JP2019098225A - 水浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】原水（被処理水）の水質変化に対して自動で応答し、適正な酸化剤の供給量を維持する水浄化システムを提供する。【解決手段】水浄化システム１は、酸化剤供給部２と、供給調整部３と、濾過部４と、検知センサ５と、制御部６とを備える。酸化剤供給部２は、水中の金属イオンを不溶化させる酸化剤を供給する。供給調整部３は、酸化剤供給部２からの酸化剤の供給量を調整する。濾過部４は、不溶化した金属成分と水中の不純物とを濾過により水から取り除く。検知センサ５は、酸化剤供給部２よりも下流に設置され、水の酸化剤含有量を検出する。制御部６は、濾過処理が開始されてから所定時間後の酸化剤含有量が所定値以上である場合は、酸化剤供給量を減らす。制御部６は、濾過処理が開始されてから所定時間後の酸化剤含有量が所定値以下である場合は、酸化剤供給量を増やす。【選択図】図１

Description

本発明は、濾過によって水を浄化する水浄化システムに関する。

従来、被処理水中の有害物質を酸化剤によって不溶化し、濾過によって取り除く浄水装置が開発されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に係る浄化装置は、オゾンや次亜塩素酸塩等の酸化剤を用いて砒素イオン等を酸化することにより、難溶性の酸化物に変換した後に、膜濾過を用いて砒素の難溶性酸化物を水から取り除くものである。

特開２００５−１３９７２号公報

このような従来の浄化装置では、被処理水中の有害物質濃度が変化した場合に、その水質変化に対応することができない。例えば、有害物質濃度が減少した場合には、酸化剤の供給量が過多になってしまう。あるいは、有害物質濃度が増加した場合には、酸化剤の供給量が不足することとなる。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものである。原水（被処理水）の水質変化に対して自動で応答し、適正な酸化剤の供給量を維持する水浄化システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る水浄化システムは、水中の金属イオンを不溶化させる酸化剤を供給する酸化剤供給部と、前記酸化剤供給部からの酸化剤の供給量を調整する供給調整部と、前記酸化剤供給部から供給された酸化剤によって不溶化した金属成分と、水中の不純物と、を濾過により水から取り除く濾過部と、前記酸化剤供給部よりも下流に設置され、水の酸化剤含有量を検出するための検知センサと、前記検知センサの検知結果に基づいて、前記供給調整部を動作させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記濾過部において濾過処理が開始されてから所定時間後の、前記検知センサの検出した酸化剤含有量が所定値以上である場合は、前記供給調整部を制御して、酸化剤供給量を減らし、前記制御部は、前記濾過部において濾過処理が開始されてから所定時間後の、前記検知センサの検出した酸化剤含有量が所定値以下である場合は、前記供給調整部を制御して、酸化剤供給量を増やすものである。

本発明によれば、原水（被処理水）の水質変化に対して応答し、適正な酸化剤の供給量を維持することができる。

実施の形態１に係る水浄化システムの概略的な構成図 実施の形態１に係る水浄化システムの逆支弁の配置を示す図 実施の形態１に係る水浄化システムの塩素量調整の動作を示すフローチャート 実施の形態１に係る酸化剤供給部の構成図 実施の形態１に係る酸化剤台の構成図

以下では、本発明の実施の形態に係る水浄化システムについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一例を示すものであって、数値、材料、構成要素等についても一例に過ぎず、本発明を限定する趣旨のものではない。

また、各図において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る水浄化システムの概略的な構成図である。図２は、実施の形態１に係る水浄化システムの逆支弁の配置を示す模式図である。図３は、実施の形態１に係る水浄化システムの塩素量調整の動作を示すフローチャートである。図４は、実施の形態１に係る酸化剤供給部の模式図である。図５は、実施の形態１に係る酸化剤台の模式図である。

［構成］
本実施の形態の水浄化システム１は、井戸や貯水槽等から汲み上げた原水（被処理水）から濾過によって不純物を取り除くことで、原水を浄化し、生活用水として取り出すためのシステムである。

図１に示すように、水浄化システム１は、井戸や貯水槽側から取水口９へ、供給ポンプ８と、供給調整部３と、酸化剤供給部２と、濾過部４と、検知センサ５と、酸化剤除去部７と、取水口９が種々の配管１０によって連結されている。

配管１０には、汲み上げ配管１０ａと、供給配管１０ｂと、濾過後配管１０ｃと、浄化後配管１０ｄと、分岐配管１０ｅと、合流配管１０ｆとがある。汲み上げ配管１０ａは、井戸や貯水槽等の原水源と供給ポンプ８との間をつないでいる。供給配管１０ｂは、供給ポンプ８と濾過部４とをつないでいる。濾過後配管１０ｃは、濾過部４と酸化剤除去部７とをつないでいる。浄化後配管１０ｄは、酸化剤除去部７と取水口９とをつないでいる。

