JP5190884B2 - 水浄化システム - Google Patents

Description

本発明は、濁水を浄化する水浄化システムに関する。より詳細には、凝集剤及びフィルターを用いて濁水を浄化する水浄化システムに関する。

災害、特に地震発生時には、道路、鉄道が寸断され、被災地が陸の孤島化してしまうケースが多い。そして、被災地が陸の孤島化した場合には、道路や交通機関のみならず、当該被災地における水道、ガス管等のライフラインが寸断され、生活の基盤も完全に失われてしまうことがある。そのような事態であっても、飲料水が確保されれば、人間は数週間生き延びることができる。
しかし、河川や溜池等の水（濁水）には、各種異物が混入しており、衛生上の見地から、そのままでは飲料に供することはできない。

このような状況では、上述したように道路、鉄道も寸断されているため、陸路での水の補給は不可能である。そして、水は重量があるため、ヘリコプターによる空輸も困難である。
河川や溜池等の水（濁水）を人間の飲料水として必要な程度まで浄化するシステムは、従来から存在しているが、従来のシステムは巨大で且つ重量が大きく、ヘリコプターの搬送能力を遥かに超えている。そのため、陸の孤島化した被災地に、重量が大きい水浄化システムを搬送することは不可能であった。
係る状況を考慮して、軽量で、調達及び取り扱いが容易であり、浄化能力が高く、消費電力が少ない水の浄化システムが要請されているが、現時点では係る要請に応えることが出来る浄化システムは提案されていない。

その他の従来技術として、工事現場等で発生する濁水に凝集剤を添加して、点検、調整することなく浄化して、外部へ放流可能な程度に浄化する技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術（特許文献１）は、凝集剤を添加することにより濁水中に生じたスラグ（異物或いはその塊）を除去するための技術が開示されておらず、当該濁水を飲用可能なレベルまで浄化することは困難である。
特開２００８−２２９４３７号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、濁水を飲用可能なレベルまで浄化することが出来て、小型化が可能で、しかも消費電力が少ない水浄化システムの提供を目的としている。

本発明の水浄化システムは、濁水に凝集剤を投入して（投入機４）攪拌する装置（反応攪拌槽５）と、該攪拌する装置（５）の下流側に設けられて凝集した異物（スラグ）を濾過する第１の濾過装置（細取り槽７）と、第１の濾過装置（７）の下流側に設けられた複数の濾過装置（濾過水槽８、浄化フィルター槽１１）と、制御装置（制御盤４０）とを有し、第１の濾過装置（７）はフィルター（バグフィルター７３）及び該濾過装置（７）におけるフィルターよりも上流側の領域の圧力を計測する圧力計測装置（圧力センサ２３）を有しており、制御装置（４０）は、圧力計測装置（２３）で計測された圧力（第１の濾過装置７におけるフィルター７３よりも上流側の領域の圧力）がしきい値を越えた場合に、第１の濾過装置（７）のフィルター（７３）を交換する旨を報知（光、音声等による警報を発することを含む）する機能を備え、前記第１の濾過装置（７）は、本体部（７０）と蓋（７４）とを有し、蓋（７４）には下流側に突出し、径の異なる二つの円筒状の突出部（７４１、７４２）が同芯に配置されて設けられるとともに、上流側から供給される濁水が流れる濁水供給管（７５）が取り付けられ、前記本体部（７０）は上流側端部にフランジ（７１ｆ）を設けたケーシング（７１）と多孔材（７２）とを有し、多孔材（７２）の内周側にフィルター（７３）を配置し、フィルター（７３）の上流側を多孔材（７２）の上流側縁部（７２ａ）で折り返し、以って、フィルター（７３）の縁部における枠体（７３ａ）は多孔材（７２）の上流側縁部（７２ａ）よりも下流側に位置しており、ケーシング（７１）のフランジ（７１ｆ）と蓋（７４）の外周側との間には平板状のシール材（７６、７７）が介装されており、前記二つの円筒状の突出部（７４１、７４２）と蓋（７４）とで囲まれた領域には、別途設けられたＵ字状のシール材（７８）がＵ字の開口側を下方に向けて介装されており、前記フィルター（７３）の上流側の領域は、前記Ｕ字状のシール材（７８）に挟持されるように保持されていることを特徴としている（請求項１）。
ここで本発明の水浄化システムは、前記攪拌する装置（反応攪拌槽５）の下流側に凝集剤を投入されて攪拌された濁水を送り出すポンプ（６：スラリーポンプ、チューブポンプ）を備えているのが好ましい。
また、前記攪拌する装置（反応攪拌槽５）に投入される凝集剤としては、粘性を持たない吸着凝集剤が望ましい。

また本発明において、前記制御装置（４０）は、前記攪拌する装置（反応攪拌槽５）内に濁水を供給し、装置（５）内に貯留された濁水に凝集剤を投入しつつ所定時間攪拌し、凝集剤の投入と攪拌とを所定時間停止し、該攪拌及び停止を複数回（例えば、３回）繰り返した後に、凝集剤が投入されて攪拌された濁水を下流側（第１の濾過装置７側）に向かって送り出す機能を有しているのが好ましい（請求項２）。

