〜５のいずれか１項に記載された浄水システムであって、
   前記制御部を稼働するための制御部電流供給部を有することを特徴とする浄水システム。
7. 請求項６に記載された浄水システムであって、
   前記水位検出センサを稼働するためのセンサ電流供給部を有することを特徴とする浄水システム。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載された浄水システムであって、
   前記浄水装置は、さらに、塩素消毒設備を有することを特徴とする浄水システム。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載された浄水システムであって、
   さらに、水質計器を有することを特徴とする浄水システム。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載された浄水システムであって、
    前記電動制御弁は、前記水力発電装置により発電された電力により駆動されることを特徴とする浄水システム。
11. 請求項１〜１０に記載された浄水システムであって、
    前記水力発電装置は、前記供給部に設けられることを特徴とする浄水システム。
12. 請求項１〜１０に記載された浄水システムであって、
    前記水力発電装置は、前記誘導部に設けられることを特徴とする浄水システム。

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