供給配管１０ｂには分岐配管１０ｅと合流配管１０ｆによるバイパスが備えられている。供給配管１０ｂから分岐した分岐配管１０ｅは、バイパス上において供給配管１０ｂと酸化剤供給部２の上流側とをつないでいる。また、酸化剤供給部２の下流側において、合流配管１０ｆが酸化剤供給部２と供給配管１０ｂとをつないでいる。すなわち、合流配管１０ｆと供給配管１０ｂとの連結部分は、分岐配管１０ｅと供給配管１０ｂとの連結部分より下流側にある。なお、図２に示すように、供給配管１０ｂにおいて、分岐配管１０ｅと供給配管１０ｂとの連結部分よりも下流であって、合流配管１０ｆと供給配管１０ｂとの連結部分よりも上流に、逆支弁１１が設けられていることが好ましい。酸化剤が供給された水が、酸化剤が供給される前の水の方へ逆流することを防ぐことができる。

酸化剤供給部２は、供給配管１０ｂの間に設けられている。酸化剤供給部２には、供給配管１０ｂを通る原水の一部を取り入れるための分岐配管１０ｅと、酸化剤供給部２内を通った水を供給配管１０ｂに合流させる合流配管１０ｆとを有する。

分岐配管１０ｅには、酸化剤供給部２へ流れる水量を調整するための供給調整部３が設けられている。供給調整部３は、例えば、制御部６によって制御されるバルブや弁等である。供給調整部３は、そのバルブや弁等の開き具合によって、酸化剤供給部２へ流れる水量を多段階に調整するものである。供給調整部３は、例えば、５段階や８段階に水量を調整可能であるが、何段階で調整可能とするかは適宜に設定することができる。

使用者は、取水口９の蛇口を捻ることで、濾過処理後の水を生活用水として活用することができる。なお、図１には取水口９が１個しか記載されていないが、水浄化システム１が有する取水口９は１個に限定されない。例えば、５個や１０個等の適宜の数の取水口９を設置することができる。また、本実施の形態においては、取水口９は蛇口を捻ることで水が出てくるものを説明しているが、取水口９の構成はこれに限定されない。例えば、ボタンを押すことで水を取り出す構成としてもよいし、あるいは、手の動き等を検知した場合に水を取り出すことができる構成を備えてもよい。

さて、検知センサ５と供給調整部３は制御部６に接続されている。
検知センサ５は、水の酸化剤含有量を検出するものである。検知センサ５の検知結果は、制御部６に出力される。制御部６は、検知センサ５の検知結果を用いて供給調整部３を制御し、酸化剤供給部２からの酸化剤供給量を制御するものである。

［配管］
図１に示す、汲み上げ配管１０ａと、供給配管１０ｂと、濾過後配管１０ｃと、浄化後配管１０ｄと、分岐配管１０ｅと、合流配管１０ｆの配管１０は、ポンプの水圧に耐えられる材質、構造であればよい。耐久性・加工のし易さから、例えば、塩化ビニル樹脂や鋼管、あるいは、これらの複合材料を用いた直管を用いることができる。なお、損失水頭が低くなるように、呼び径は大きい方が好ましく、例えば、１５ｍｍから５０ｍｍ程度のもので、厚みは１ｍｍから５ｍｍ程度のものが好ましい。

［供給ポンプ］
図１に示す供給ポンプ８は、井戸や貯水槽等から原水を汲み上げるために用いられる。供給ポンプ８としては、例えば、電動機で駆動するポンプを用いることができる。より具体的には、渦巻きポンプ、ジェットポンプ、カスケードポンプ等の遠心ポンプや、軸流ポンプ、斜流ポンプ等を用いることができる。

水浄化システム１を一般的な家庭に用いる場合、井戸の深さは、浅井戸であれば１０ｍから２０ｍ程度、深井戸であれば２０ｍから３０ｍ以上汲み上げる必要がある。そのため、配管や濾過装置の損失水頭を考慮すると、２０ｍ以上の揚程があるものが好ましく、渦巻きポンプやジェットポンプ等の遠心ポンプがより好ましい。

また、供給ポンプ８として、圧力タンクと圧力スイッチを備え、所定の圧力以下で動作する自動式ポンプを用いることが好ましい。取水口９の蛇口を捻ることによる圧力変化を検知して自動で供給ポンプ８を動作させることができ、使用者が手動でポンプのスイッチを押下する必要がなくなるためである。

なお、供給ポンプ８には、上記の圧力検知による自動式ポンプ以外にも、スイッチ操作で動作をする非自動式ポンプや、外部からの入力によって動作をする自動式ポンプ等を用いることができる。

また、水浄化システム１を一般家庭で使用する場合であれば、供給ポンプ８は、汲み上げる水量が５Ｌから１５Ｌ毎分程度得られるような揚程と流量の特性を持つものが好ましい。