なお本発明において、係るポンプ（６）、濁水に凝集剤を投入して（投入機４）攪拌する装置（反応攪拌槽５）の駆動原である電動モータ、その他の機器の駆動源は、例えば、太陽光発電（３２）や風力発電（３４）等の、いわゆる「クリーンエネルギー」で賄われるのが好ましい。

上述する構成を具備する本発明によれば、凝集剤により濁水中の異物（スラグ）が分離され、分離された異物（スラグ）は第１の濾過装置（７）及びその下流側の複数の複数の濾過装置（８、１１）により除去されるので、濁水を飲用可能な程度まで（例えば、水中の異物濃度が１〜５ｐｐｍ程度まで）浄化することが出来る。
そして本発明によれば、駆動するのは上述したポンプ（６）や、濁水に凝集剤を投入して（投入機４）攪拌する装置（反応攪拌槽５）であるため、その駆動源である電動モータ、その他の機器の駆動源は電力消費量が少ない。そのため、本発明の水浄化システムの駆動電力を、例えば、太陽光発電や風力発電等の、いわゆる「クリーンエネルギー」で賄うことが可能である。そのため、地震の被災地のようにライフラインが寸断された地域であっても、本発明の水浄化システムを作動させることが可能である。
また本発明によれば、大重量の機器の使用が必要ではないため、システム全体を小型化、軽量化することが出来る。したがって、ペイ・ロードが小さいヘリコプター等で本発明のシステム全体を移動することが出来るので、道路が寸断されて車両による通行が不可能となってしまった被災地であっても、本発明に係る水浄化システムを搬送することが可能である。

ここで、第１の濾過装置（７）におけるフィルター（７３）が目詰まりすると、その上流側（攪拌する装置５）から供給された濁水が当該フィルター（７３）を通過し難くなるため、第１の濾過装置（７）におけるフィルター（７３）よりも上流側の領域の圧力が上昇する。係る圧力の上昇は、フィルターの破損や、第１の濾過装置（７）上流の機器の破損を惹起する可能性がある。
これに対して本発明によれば、当該領域の圧力がしきい値を越えた場合に、第１の濾過装置（７）のフィルター（７３）を交換する旨を報知する様に構成されているので、第１の濾過装置（７）を分解して、内蔵されたフィルター（７３）が目詰まりをしているか否かを作業員が点検作業をする必要が無い。当該フィルター（７３）が目詰まりをして交換の時機が来ると、フィルター（７３）を交換する旨が自動的に報知される。
その結果、フィルター（７３）の破損や、第１の濾過装置（７）上流の機器の破損が防止されると共に、高価なフィルター（特に、目の細かいバグフィルター７３）の寿命を長期化させて、その分だけ運転コストを低減することが出来る。

本発明において、攪拌する装置（５）内に濁水を供給し、装置（５）内に貯留された濁水に凝集剤を投入して攪拌（例えば１５秒）し、凝集剤の投入と攪拌とを停止（例えば１５秒）し、係る攪拌及び停止を複数回（例えば、３回）繰り返す様に構成すれば（請求項２）、凝集剤の投入と停止する間に凝集剤の作用によりフロッグ（異物）が凝集されて塊となり、一体化する。これにより、引き続き攪拌が行なわれても、フロッグ（異物）の塊が壊れ難くなる。
そして、攪拌及び停止を繰り返すことにより、凝集し切れなかった異物が、次回の攪拌と停止のサイクルの間に凝集されるので、濁水中の異物が十分に凝集される。
その結果、濁水中の異物（汚物や土砂等）を完全に凝集して、除去することが出来る。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１において、全体を符号１００で示す水浄化システムは、河川や溜池等から飲料水として浄化するべき濁水（原水）を取り入れる投入口１と、投入口１から供給される濁水を大雑把に濾過するための粗取り槽２とを備えている。
それに加えて水浄化システム１００は、原水槽３、吸着凝集剤定量投入機（以下、「凝集剤投入機」と言う）４、反応撹拌槽５、スラリーポンプ６、第１の濾過装置である細取り槽７を有している。
さらに、水浄化システム１００は、第２の濾過装置である濾過水槽８、濾過水貯留槽９、日常生活水槽１０、第３の濾過装置である浄化フィルター槽１１、浄化水タンク１２、消毒液タンク（以下、「塩素タンク」と言う）１３、上水槽１４を有している。

上述した各種機器の駆動減は電動モータであり、水浄化システム１００は電力によって駆動されるように構成されている。
ここで、水浄化システム１００は、太陽光発電装置３２や、風力発電装置３４等の発電装置と、蓄電変換装置３６と、制御盤４０を備えている。
太陽光発電装置３２や、風力発電装置３４によって発電された電力は、蓄電変換装置３６に蓄電され、必要に応じて上記駆動源に供給されるように、制御盤４０が制御する様に構成されている。

粗取り槽２で大雑把な濾過（或いは、粗いフィルターによる濾過）が行なわれて、サイズの大きな異物が除去された原水は、原水槽３に貯留される。
原水槽３における第１のポンプＰ１の吐出側は、流量計２１を介装したラインＬ１によって反応撹拌槽５に接続されている。換言すれば、原水槽３に貯留された原水は、ラインＬ１を介して反応撹拌槽５に送られる。
反応撹拌槽５とスラリーポンプ６とはラインＬ２によって接続され、スラリーポンプ６と細取り槽７とはラインＬ３で接続されている。

