JP5859636B2 - 細菌および微細藻類の影響を受けた水体を低コストで処理するための持続可能な方法およびシステム - Google Patents

Description

発明の分野

本出願は、２０１１年９月１２日に、ＰＣＴ国際特許出願として、米国を除く全ての国の指定に係る出願人である米国内企業Ｃｒｙｓｔａｌ Ｌａｇｏｏｎｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ＬＬＣ、およびチリ国民であるＦｅｒｎａｎｄｏ Ｆｉｓｃｈｍａｎｎ Ｔ．の名称にて出願されており、２０１１年３月３０日出願の米国特許仮出願第６１／４６９，５４８号および２０１１年８月１日出願の米国実用新案第１３／１９５，４５８号に基づく優先権を主張し、これらの出願は、参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、低密度の娯楽用途のために、水体を低コストで処理および維持するための持続可能な方法およびシステムに関する。典型的には、使用密度は、水量１立方メートル当たり０．０５人の水泳者までである。１日６回まで水量の全てが濾過されるこれまでのスイミングプール濾過システムとは異なり、本明細書に開示される方法およびシステムは、これまでのスイミングプール濾過システムにより濾過される流量よりも２００分の１まで少ない、全水量のうちのごく少量を濾過する。本明細書に開示される方法およびシステムはまた、これまでのスイミングプール水処理システムよりも１００分の１まで少ない化学物質を使用する。本発明の方法およびシステムは、細菌および微細藻類の影響を受けた娯楽用水体を処理するために使用することができ、政府規制当局、たとえば環境保護庁（ＥＰＡ）により規定されるような、身体が完全に接触する水泳のための、娯楽用の水に対する細菌学的および物理化学的要件に適合する水を生成するための持続可能な方法を提供する。

背景

様々な娯楽用水体は、細菌および微細藻類の増殖の影響を受けやすい。水の品質が非常に重要である場合、たとえばスイミングプールの場合、水泳に好適な高品質の水は、大量の化学薬品を添加することにより達成される。スイミングプールにおいては、たとえば、少なくとも１．５ｐｐｍの恒常的な水中塩素系薬剤濃度を維持するために化学薬品がプール内の水に添加される。この濃度は、水の細菌学的および物理化学的特性に関する厳しいスイミングプール規制により要求され、少なくとも６５０ｍＶの恒常的な水の酸化還元電位（ＯＲＰ）を持続的に維持することにより達成される。

世界中の多くの国々が娯楽用の水に関する規制を有するが、そのような水体の娯楽用途に関して一般に２種類の規制がある。第１の種類の規制は、スイミングプールに対するものであり、新たな水泳者がスイミングプールに入る際の水の汚染を回避するために、高い恒常的な塩素緩衝剤（chlorine buffer）の維持を必須要件としている。塩素緩衝剤は、水泳者によりスイミングプール用水に持ち込まれた汚染物質を中和して微生物を死滅させ、そのようにして娯楽目的に好適な高い水質を維持する。

第２の種類の規制は、湖および海に適用され、娯楽用の水における身体が完全に接触する水泳に対する基準とみなされる。この規制は、水の希釈力に基づいている。新たな水泳者が水体に入ると、汚染物質は、水体中で汚染物質が大きな影響をもたらす濃度に達しないように希釈される。したがって、大型水体、たとえば湖または海においては、大量の水の高い希釈力により、殺菌緩衝剤は必要ない。

世界的な傾向は、後に残される痕跡を最小限としながら環境と共存することができる、生活の全ての側面においてより持続可能で環境に配慮したシステムに向かっている。それにもかかわらず、娯楽用水体の処理になると、環境的に責任のある方法およびシステムに向けた実質的な進展はない。スイミングプールにおける細菌および微細藻類の増殖に関する通常の処理は、多量の化学物質およびエネルギーを必要とし、今日の持続可能の必要性を満たしていない。

第１の規制に適合するために、スイミングプール中の塩素緩衝剤は、新たな水泳者によりプール内に持ち込まれた汚染物質を中和するために、持続的に維持されなければならない。スイミングプールの従来の処理における恒常的な塩素緩衝剤の維持は、少なくとも６５０ｍＶのＯＲＰレベルの持続的な維持に関連する。塩素殺菌の要求が満たされると、水中に残留する遊離塩素濃度、すなわち残留塩素は、新たな有機物または微生物が水体に入った場合、たとえば新たな水泳者が水に入った場合に、殺菌を提供するための緩衝剤として作用する。少なくとも６５０ｍＶのＯＲＰレベルを恒常的に維持するために使用される化学物質の量は非常に多く、プールの運営コストを大幅に増加させ、環境に優しくない量の化学物質の使用を伴い、また望ましくない消毒副生成物（ＤＢＰ）、たとえばクロラミンを生成し得る。

さらに、典型的な構成のスイミングプールは、通常１日１回から６回、その全水量の濾過を必要とする。これは、従来の構成の集中濾過ユニットを使用することにより達成される。したがって、従来のスイミングプールの濾過システムは、大量のエネルギーを消費し、また設置、運用および維持コストの点で高い要求を課す。

要するに、従来のスイミングプールは、水体に入る汚染物を中和するように塩素緩衝剤を維持するための大量の化学物質、および通常１日１回から６回全水量を濾過する集中濾過システムに依存している。したがって、従来のスイミングプール技術は、持続的に維持する必要がある高い殺菌剤濃度、および必要とされる集中濾過システムに起因して、運営および維持コストが高い。少量の化学物質を使用して娯楽目的の大量の水を処理および維持するための、持続可能な低エネルギーの方法およびシステムが極めて必要とされている。