［酸化剤供給部］
図１に示す酸化剤供給部２は、濾過部４によって原水中から取り除くために、原水中の金属イオン等のイオン物質を不溶化させる酸化剤を、濾過処理前の水に供給するものである。酸化剤の作用により原水中のイオン物質を不溶化し、濾過処理によって取り除くことで、水が徐々に変色等することを抑制することができる。例えば、井戸水等には、鉄イオン等が多く含有されている場合があり、鉄イオンが多く含有されている水においては、時間とともに鉄イオンが酸化されることに起因して水の色が徐々に赤褐色化してしまう。水の赤褐色化を防止するため、あらかじめ、そのようなイオン物質を取り除いておくことが好ましい。

酸化剤としては、鉄イオン等のイオン物質を不溶化するものを用いることができ、例えば、次亜塩素酸ナトリウム、塩素、オゾン等を用いることができる。特に、塩素系の酸化剤を用いれば、塩素系酸化剤の殺菌効果によって、よりクリーンな水を水浄化システム１により得ることができる。

本実施の形態においては、酸化剤として固形塩素１２を酸化剤として用いている。図４に示すように、固形塩素１２は、酸化剤供給部２内の酸化剤設置部２１に設置されている。酸化剤設置部２１は、設置台２１ａ及び支持部２１ｂを備える。固形塩素１２は、設置台２１ａの上に設置される。

図５に示すように、設置台２１ａは、円盤状の部材であり、その上面と下面間で貫通した貫通孔２２を複数備えている。複数の貫通孔２２は、設置台２１ａの上面と下面の中心部分には開口していない。複数の貫通孔２２の数は適宜に設定可能であるが、実施の形態１においては１２個の貫通孔２２が開口している。

設置台２１ａは、支持部２１ｂの複数の支持突起２４の上に設置される。複数の支持突起２４の数は３個以上の数で適宜に設定可能であるが、実施の形態１においては８個の支持突起２４が設けられている。

支持部２１ｂは、円筒の上に円盤が設置された形状となっており、円盤の上面に複数の支持突起２４が設けられている。支持部２１ｂは、分岐配管１０ｅと連結しており、分岐配管１０ｅを通過した水を設置台２１ａまで導く導水孔２３を有する。導水孔２３は、支持部２１ｂの円筒の孔と、円盤の中心に開口した孔とが連結して構成されている。

設置台２１ａが支持突起２４の上に設置されていることで、設置台２１ａと支持部２１ｂの円盤との間に、支持突起２４の高さの空間が存在する。そのため、導水孔２３を通ってきた水は、設置台２１ａと支持部２１ｂの円盤との間の空間を通って、貫通孔２２から固形塩素１２側に流れ出る。

貫通孔２２から酸化剤である固形塩素１２側に流れ出た水は、固形塩素１２と接触した後に、合流配管１０ｆを通って、供給配管１０ｂ内の原水と合流する。酸化剤である固形塩素１２と接触した水には塩素が溶解しているため、合流配管１０ｆを通って固形塩素１２と接触した水が供給配管１０ｂ内の原水と合流することで、濾過処理前の原水に酸化剤である塩素が供給される。

酸化剤供給部２から供給された酸化剤によって、原水中のイオン物質が酸化析出し、不溶化する。例えば、原水中に鉄イオンが含まれている場合であれば、Ｆｅ（ＯＨ）_３等を成分に含む鉄イオンが酸化された鉄の微粒子として析出する。

ここで、導水孔２３の上方である設置台２１ａの中心部分には、貫通孔２２は開口しておらず、また、貫通孔２２が複数存在する。そのため、貫通孔２２を通過した水が、固形塩素１２の一部とのみ接触することが妨げられるので、固形塩素１２が部分的にのみ溶解することを抑制することができる。

［濾過部］
図１に示す濾過部４は、原水中の不純物、及び、酸化剤供給部２から供給された酸化剤によって不溶化した金属成分を、濾過によって取り除く。濾過部４は、供給配管１０ｂを通過してきた原水を、濾材を用いて濾過するものである。

本実施の形態において、濾過部４は、粒状の濾材によって水の濾過を行う。粒状濾材は、粒子径約１０μｍ以上の粗大粒子や凝集物を捕捉して除去することを目的としている。なお、粒状濾材は、粒状濾材に吸着するような表面電位を有する粒子や、原水中のイオン等の存在によっては、粒子径約１μｍから１０μｍの粒子の除去も可能となる。

粒状濾材としては、例えば、濾過砂、ペレット状の繊維濾過材等、除去対象物に適した濾材を用いることができる。粒状濾材の材質は、例えば、砂、アンスラサイト、ガーネット、セラミックス、粒状活性炭、オキシ水酸化鉄、マンガン砂等、水中で沈降し、圧力で変形し難い硬度を持つものを用いることができる。粒状濾材の粒子径としては、例えば、０．３ｍｍから５．０ｍｍで、均等係数１．２から２．０等のものを用いるとよい。

濾材としては、１つの種類の濾材のみを用いてもよいし、また、複数の種類のものを用いてもよい。複数種類の濾材を組み合わせる場合は、単一種類の濾材を用いる場合より濾過効率が高く、さらに、損失水頭を低く抑えられるため、複層濾過法を用いることが好ましい。複層濾過法とは、比重の違いを利用し濾過を行う層としてサイズの異なる粒子を小さい粒子から順に積層する方法である。複層濾過法では、比重が大きくサイズが小さい粒子と、比重が小さくサイズが大きい粒子とを混合して多層構造にするのが一般的である。