凝集剤投入機４、反応撹拌槽５、細取り槽７、これ等を連通するラインＬ２、Ｌ３がユニット５０を構成しており、明確には図示されていないが、図示の水浄化システム１００において、係るユニット５０を複数有するように構成することが可能である。
ラインＬ１における符号Ｖ１で示す開閉弁は、ユニット５０の各々に連通する様にラインＬ１を複数本に分配するための分配器としての作用を奏する部材に交換可能である。
なお、ユニット５０を１つのみ設けることも可能である。その場合は、開閉弁Ｖ１が分配器としての作用を奏する必要はなくなる。

反応撹拌槽５の作動サイクル（図３で示す全工程）は、１サイクルが約２分間である。
また、反応撹拌槽５における処理はバッチ処理である。そのため、他の機器における単位時間あたりの処理量に比較して、バッチ処理を行なっている反応撹拌槽５における単位時間あたりの処理量が少なく、システム１００全体の処理効率を低下させる恐れがある。
これに対して、上述したように、凝集剤投入機４、反応撹拌槽５、細取り槽７を有するユニット５０を複数備え、複数のユニット５０を並列に配置すれば、反応撹拌槽５においてバッチ処理を行なったとしても、システム１００全体の処理効率が低下することは防止される。

細取り槽７と濾過水槽８とはラインＬ４で接続されており、濾過水槽８における第２のポンプＰ２の吐出側はラインＬ５により濾過水貯留槽９と接続されている。
濾過水貯留槽９における第３のポンプＰ３の吐出側と日常生活水槽１０とは、開閉弁Ｖ２を介装したラインＬ６によって接続されている。
ラインＬ６は、分岐点Ｂで、開閉弁Ｖ３を介装したラインＬ７と分岐している。ラインＬ７は浄化フィルター槽１１に連通している。

浄化フィルター槽１１は、ラインＬ８を介して浄化水タンク１２と接続されており、浄化水タンク１２における第４のポンプＰ４の吐出側はラインＬ９によって上水槽１４と接続されており、ラインＬ９にはラインミキサ２４が介装されている。
ラインＬ９において、ポンプＰ４とラインミキサ２４との間の領域には、第２の流量計２５が介装されている。
塩素タンク１３とラインミキサ２４とはラインＬ１０で接続されており、ラインＬ１０にはポンプＰ５が介装されている。
ラインＬ９に介装した第２の流量計２５と、ライン１０のポンプＰ５とは連動している。そして、流量計２５で計測されたラインＬ９を流過する水量に対応して、ポンプＰ５により、ラインＬ９に投入する塩素量をコントロールしている。

次に、図１を参照して、図示のシステム１００を構成する機器の各々について、より詳細に説明する。
図１において、投入口１は粗取り槽２の上方に設けられ、投入口１から原水が粗取り槽２に落下する。原水を粗取り槽２に供給するに際しては、例えばバケツ等を用いた手作業で行なっても良いし、或いは、図示しない原水汲み上げ用のポンプを用いても良い。原水汲み上げ用のポンプを用いる場合には、粗取り槽２の水位（原水の水位）が上限に達した時点で原水汲み上げ用のポンプを停止し、粗取り槽２の水位が下限に達した時点で原水汲み上げ用のポンプの運転を再開する様に構成することが出来る。
粗取り槽２は、例えば１ｍｍ以下のメッシュのバグフィルター２１（目が微細なフィルター）を備え、代表寸法が１ｍｍ以上の異物（例えば、ごみや、樹木の枝、葉等）を除去している。
原水槽３は、底部に設けた排出用のポンプ（第１のポンプ）Ｐ１と、第１の水位計ＬＳ１を備えている。なお、処理するべき濁水を、投入口１及び粗取り槽２を経由せずに、直接、原水槽３に投入することも可能である。

凝集剤投入機４は反応撹拌槽５の上方に配置され、一定量に計量された吸着凝集剤が、所定のタイミングで反応撹拌槽５に落下、投入されるように構成されている。
反応撹拌槽５は、電動モータによって駆動する撹拌機２２と、第２の水位計ＬＳ２を備えている。
ここで、凝集剤投入機４で反応撹拌機５に投入される凝集剤としては、粘性を持たない吸着凝集剤を選択することが望ましい。粘性を有する凝集剤を原水に投入すると、フロッグ（異物）が粘性を有してしまい、細取り槽７のバグフィルターに粘着して、除去が困難となってしまう。それに対して、吸着凝集剤により凝集したフロッグ（異物）であれば、細取り槽７のバグフィルターから除去することが容易であり、当該バグフィルターの再利用が可能となるからである。
また、凝集剤投入機４は第１の流量計２１と連動しており、流量計２１で計測されたラインＬ１を流過する原水の量に対応した量の吸着凝集剤が、反応撹拌機５に投入されるように構成されている。

図示の水浄化システム１００では、反応撹拌槽５に原水（濁水）を貯溜し、反応撹拌槽５内に貯留した濁水に吸着凝集剤を投入しつつ所定時間（例えば１５秒）撹拌し、凝集剤の投入と撹拌とを所定時間（例えば１５秒）停止し、係る撹拌および停止を複数回（たとえば３回）繰り返すように構成されている。

反応攪拌槽５において凝集剤の投入と撹拌機２２とを所定時間（例えば１５秒）停止することにより、凝集剤したフロッグ（異物）が一体化する。これにより、次回に攪拌を行なった際に、フロッグ（異物）の塊が壊れ難くなると共に、凝集しなかった異物が、攪拌を停止している間に、形成されたフロッグの塊に凝集する。その結果、水中の異物（汚物や土砂等）が全て凝集され、原水から完全に除去されるのである。
撹拌および停止の詳細にはついては、図３及び図４を参照して後述する。

搬送ポンプ６は、図示の実施形態ではスラリーポンプ６が使用されている。
図１の例では、スラリーポンプ６は、反応撹拌槽５の水位計ＬＳ２が上限で作動し、下限で停止するようにするのが好ましい。
ここで、図２を参照して後述するように、後述する細取り槽７のバグフィルターの清掃（目詰まりの解消）時の取り外しに備え、圧力センサ２３の圧力値がしきい値以上になった場合には、スラリーポンプ６を逆転して、細取り槽７内の水（より詳細には、バグフィルター２３で濾過されていない原水或いは濁水）をラインＬ２側に戻す操作が為される。
細取り槽７のバグフィルター２３から濾過水槽８側の領域に、バグフィルター２３で濾過されていない未処理水（微細な異物を包含する）を流入させないためである。

細取り槽７は、本体部７０、蓋７４、フィルター（バグフィルター）７３、第３の水位計ＬＳ３を有している。
細取り槽７のバグフィルター７３において、スラリーポンプ６の吐出圧により、フロッグ（異物）は押圧されて、脱水される。
細取り槽７の蓋７４の上方には、圧力センサ２３が介装されている。この圧力センサ２３で計測された圧力の値が所定値（例えば、５ｋｇ／ｃｍ^２）以上となった場合、バグフィルター７３を交換するために、図示しない警報手段によって警報が発せられるように構成されている。
図示しない警報手段は、例えば音声警報装置、或いは光学的な警報装置（点滅ランプ）等である。

圧力の所定値は１ｋｇ／ｃｍ^２〜９ｋｇ／ｃｍ^２の広い範囲から設定される。バグフィルター７３の目の細かさ（メッシュＮｏ．）や原水の汚れの程度により、交換のインターバルが変更されるからである。
原水の異物濃度が例えば１００００ｐｐｍの場合、ラインＬ４を流れる水（細取り槽７で処理された水）の異物濃度は５ｐｐｍ〜７ｐｐｍまでに減少する。

上述したように、細取り槽７で処理された水は、ラインL４を介して濾過水槽８に流入する。
濾過水槽８は、フィルター８１と、槽内底部の第２のポンプＰ２（排出用ポンプ）と、第４の水位計ＬＳ４を備えている。
濾過水槽８は細取り槽７とは異なり、パンチングメタル等の補強用部材は設けていない。濾過水槽８のフィルター８１には、スラリーポンプ６の吐出圧が作用しないからである。
図示はされていないが、濾過水槽８を細取り槽７と一体化することも可能である。

濾過水槽８のポンプP２で排出された水の一部は、ラインL５を経由して濾過水貯留槽９に流入する。
濾過水貯留槽９の底部には、排出用の第３のポンプＰ３が設けられている。ポンプＰ３により濾過水貯留槽９から排出された水は、その一部はラインL６を経由して日常生活水槽１０に流入し、残りはラインL７を経由して浄化フィルター槽１１に流入する。
日常生活水槽１０は、いわゆる中水を蓄える目的で設けられている。ここで、中水を飲料に用いることは適当ではないが、風呂水、洗濯水等としては中水を使用することが出来る。

浄化フィルター槽１１は、図１では４層の浄化フィルターを有するタイプのものが用いられる。図示の実施形態においては、浄化フィルター槽１１は、隣接する各層の浄化フィルター（例えば活性炭、光酸化オゾン等から構成されている）を構成する材料が相違するように構成されている。
なお、浄化フィルター槽１１における浄化フィルターの種類、材質には特に限定はない。
浄化フィルター槽１１では、例えば異物濃度１００００ｐｐｍの原水が、異物濃度１ｐｐｍ〜５ｐｐｍ程度（発明者による実験では１．８７ｐｐｍ）までに浄化される。

浄化フィルター槽１１で浄化された水は、ラインL８を介して、浄化水タンク１２に流入する。
浄化水タンク１２は、底部に設けた第４のポンプＰ４（排出用のポンプ）と、第４の水位計ＬＳ５とを備えている。

浄化水タンク１２内の水は、ラインL９を経由して上水槽１４に流入するが、ラインL９を流過する間に、ラインミキサ２４により、塩素タンク１３から供給される塩素が混合され、以って、ラインＬ９を流過する水に塩素滅菌が施される。換言すれば、塩素（消毒剤）が混合されて、塩素滅菌された水が、飲料水として、上水槽１４にされる。
ここで、ラインミキサ２４によってライン中の水に添加・混合される塩素の量は、流量計２５で計測された浄化水タンク１２から圧送された水の流量に基づいて、制御盤４０が決定する。そして、決定された量の塩素を供給するように、制御盤４０はポンプＰ５を制御する。
なお、図示の実施形態では、殺菌剤として塩素を選択しているが、殺菌剤は塩素に限定されるものではない。