濾材の比重としては、例えば、砂は２．５ｇ／ｃｍ^３から２．７ｇ／ｃｍ^３であり、アンスラサイトは１．４ｇ／ｃｍ^３から１．８ｇ／ｃｍ^３であり、ガーネットは３．８ｇ／ｃｍ^３から４．１ｇ／ｃｍ^３である。

粒状濾材としては、例えば、０．３ｍｍのガーネットと、０．６ｍｍの砂と、１．０ｍのアンスラサイトを２：１：１の割合で混合して使用することができるが、これは、濁質の粒子特性に応じて混合比率や粒子径を調整することが好ましい。

粒状濾材の充填量は、濾過性能と耐久性、損失水頭等を考慮して決定されることが好ましい。粒状濾材を増やすと、濁質成分の保持量が増加するので除去性能が向上し、洗浄までの間隔を延ばすことができて洗浄頻度を減らすことができる。一方、損失水頭が上昇するため、流量が減少する。

また、濾過部４の外装としては、供給ポンプ８付近に配置されるため、供給ポンプ８の最高出力揚程以上の耐圧性があるものが好ましい。例えば、濾過部４の外装の素材としては、金属や、樹脂等を用いることができる。

耐久性及び耐候性の観点からは、外装の素材として樹脂を用いる場合は、ガラス繊維等で強化した樹脂が好ましい。井戸水を原水とする場合等、水浄化システム１が屋外に設置される場合は、特に、耐久性や耐候性が必要になる。十分な耐久性及び耐候性を得るためには、濾過部４の外装の材質を考慮する以外にも、例えば、その外装の肉厚を厚くしてもよいし、あるいは、その外装の表面コーティング等を行ってもよい。濾過部４の形状としては、耐久性等を考慮すると、円筒形や球形や楕円形等が好ましいが、濾過部４の形状としては、例えば、直方体や立方体等を採用してもよい。

［酸化剤除去部］
図１に示す酸化剤除去部７は、酸化剤供給部２から供給された酸化剤を、濾過処理後の水から取り除く。酸化剤除去部７によって、濾過処理後の水から酸化剤を取り除くことで、使用者が濾過処理後の水を安全に生活用水として活用することができる。

本実施の形態において、酸化剤除去部７は、活性炭を用いて酸化剤を除去する。具体低には、酸化剤除去部７内を流れる水を、多孔質である活性炭の層を通過させ、酸化剤を活性炭に吸着させることで、濾過処理後の水から酸化剤を取り除く。なお、酸化剤を取り除くために用いるものは活性炭に限定されない。例えば、ゼオライト等の多孔質材料を表面修飾した材料を用いてもよい。また、酸化剤を中和等の化学反応で取り除く構成としてもよい。酸化剤を化学反応で取り除く場合は、塩等の析出物が生じる場合は、濾過等によって析出物を取り除くことが好ましい。

［検知センサ］
本実施の形態では、酸化剤供給部２から供給する酸化剤としては固形塩素１２を用いているため、図１に示す検知センサ５としては、残留塩素センサを用いることが好ましい。しかしながら、水中の酸化剤含有量を検出することができるものであれば、検知センサ５として用いることができる。

例えば、検知センサ５として、水浄化システム１内の水の一部をラマン分光や赤外分光等を用いて分析し、酸化剤含有量を検出するような構成を用いてもよい。また、検知センサ５として、水の濁度または色度を計測するものを用いてもよい。水の濁度または色度を用いる場合、制御部６は、検知センサ５が検知した水の濁度または色度と、所定の濁度または色度とを比較することで、水中の酸化剤含有量を算出する。この場合、濾過部４によって懸濁物質等が取り除かれる前に水の濁度または色度を検知できるため、検知センサ５は、供給配管１０ｂにおいて酸化剤供給部２と濾過部４の間に設置されることが好ましい。なお、酸化剤が不足した場合、酸化剤による凝集が十分でなく、金属成分や不純物等が濾過部４を通過することとなるため、濾過部４の下流に検知センサ５を設けた場合でも、水中の酸化剤含有量の算出は可能である。

検知センサ５は、酸化剤供給部２からの酸化剤の供給量の過不足を検知するために用いるものであるため、酸化剤供給部２より下流であって、酸化剤除去部７の上流に設けられている必要がある。

本実施の形態において、検知センサ５は、濾過後配管１０ｃに、つまり、濾過部４の下流であって、酸化剤除去部７の上流に設置されている。

この構成により、検知センサ５へ到達する水は、濾過部４を通過することによって水中の不純物や酸化析出した金属成分等が取り除かれたものとなるので検知センサ５の劣化を防止することができる。