図示の実施形態に係る浄化システム１００における全体の消費電力は、例えば１０００Ｗ程度である。この消費電力（１０００Ｗ程度）は、太陽光発電装置３２、或いは風力発電装置３４で十分賄うことが出来る電力である。

次に、図示の実施形態に係る水浄化システム１００により、濁水（原水）が浄化されて飲料水になる工程の概略を説明する。

窪地や溜池等の濁水や、河川から汲み上げた濁水が、投入口１から粗取り槽２に投入される。
粗取り槽２では、目の粗いフィルター２１によって、大きな異物（代表寸法が１ｍｍ以上の異物）を除去する。
粗取り槽２で大きなごみが除去された濁水は、一旦、原水槽３に溜められる。

原水槽３に溜められた濁水は、原水槽３のポンプＰ１によりラインＬ１経由で反応撹拌槽５に送られる。凝集剤投入機４は、ラインＬ１に介装された流量計２１で計量した濁水の量に応じた量の吸着凝集剤を、反応撹拌槽５に投入する。
反応撹拌槽５で吸着凝集剤が投入されて、攪拌、混合された濁水は、スラリーポンプ６によって細取り槽７に圧送される。
細取り槽７において、フロッグ状態の微粒子がバグフィルター７３によって除去される。

細取り槽７で、バグフィルター７３に微細な異物（吸着凝集剤によりフロッグ状態となった異物）が除去された水は、濾過水槽８で貯留される。
そして、濾過水槽８内の水が所定量以上、例えば、水位計ＬＳ４で計測された水位が上限値に達すると、ポンプＰ３が起動して、濾過水貯留槽９に送り出す。
処理水は、濾過水貯留槽９から、ラインＬ６経由で日常生活水槽１０に圧送され、ラインＬ７経由で浄化フィルター槽１１に圧送される。

日常生活水槽１０に圧送され、日常生活水槽１０に貯留された水は、中水として、飲料以外の生活用水、例えば、風呂水や、洗濯用水として利用される。
浄化フィルター槽１１に圧送された水は、例えば活性炭、光酸化オゾン等のフィルター部材によって、浄化され、一旦、浄化水タンク１２に貯留される。
水位センサＬＳ５によって計測された浄化水タンク１２の水位が所定レベル以上になれば、ラインＬ９を介して浄化水タンク１２の水を上水槽１４に圧送する。
ラインＬ９を流過する際に、ラインミキサ２４によって塩素が添加・混合されて滅菌される。そして、上水槽１４に貯留された水は、浄化処理及び滅菌処理が完了して、飲料に適した水として用いられる。

次に図２のフローチャートを主として参照しつつ、バグフィルター７３の交換時期を判定する制御について説明する。
図２のステップＳ１において、スラリーポンプ６を稼動して、細取り槽７で微細な異物を除去するべく、処理水を濾過する。
細取り槽７で処理水を濾過するに際して、圧力センサ２３により、バグフィルター７３の上流側（ラインＬ３側）の圧力を計測する（ステップＳ２）。そして、圧力センサ２３の計測値が所定値（しきい値）以上になったか否かを判断する（ステップＳ３）。

圧力センサ２３の計測値が所定値以上であれば（ステップＳ３がＹＥＳ）、ステップＳ４に進み、スラリーポンプ６を逆転させるとともに、図示しない警報手段によって、周囲にバグフィルター７３の交換時期が来たことを告げる。システムの安全性を確保するため、ステップＳ４の段階で、安全のため、システム１００による水処理運転を停止する様に構成しても良い。
ステップＳ４において、警報は所定時間（例えば１０秒）続くが、この警報の解除は、図示しない警報解除スイッチを押すことによって行われる。

ステップＳ４においてスラリーポンプ６を逆転させるのは、バグフィルター７３の交換に際して、その上流側に貯留している原水（バグフィルター７３で異物が除去されていない原水）を細取り槽７の上流側に吸引し、当該原水（バグフィルター７３で異物が除去されていない原水）がバグフィルター７３で濾過されずに下流側に流入してしまう事態を防止するためである。
ここで、スラリーポンプ６がインバータモータで駆動されるタイプであれば、正回転と逆回転の切替が容易であるので、好適である。

また、スラリーポンプ６がインバータモータを備えていれば、逆回転時の回転数を低く抑えて、パワーダウンさせることもできる。
スラリーポンプ６と細取り槽７の間の水を抜くだけであれば、スラリーポンプ６が付加するべき水頭は低くても良いので、逆回転時にパワーダウンすることにより、その分だけエネルギの浪費を抑制することが出来る。そのため、省エネルギの見地からも、インバータモータで駆動されるスラリーポンプが好適である。

ステップＳ５では、スラリーポンプ６が逆転を開始してから所定時間が経過したか否かを判断する。所定時間が経過するまでは待機している（ステップＳ５がNOのループ）。
ここで所定時間とは、細取り槽７内のバグフィルター７３よりも上流側の水を反応撹拌槽５側に戻すのに十分な時間である。すなわち、所定時間が経過すれば、バグフィルター７３よりも上流側に残留する異物を含む水が、濾過されずに、下流側（濾過水槽８側）に流れ込んでしまうことが回避されるのである。
ステップＳ５で所定時間が経過したなら（ステップＳ５がＹＥＳ）、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、スラリーポンプ６の逆転が停止する。そしてステップS７では、（例えば作業者により）バグフィルター７３を交換する。
交換されたバグフィルター（異物により目が詰まってしまったバグフィルター）は、清浄等により目詰まりを解消し、再利用するのが好ましい。
バグフィルターを交換したならばステップＳ１以降を繰り返す。ここで、ステップＳ４でシステム１００の水処理運転を停止している場合には、バグフィルター７３の交換が完了した時点で、システム１００の水処理運転を再開する。
図２を参照して説明したように、バグフィルター７３の交換時期を自動的に報知することが出来るので、高価なバグフィルター（特に、目の細かいバグフィルター７３）の破損を防止して、長寿化させるのみならず、細取り槽７上流の機器の破損が防止されるので、運転コストを低減することが出来る。

次に、図３及び図４を参照して、反応撹拌槽５における異物の凝集について、詳細に説明する。
図３では、反応攪拌槽５における処理の各工程３Ａ〜３Ｇが表示されており、係る工程３Ａ〜３Ｇは図４を参照して詳述されている。

図３の符号３Ａで示す工程（１回目の撹拌反応）は、図４のステップＳ１１〜Ｓ１６で示されている。
図３の工程３Ａ及び図４のステップＳ１１において、原水を反応撹拌槽５に流入せしめる。原水が反応撹拌槽５へ流入するのと同時に、凝集剤投入機４及び撹拌機２２を起動する（図４のステップＳ１２）。
そして反応撹拌槽５の水位が水位計ＬＳ２の上限に到達したか否かを判定し（図４のステップＳ１３）、水位が上限に達したなら（図４のステップＳ１３がＹＥＳ）図４のステップＳ１４に進み、原水の流入と凝集剤の投入を停止して、攪拌のみを行なう。係る攪拌は、所定時間が経過するまで行なわれる（ステップＳ１５がＹＥＳ、ステップＳ１６）。すなわち、原水の流入と凝集剤の投入を停止したならば（ステップＳ１４）、攪拌機２２による攪拌のみを行なった状態で所定時間（１５秒）が経過したか否かを判断する（ステップＳ１５）。そして、所定時間が経過したならば（ステップＳ１５がＹＥＳ）、攪拌を停止する（ステップＳ１６：１回目停止状態）。

図３の工程３Ｂは、ステップＳ１６で撹拌を停止して（１５秒間）、原水中の微粒子を凝集、沈殿せしめ、且つ、凝集したフロッグの安定化を図る工程である。工程３Ｂの段階では、上澄みにはまだ濁りがある。この（図３の）工程３Ｂは、図４のステップＳ１７が「ＮＯ」のループが相当する。
図４のステップＳ１７では、攪拌を停止（原水の流入と吸着剤の投入も停止）から所定時間（例えば１５秒）が経過したか否かを判断する。そして、当該所定時間（１５秒）が経過するまで、攪拌（及び原水の流入と吸着剤の投入）が停止した状態で待機する（ステップＳ１７がＮＯのループ）。

図３の工程３Ｃでは、２回目の攪拌を行なう。係る（図３の）工程３Ｃは、図４のステップＳ１８〜Ｓ２２（Ｓ２１が「ＮＯ」のループ）が相当する。
図４のステップＳ１７で所定時間（１５秒）が経過したならば（ステップＳ１７がＹＥＳ）、ステップＳ１８に進み、凝集剤投入機４及び撹拌機２２を再起動する。そしてステップＳ１９に進む。
ステップＳ１９では、所定時間（例えば１０秒）が経過したか否かを判断する。所定時間（１０秒）が経過したならば（ステップＳ１９がＹＥＳ）、ステップＳ２０に進み、凝集剤投入機４を停止して、攪拌のみを行なう。そして、ステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１では、攪拌機２２による攪拌のみを行なった状態で、所定時間（例えば１５秒）が経過したか否かを判断する。
所定時間（１５秒）が経過したなら（ステップＳ２１がＹＥＳ）、撹拌機２２を停止する（ステップＳ２２）。

図３の工程３Ｄは、２回目の攪拌停止工程である。この（図３の）工程３Ｄは、図４のステップＳ２３の「ＮＯ」のループが相当する。
図４において、ステップＳ２３では、撹拌機２２を停止してから所定時間（例えば１５秒）が経過したか否かを判断する（ステップＳ２３がＮＯのループ）。
２回目の撹拌停止に際して、１回目及び２回目の攪拌に際して凝集反応しなかった異物の微粒子も、その大部分が凝集してフロッグ状態となる。但し、２回目の撹拌停止においても、上澄みには若干の濁りが残っている。

図３の工程３Ｅでは、３回目の撹拌を行なう。係る（図３の）工程３Ｅは、図４におけるステップＳ２４〜Ｓ２８が相当する。
図４のステップＳ２３で所定時間（１５秒）が経過したなら（ステップＳ２３がＹＥＳ）、ステップＳ２４に進み、凝集剤投入機４及び撹拌機２２を起動する（３回目の撹拌）。そしてステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５では、所定時間（例えば１０秒）が経過したか否かを判断する。所定時間（例えば１０秒）が経過したなら（ステップＳ２５がＹＥＳ）、ステップＳ２６に進み、凝集剤投入機４を停止して、攪拌機２２による攪拌のみを行なう。そしてステップＳ２７に進む。