［制御部］
図１に示す制御部６は、検知センサ５からの検知結果を用いて、供給調整部３を制御し、酸化剤供給部２からの酸化剤の供給量を調整するものである。また、制御部６は、検知センサ５からの検知結果を用いて、水浄化システム１内で濾過処理が行われているか否かを判断するものでもある。

具体的には、制御部６は、検知センサ５の検出した酸化剤含有量から供給量の過不足を検知することができる。また、取水口９から水を取り出すと濾過後配管１０ｃ内には水の流れが生ずるので検知センサ５の検出した酸化剤含有量は、必ずしも一定の値を示すものではない。取水口９から流出する水の流れによって揺らぎを生じる。このことを利用して水の流れの有無検出することもできる。そこで、制御部６は、検知センサ５の検出した酸化剤含有量の変化から水浄化システム１内で、濾過処理が行われているか否かについても検知することもできる。つまり、制御部６は、検知センサ５の検知結果から、水浄化システム１内で濾過処理が行われている時間を検出することができる。酸化剤含有量が揺らいでいる時間を計測することで、濾過処理が行われている時間とすることができる。

次に、濾過処理が所定時間継続した後の水中の酸化剤含有量が所定値以上である場合は、供給調整部３を調整し、酸化剤の供給量を１段階減少させる。一方、制御部６は、検知センサ５の検知結果から、濾過処理が所定時間継続した後の水中の酸化剤含有量が所定値以下である場合は、供給調整部３を調整し、酸化剤の供給量を１段階増加させる。

制御部６は、酸化剤供給量を調整した後もさらに、濾過処理が所定時間継続した場合であって、その後の水中の酸化剤含有量が所定値以上である場合は、供給調整部３を調整し、酸化剤の供給量を１段階減少させる。一方、制御部６は、酸化剤供給量を調整した後もさらに、濾過処理が所定時間継続した場合であって、その後の水中の酸化剤含有量が所定値以下である場合は、供給調整部３を調整し、酸化剤の供給量を１段階増加させる。

制御部６は、このように酸化剤供給量の調整を繰り返すことで、水中の酸化剤含有量を所定値に近づけていく。これによって、井戸水等の原水の水質が変動した場合でも、水質変化に対して自動で応答し、適正な酸化剤の供給量を維持する。

また、原水の水質が短期的に変化しただけのような場合でも、酸化剤供給量を段階的に調整することで、酸化剤の供給を増やし過ぎたり、減らし過ぎたりすることがなくなる。なお、酸化剤供給量の調整については、検知センサ５の検知結果と所定値との差に基づいて、その差が大きい程、酸化剤供給の調整量も大きくするような構成としてもよい。

酸化剤含有量の所定値については、適宜に設定可能な値であるが、酸化剤として塩素系酸化剤を用いた場合は、浄化処理後の水を生活用水として用いる場合は、所定値として塩素濃度１０ｐｐｍが好ましい。また、浄化処理後の水を飲用水としても用いる場合は、所定値として、塩素濃度５ｐｐｍが好ましい。

また、制御部６は濾過処理が所定時間継続した場合に、酸化剤供給量の調整を行う。ここで、この所定時間については、適宜に設定可能であるが、濾過部４内の水が入れ替わる程度の時間以上の時間であることが好ましい。濾過部４の水が入れ替わって濾過後配管１０ｃを通過する水の酸化剤含有量が安定するためである。

制御部６は、例えば、ＣＰＵ等である。ＣＰＵとしては、水浄化システム１が専用のＣＰＵを備えていてもよいし、使用者の所有のＰＣを用いてもよい。また、水浄化システム１が無線又は有線の通信部を備えており、検知センサ５の検知情報等を外部ＣＰＵに送信するような構成としてもよい。この場合、複数の水浄化システム１を１つのＣＰＵで制御することができる。

［濾過処理が行われているか否かについて別の検知方法］
なお、水浄化システム１内で、濾過処理が行われているか否かについても検知するために検知センサ５のほかに別のセンサを備えても良い。例えば、圧力を検知し、供給配管１０ｂや濾過後配管１０ｃ内の水圧の変化から、水が流れているか否かを検知するものを用いてもよい。また、別のセンサは、水の流れがある場合に回転又は揺動するロータ等を備えており、このロータ等の回転又は揺動によって水が流れているか否かを検知する構成としてもよい。

上記のような水の流れを検知するセンサは、検知センサ５とは別の場所、例えば、供給配管１０ｂの酸化剤供給部２と濾過部４との間等に設置してもよい。

あるいは、別のセンサとして、供給ポンプ８等に設置して、供給ポンプ８が動作しているか否かを検知するような構成としてもよい。この場合、検知センサ５が、供給ポンプ８が動作していると検知している場合に、制御部６は、水浄化システム１において濾過処理が行われていると判断する。

供給ポンプ８が動作しているか否かの検知方法としては、例えば、供給ポンプ８への電力供給を監視する構成としてもよいし、あるいは、供給ポンプ８が周期的な振動をしているか否かを検知する構成としてもよい。

［動作］
以下では、本実施の形態に係る水浄化システム１の動作について説明する。まずは、水浄化システム１における、水浄化処理の動作について説明する。

［水浄化処理］
まず、図１において供給ポンプ８が動作し、井戸等の原水源から原水が汲み上げられる。原水は、供給ポンプ８によって、汲み上げ配管１０ａを通って汲み上げられる。汲み上げられた原水は、供給配管１０ｂを通って濾過部４に供給される。この際、供給配管１０ｂを流れる原水の一部が分岐配管１０ｅを通って酸化剤供給部２に供給される。

酸化剤供給部２に供給された原水は、酸化剤供給部２内の固形塩素１２と接触し、その一部を溶解した後に、合流配管１０ｆを通って、供給配管１０ｂ内の原水と合流する。固形塩素１２と接触しその一部を溶解した原水が、供給配管１０ｂ内の原水と合流することで、原水に酸化剤が供給される。

酸化剤が供給されることで、原水内の鉄イオン等の金属イオン等が、酸化された鉄の微粒子等の金属成分として析出する。酸化剤が供給され、金属成分が析出した原水は、供給配管１０ｂを通って、濾過部４に供給される。

濾過部４では、粒状濾材を用いて、酸化剤により析出した金属成分を含む不純物が、原水から取り除かれる。濾過部４を通過し、酸化剤により析出した金属成分を含む不純物が取り除かれた水は、濾過後配管１０ｃを通って、酸化剤除去部７に供給される。

この際、検知センサ５によって、水中の酸化剤含有量が検出され、検知結果が制御部６に出力される。制御部６は、検知センサ５からの検知結果を用いて、供給調整部３を制御し、酸化剤供給量を調整する。酸化剤供給量の調整については、後述する。

酸化剤除去部７を通過する水が、酸化剤除去部７内の活性炭層を通過することで、活性炭の吸着作用により、水中の酸化剤が取り除かれる。酸化剤除去部７を通過し、酸化剤が除去された水は、浄化後配管１０ｄを通って、取水口９に供給される。取水口９に供給された水は、取水口９の蛇口を捻ることで、生活用水として取り出すことができる。

［酸化剤供給量の調整］
以下、図３のフローチャートを用いて、酸化剤供給量を調整する際の、水浄化システム１の動作について説明する。

水浄化システム１は、水浄化システム１内で濾過処理が行われている際に、酸化剤供給部２からの酸化剤供給量の調整を行う。検知センサ５は、濾過後配管１０ｃ内に水が流れているか否かを検知し、その検知結果を制御部６に出力する。制御部６は、検知センサ５が、水が流れていると検知している場合に、水浄化システム１内で濾過処理が行われていると判断する。

制御部６は、水浄化システム１において、濾過処理が所定時間以上行われているか否かを判断する（ステップＳ１０）。濾過処理を開始してから所定時間が経過していない場合（ステップＳ１０でＮｏ）、制御部６は、水浄化システム１において濾過処理が行われているか否かの監視を続ける。

濾過処理を開始してから所定時間経過した場合（ステップＳ１０でＹｅｓ）、検知センサ５は、濾過処理開始から所定時間経過後の、濾過後配管１０内の水の酸化剤含有量Ａを測定する（ステップＳ２０）。検知センサ５は、測定した酸化剤含有量Ａを制御部６に出力する。

続いて、制御部６は、酸化剤含有量Ａと所定値Ｂとを比較する（ステップＳ３０）。

酸化剤含有量Ａが所定値Ｂより大きい場合（ステップＳ３０でＡ＞Ｂ）、制御部６は、供給調整部３を制御して、酸化剤供給量を１段階減少させる（ステップＳ４０）。その後、制御部６は、検知センサ５の検知結果を用いて、水浄化システム１内で濾過処理が終了しているか否かを判断する（ステップＳ６０）。濾過処理が終了している場合（ステップＳ６０でＹｅｓ）、酸化剤供給量の調整を終了する。濾過処理が終了していない場合（ステップＳ６０でＮｏ）、制御部６は、水浄化システム１において濾過処理が行われているか否かの監視を続ける。

酸化剤含有量Ａが所定値Ｂより小さい場合（ステップＳ３０でＡ＜Ｂ）、制御部６は、供給調整部３を制御して、酸化剤供給量を１段階増加させる（ステップＳ５０）。その後、制御部６は、検知センサ５の検知結果を用いて、水浄化システム１内で濾過処理が終了しているか否かを判断する（ステップＳ６０）。濾過処理が終了している場合（ステップＳ６０でＹｅｓ）、酸化剤供給量の調整を終了する。濾過処理が終了していない場合（ステップＳ６０でＮｏ）、制御部６は、水浄化システム１において濾過処理が行われているか否かの監視を続ける。