ステップＳ２７では、凝集剤投入機４が停止して、攪拌機２２による攪拌のみが行なわれてから、所定時間（例えば１５秒）が経過したか否かを判断する。所定時間（１５秒）が経過したなら（ステップＳ２７がＹＥＳ）、ステップＳ２８で撹拌機２２を停止する（ステップＳ２８）。

図３の工程３Ｆは、３回目の攪拌停止である。この（図３の）工程３Ｆは、図４におけるステップＳ２９が「ＮＯ」のループに相当する。
図４のステップＳ２８で攪拌機を停止したならば、ステップＳ２９で、撹拌機２２を停止してから所定時間（例えば１５秒）が経過したか否かを判断する。
ステップＳ２９で、撹拌機２２（及び凝集剤投入機４）が停止している状態（ステップＳ２９がＮＯのループ）においては、第１回目〜第３回目の撹拌で凝集しなかった異物の微粒子も全て凝集し、大きなフロッグ状態となって沈殿する。そして、係るフロッグは、第１回目〜第３回目の停止により安定し、崩れ難い状態となっている。
なお、３回目の停止状態では、上澄みは目視上、濁りが無くなっている。

図３の工程３Ｇでは、異物が凝集した処理水を、スラリーポンプ６により細取り槽７に圧送する。係る（図３の）工程３Ｇは、図４のステップＳ３０〜Ｓ３３が相当する。
図４のステップＳ２９において、所定時間（１５秒）が経過すれば（ステップＳ２９がＹＥＳ）、フロッグ状態となった異物が反応撹拌槽５内に残留しないように撹拌を行いながら（ステップＳ３０）、スラリーポンプ６によって、処理水を細取り槽７に圧送する（ステップＳ３１）。
スラリーポンプ６による圧送を行ないつつ、反応撹拌槽５内の処理水のレベルが下限まで減少したか否かを判断し（ステップＳ３２）、反応撹拌槽５内のレベルが下限に達したならば（ステップＳ３２がＹＥＳ）、スラリーポンプ６による圧送を停止して（ステップＳ３３）、ステップＳ１１以降を繰り返す（図４の「リターン」）。

次に、図５を参照して、細取り槽７の詳細構成を説明する。
細取り槽７の蓋７４には、下流側（図５では下方）に突出する二つの円筒状の突出部７４１、７４２が同心に配置されている。そして、上流側（反応撹拌槽５側：図５では上方）から濁水が供給される濁水供給管７５が取り付けられている。
濁水供給管７５は、図５では示していない上流側が、図１で示すようにＴ字管（分岐管）となっており、Ｔ字管の１つの分岐部に圧力センサ２３が設けられている。図２を参照して上述したように、係る圧力センサ２３の計測値により、バグフィルター７３の交換の要不要が判断される。
なお、上流側から濁水供給管７５を介して供給される濁水は、吸着凝集剤が投入され、撹拌された状態である。

細取り槽７の本体部７０は、ケーシング７１と、第３の水位計ＬＳ３（図1参照）と、多孔材（例えば、パンチングメタルや、金網：以下、「パンチングメタル」と記載する）７２とを有している。ケーシング７１の上流側の端部にはフランジ７１ｆが設けられている。
パンチングメタル７２の内周側７２ｉには、バグフィルター７３を配置している。ここで、パンチングメタル７２は、バグフィルター７３の破損防止のために設けられており、補強材として作用する。
バグフィルター７３の上流側（図３では上方）は、パンチングメタル７２の上流側縁部７２ａで折り返されている。そして、バグフィルター７３の縁部における枠体７３ａは、パンチングメタル７２の上流側（図３では上方）縁部７２ａよりも、下流側（図３では下方）に位置している。

ケーシング７１のフランジ７１ｆと、蓋７４の下流側（図３の下方）の面との間には、平板状のシール材７６、７７が介装されている。
また、前記二つの円筒状の突出部７４１、７４２と、蓋７４とで囲まれた領域には、Ｕ字状の第３のシール材７８が、Ｕ字の開口側が下流側（図３の下方）に向かう様に配置されている。そして、バグフィルター７３の上流側（図３の上方）端部近傍の領域は、このＵ字状のシール材７８によって挟持されて保持されている。
なお、図示の実施形態では、平板状の２枚のシール材７６、７７を設けているが、平板状の１枚のシールに置換しても良い。

図示は省略するが、パンチングメタル７２とバグフィルター７３とを一体のカートリッジに構成することも可能である。パンチングメタル７２とバグフィルター７３とを一体のカートリッジとして構成すれば、バグフィルター７３交換の労力が軽減され、例えば被災地において、災害復興の人手がバグフィルター７３交換に取られてしまうことがない。

上述した構成を具備する図示の実施形態の水浄化システム１００によれば、凝集剤により濁水中の異物（スラグ）が分離され、分離された異物（スラグ）は細取り槽７及びその下流側の濾過水槽８、浄化フィルター槽１１により除去されて、濁水を飲用可能な程度、例えば、原水の異物濃度が１００００ｐｐｍであれば、処理後には異物濃度が１〜５ｐｐｍ程度まで浄化され、塩素等の消毒剤により滅菌される。

ここで、図示の実施形態の水浄化システム１００によれば、駆動原の電力消費量が少ない。そのため、太陽光発電装置３２や風力発電装置３４等の、いわゆる「クリーンエネルギー」で、消費電力を賄うことが可能である。そのため、例えば地震の被災地のようにライフラインが寸断された地域であっても、実施形態に係る水浄化システム１００を作動させることが可能である。