酸化剤含有量Ａが所定値Ｂと同値である場合（ステップＳ３０でＡ＞ＢでもなくＡ＜Ｂでもない場合Ａ＝Ｂと判断）、制御部６は、酸化剤供給量を維持し、濾過処理が終了したか否かを判断する（ステップＳ６０）。濾過処理が終了している場合（ステップＳ６０でＹｅｓ）、酸化剤供給量の調整を終了する。濾過処理が終了していない場合（ステップＳ６０でＮｏ）、制御部６は、水浄化システム１において濾過処理が行われているか否かの監視を続ける。

なお、上記説明では、酸化剤供給量の調整を行わない条件として「Ａ＝Ｂ」として説明したが、誤差値Ｃを用いて、酸化剤供給量の調整を行わない条件として「（Ｂ−Ｃ）＜Ａ＜（Ｂ＋Ｃ）」としてもよい。この場合、酸化剤供給量を増加させる条件は、「Ａ＜（Ｂ−Ｃ）」であり、酸化剤供給量を減少させる条件は、「Ａ＞（Ｂ＋Ｃ）」である。

具体的には、例えば、酸化剤として塩素系酸化剤を用い、所定値として塩素濃度１０ｐｐｍを用いた場合で、９ｐｐｍ〜１１ｐｐｍまでの塩素濃度を許容できる場合は、酸化剤供給量の調整を行わない条件は「９＜Ａ＜１１」である。また、酸化剤供給量を増加させる条件は「Ａ＜９」であり、酸化剤供給量を減少させる条件は「Ａ＞１１」である。

［実施の形態に係る水浄化システムの効果等］
以下において、実施の形態１に係る水浄化システム１の要点について、あらためて説明する。

本実施の形態に係る水浄化システム１は、酸化剤供給部２と、供給調整部３と、濾過部４と、検知センサ５と、制御部６と、を備える。酸化剤供給部２は、水中の金属イオンを不溶化させる酸化剤を供給するものである。供給調整部３は、酸化剤供給部２からの酸化剤の供給量を調整するものである。濾過部４は、酸化剤供給部２から供給された酸化剤によって不溶化した金属成分と、水中の不純物と、を濾過により水から取り除くものである。検知センサ５は、酸化剤供給部２よりも下流に設置され、水の酸化剤含有量を検出するものである。制御部６は、検知センサ５の検知結果に基づいて、供給調整部３を動作させるものである。制御部６は、濾過部４において濾過処理が開始されてから所定時間後の、検知センサ５の検出した酸化剤含有量が所定値以上である場合は、供給調整部３を制御して、酸化剤供給量を減らすものである。制御部６は、濾過部４において濾過処理が開始されてから所定時間後の、検知センサ５の検出した酸化剤含有量が所定値以下である場合は、供給調整部３を制御して、酸化剤供給量を増やすものである。

上記構成を有する水浄化システム１を用いれば、制御部６は、検知センサ５の検知結果に基づいて、供給調整部３を動作させるので、原水の水質が変動した場合でも、水質変化に対応し、適正な酸化剤の供給量を維持することができる。

また、本実施の形態に係る水浄化システム１は、供給調整部３は、酸化剤供給量を多段階に調整可能であるものが好ましい。加えて、制御部６は、濾過部４において濾過処理が開始されてから所定時間後の、検知センサ５の検出した酸化剤含有量が所定値以上である場合は、供給調整部３を制御して、酸化剤供給量を１段階減らすものが好ましい。さらに、制御部６は、濾過部４において濾過処理が開始されてから所定時間後の、検知センサ５の検出した酸化剤含有量が所定値以下である場合は、供給調整部３を制御して、酸化剤供給量を１段階増やすものが好ましい。そして、制御部６は、酸化剤供給量を１段階ずつ調整することで、酸化剤含有量が所定値に近づくように制御するものである。

上記構成により、原水の水質の短期的に変化しただけのような場合でも、制御部６は、酸化剤供給量を１段階ずつ調整することができるので、酸化剤の供給を増やし過ぎたり、減らし過ぎたりすることがなくなる。

また、本実施の形態に係る水浄化システム１は、検知センサ５は、濾過部４よりも下流に設置され、濾過部４を通過した水の酸化剤含有量を検出することが好ましい。

上記構成によって、検知センサ５は濾過部４よりも下流に設置されているので水中の不純物や酸化析出した金属成分等によって、検知センサ５が劣化されることを防止することができる。

また、本実施の形態に係る水浄化システム１は、酸化剤は、塩素系の酸化剤であり、検知センサ５は、残留塩素センサであることが好ましい。

上記構成により、塩素系酸化剤の殺菌効果によって、よりクリーンな水を水浄化システム１により得ることができ、また、酸化剤含有量である残留塩素量を効果的に検出することができる。

また、本実施の形態に係る水浄化システム１は、検知センサ５は、水の濁度または色度を検知し、制御部６は、検知センサ５が検知した水の濁度または色度から、酸化剤含有量を算出することも好ましい。

上記構成により、どのような酸化剤を用いた場合であっても、水の濁度または色度から、酸化剤含有量を算出して水中の酸化剤含有量を検出することができる。

また、本実施の形態に係る水浄化システム１は、濾過部４よりも下流において、水の流れを検知する水流センサを備え、制御部６は、水流センサが水の流れを検知した場合に、濾過処理が行われていると判断することが好ましい。

上記構成により、水浄化システム１内で濾過処理が行われているか否かの判断を効率的に行うことができる。

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態１を用いて、本発明に係る水浄化システム１について説明してきたが、本発明は実施の形態１に係る水浄化システム１に限定されるものではない。

例えば、実施の形態１においては、原水の一部を酸化剤と接触させることで原水に酸化剤を供給していたが、酸化剤供給部２の酸化剤の供給法は、これに限定されない。例えば、酸化剤が含有した液体を、供給配管１０ｂを通る原水に滴下するような構成としてもよい。この場合、供給調整部３は、酸化剤の滴下量を多段階で調整することができるバルブや弁等であることが好ましい。

また、実施の形態１においては、供給調整部３は、バルブや弁等として説明したが、供給調整部３の構成はこれに限定されない。例えば、バネやモータによって段階的に開口部の大きさが変化する扉状の構成を採用してもよい。あるいは、供給調整部３は、歯車を有し、その歯車の回転速度等によって、酸化剤供給部２に取り入れる水の量を調整するような構成としてもよい。

また、実施の形態１においては、濾過部４の濾材として粒状濾材を用いて説明したが、濾材の構成はこれに限定されない。例えば、膜濾過のように膜やフィルム等を用いた構成や、ゼオライト等の多孔質材料を濾材として用いた構成を用いてもよい。

なお、上述の実施の形態１並びに変形例１及び２については、本発明の実施態様の例示に過ぎず、素材や形状等についても好ましいものの例示に過ぎず、本発明はこれらの実施の形態にのみ限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることは可能である。

本発明に係る水浄化システムは、原水（被処理水）の水質変化に対して自動で応答し、適正な酸化剤の供給量を維持することができ、例えば、井戸水や貯水槽の水を原水として、その原水を濾過処理によって浄化を行う水浄化システム等として有用である。

１ 水浄化システム
２ 酸化剤供給部
３ 供給調整部
４ 濾過部
５ 検知センサ
６ 制御部
８ 供給ポンプ
１０ 配管
１０ａ 汲み上げ配管
１０ｂ 供給配管
１０ｃ 濾過後配管
１０ｄ 浄化後配管
１０ｅ 分岐配管
１０ｆ 合流配管
２１ 酸化剤設置部
２１ａ 設置台
２１ｂ 支持部
２２ 貫通孔
２４ 指示突起

Claims (6)

1. 水中の金属イオンを不溶化させる酸化剤を供給する酸化剤供給部と、
   前記酸化剤供給部からの酸化剤の供給量を調整する供給調整部と、
   前記酸化剤供給部から供給された酸化剤によって不溶化した金属成分と、水中の不純物と、を濾過により水から取り除く濾過部と、
   前記酸化剤供給部よりも下流に設置され、水の酸化剤含有量を検出するための検知センサと、
   前記検知センサの検知結果に基づいて、前記供給調整部を動作させる制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記濾過部において濾過処理が開始されてから所定時間後の、前記検知センサの検出した酸化剤含有量が所定値以上である場合は、前記供給調整部を制御して、酸化剤供給量を減らし、
   前記制御部は、前記濾過部において濾過処理が開始されてから所定時間後の、前記検知センサの検出した酸化剤含有量が所定値以下である場合は、前記供給調整部を制御して、酸化剤供給量を増やす、水浄化システム。
2. 前記供給調整部は、酸化剤供給量を多段階に調整可能であり、
   前記制御部は、前記濾過部において濾過処理が開始されてから所定時間後の、前記検知センサの検出した酸化剤含有量が所定値以上である場合は、前記供給調整部を制御して、酸化剤供給量を１段階減らし、
   前記制御部は、前記濾過部において濾過処理が開始されてから所定時間後の、前記検知センサの検出した酸化剤含有量が所定値以下である場合は、前記供給調整部を制御して、酸化剤供給量を１段階増やし、
   前記制御部は、酸化剤供給量を１段階ずつ調整することで、酸化剤含有量が所定値に近づくように制御する、請求項１記載の水浄化システム。
3. 前記検知センサは、前記濾過部よりも下流に設置され、前記濾過部を通過した水の酸化剤含有量を検出する、請求項１または２記載の水浄化システム。
4. 前記酸化剤は、塩素系の酸化剤であり、
   前記検知センサは、残留塩素センサである、請求項１〜３のいずれか一項記載の水浄化システム。
5. 前記検知センサは、水の濁度または色度を検知し、
   前記制御部は、前記検知センサが検知した水の濁度または色度から、酸化剤含有量を算出する、請求項１〜３のいずれか一項記載の水浄化システム。
6. 前記濾過部よりも下流において、水の流れを検知する水流センサを備え、
   前記制御部は、前記水流センサが水の流れを検知した場合に、濾過処理が行われていると判断する、請求項１〜５のいずれか一項記載の水浄化システム。