また、図示の実施形態の水浄化システム１００によれば、重量の大きな機器の使用が必要ではないため、システム全体を小型化、軽量化することが出来る。
したがって、ペイ・ロードが小さいヘリコプター等で移動することが出来るので、道路が寸断されて車両による通行が不可能となってしまった被災地であっても、図示の実施形態に係る水浄化システムを搬送することが可能である。

図示の実施形態に係る水浄化システム１００によれば、ラインＬの圧力がしきい値を越えた場合に、細取り槽７のバグフィルター７３を交換する旨を報知する様に構成されている。そのため、細取り槽７におけるバグフィルター７３が目詰まりして、バグフィルター７３よりも上流側の領域の圧力が上昇して、機器の破損を惹起することが事前に防止される。
また、細取り槽７を分解して、点検作業をしなくても、バグフィルター７３の交換が必要か否かを容易に判断することが出来る。

図示の実施形態の水浄化システム１００おいて、反応撹拌槽５内に濁水を供給し、反応撹拌槽５内に貯留された濁水に凝集剤を投入して攪拌した後、凝集剤の投入と攪拌を停止している。攪拌を停止している間に、凝集剤の作用によりフロッグ（異物）が凝集されて塊となり、一体化すると共に、一体化したフロッグが安定する。そのため、引き続き攪拌が行なわれても、フロッグ（異物）の塊が壊れ難くなる。
そして、攪拌及び停止を繰り返すことにより、凝集し切れなかった異物が、次回の攪拌と停止のサイクルの間に凝集されるので、濁水中の異物が十分に凝集される。
その結果、濁水中の異物（汚物や土砂等）を完全に凝集して、除去することが出来る。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。

本発明の実施形態に係る水浄化システムを示すブロック図。 第１の濾過装置におけるフィルター交換を示すフローチャート。 反応撹拌槽における作動を説明する工程図。 反応撹拌槽における作動を示すフローチャート。 第１の濾過装置を示す部分断面図。

符号の説明

１・・・投入口
２・・・粗取り槽
３・・・原水槽
４・・・吸着凝集剤定量投入機／凝集剤投入機
５・・・撹拌する装置／反応撹拌槽
６・・・スラリーポンプ
７・・・第１の濾過装置／細取り槽
８・・・濾過水槽
９・・・濾過水貯留槽
１０・・・日常生活水槽
１１・・・浄化フィルター槽
１２・・・浄化水タンク
１３・・・消毒液タンク／塩素タンク
１４・・・上水槽
２１・・・第１の流量計
２２・・・撹拌機
２３・・・圧力センサ
２４・・・ラインミキサ
２５・・・第２の流量計
３２・・・太陽光発電装置
３４・・・風力発電装置
３６・・・蓄電変換装置
４０・・・制御盤

Claims (2)

1. 濁水に凝集剤を投入して攪拌する装置（５）と、該攪拌する装置（５）の下流側に設けられて凝集した異物を濾過する第１の濾過装置（７）と、第１の濾過装置（７）の下流側に設けられた複数の濾過装置（８、１１）と、制御装置（４０）とを有し、第１の濾過装置（７）はフィルター（７３）及び該濾過装置（７）におけるフィルター（７３）よりも上流側の領域の圧力を計測する圧力計測装置（２３）を有しており、制御装置（４０）は、圧力計測装置（２３）で計測された圧力がしきい値を越えた場合に、第１の濾過装置（７）のフィルター（７３）を交換する旨を報知する機能を備え、前記第１の濾過装置（７）は、本体部（７０）と蓋（７４）とを有し、蓋（７４）には下流側に突出し、径の異なる二つの円筒状の突出部（７４１、７４２）が同芯に配置されて設けられるとともに、上流側から供給される濁水が流れる濁水供給管（７５）が取り付けられ、前記本体部（７０）は上流側端部にフランジ（７１ｆ）を設けたケーシング（７１）と多孔材（７２）とを有し、多孔材（７２）の内周側にフィルター（７３）を配置し、フィルター（７３）の上流側を多孔材（７２）の上流側縁部（７２ａ）で折り返し、以って、フィルター（７３）の縁部における枠体（７３ａ）は多孔材（７２）の上流側縁部（７２ａ）よりも下流側に位置しており、ケーシング（７１）のフランジ（７１ｆ）と蓋（７４）の外周側との間には平板状のシール材（７６、７７）が介装されており、前記二つの円筒状の突出部（７４１、７４２）と蓋（７４）とで囲まれた領域には、別途設けられたＵ字状の第３のシール材（７８）がＵ字の開口側を下方に向けて介装されており、前記フィルター（７３）の上流側の領域は、前記Ｕ字状のシール材（７８）に挟持されるように保持されていることを特徴とする水浄化システム。
2. 前記制御装置（４０）は、前記攪拌する装置（５）内に濁水を供給し、装置（５）内に貯留された濁水に凝集剤を投入しつつ所定時間攪拌し、凝集剤の投入と攪拌とを所定時間停止し、該攪拌及び停止を複数回繰り返した後に、凝集剤が投入されて攪拌された濁水を下流側に向かって送り出す機能を有している請求項１の水浄化システム。

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