スイミングプール
好気性微生物による水中の栄養物の消費は、高い酸素要求量をもたらす。これは一方で、水中の溶解酸素のレベルを低下させ、したがって好気性微生物の成長を可能とする。好気性微生物のさらなる成長は、有機化合物の蓄積をもたらす。この一連の事象は、水中の栄養物の蓄積をもたらし、これは特定の微生物の培養ブロスとして機能し得る。これらの条件において成長した微生物のうち、細菌および微細藻類が、娯楽用水体に最も関連している。

娯楽用水体の濁度は、主として、水中に存在する微細藻類によりもたらされる。これらの微生物は、決められた濃度の栄養物を有する水中で成長する。光源の利用可能性および栄養物の濃度に依存して、藻類が全水量に繁殖して水体全体を巨大なバイオマス源に変え、水の濁度を増加させる富栄養化と呼ばれるプロセスにおいて、水の華が生じ得る。５０比濁計濁度単位（ＮＴＵ）までの値が人間の健康にとって安全であることが、異なる規制により示されている。たとえば、ブリティッシュコロンビア州において、娯楽用水体に対する環境省の環境保護課により決定された水濁度として５０ＮＴＵの上限が確定されており（カナダ、ブリティッシュコロンビア州のＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ａｃｔ、１９８１のセクション２（ｅ））、一方、南オーストラリア政府は、２５ＮＴＵの上限値を考慮している。微細藻類の維持に必要な溶解栄養物が消費されると、微細藻類は死滅し、水体の底部に沈降する。水体の底部におけるこの沈降層中の利用可能な有機物は、再び水中の好気性微生物の成長の基盤として機能することができ、これは一般に、人間に対し健康上の脅威をもたらす。人工水体においては、微細藻類および細菌成長の結果として、水の品質が徐々に劣化する。高密度の水泳者が存在するスイミングプールの水処理のための典型的な方法またはプロセスにおいて、細菌および微細藻類の増殖を制御するために、全水量の濾過と共に大量の殺菌剤、たとえば塩素が使用される。たとえば、塩素が使用される場合、塩素は、有機物ならびに還元剤、たとえば、硫化水素、第一鉄イオン、マンガンイオンおよび亜硝酸イオンと反応する。これらの反応において消費される塩素は、塩素要求量として定義される。塩素要求量を満たすために、少なくとも６５０ｍＶの恒常的ＯＲＰレベルが水中で維持される必要がある。

塩素と水中に存在する有機化合物との反応は、いくつかの有毒な副生成物または消毒副生成物（ＤＢＰ）を形成し得る。たとえば、塩素とアンモニアとの反応は、望ましくない副生成物としてクロラミンを生成し得る。塩素またはクロラミンと有機物とのさらなる反応は、トリハロメタンを生成し得るが、これは潜在的発癌物質として示唆されている。また、消毒方法に依存して、新たなＤＢＰ、たとえば、ヨウ素化トリハロメタン、ハロアセトニトリル、ハロニトロメタン、ハロアセトアルデヒドおよびニトロソアミンが同定されている。さらに、水泳者の塩素および有機物への暴露が、喘息を含む呼吸障害、およびその他のいくつかの健康問題に寄与するものとして示唆されている。

また、化学薬品の使用は、環境中のこれらの化学物質およびＤＢＰの蓄積および廃棄に関連した環境問題をもたらす。したがって、そのような化学物質の使用および最終的なＤＢＰの低減が有益である。

化学処理に関連した高いコストならびに健康および環境問題に加えて、これらまでの濾過システムは、資本コストおよびエネルギー消費が高い。標準的なサイズのスイミングプールの従来の処理は、従来の構成の集中濾過ユニットを使用した、通常１日１回から６回の全水量の濾過を必要とする。この種のシステムは、エネルギー供給に対する高い要求、ならびに濾過システム、たとえば中でも、配管、ポンプ、フィルタおよび施設に関連した高い資本コストを課す。

先行技術

米国特許第５，１４３，６２３号明細書は、栄養物除去方法を記載しており、下降粒子は、水体中で下降する間に、漏斗状収集器を有する構造により収集され、この構造は、１エーカー（４，０４６平方メートル）のサイズを有し得る。前記構造は、下降粒子を受容するために、少なくとも「数時間」の長期間適所にとどまらなければならず、さらに、水体を含有する構造の表面と等しい表面を含む。米国特許第５，１４３，６２３号明細書に開示される構造は、水中活動の通常の展開を可能とせず、また、構造の底部の清浄化を可能とせず、したがって所望の色特性を提供し得ないため、侵害的である。さらに、この方法は、殺菌剤または濾過システムの使用を含まない。

別の文献、国際公開第２００９１１４２０６号は、沈降池を使用し、異なる凝集剤を投入することによる、富栄養化水からの藻類除去のための方法を記載している。この方法は、少なくとも１つの沈降池、優先的には少なくとも２つの沈降池の建設を必要とし、使用されるカチオン性凝集剤の量は、１５０ｐｐｍまでである。国際公開第２００９１１４２０６号は、その方法が適切に作用するために２つ以上の池の建設を必要とし、これはより多くの土地を必要とし、より高いコストを示す。国際公開第２００９１１４２０６号により開示される方法は、システムの連係動作を開示しておらず、環境に優しくない様式で多量の凝固剤を適用する。

仏国特許出願公開第２７８５８９８号明細書は、濾過、殺菌およびｐＨ制御を含むスイミングプール用水の浄化システムを記載している。従来の構成の集中濾過システムおよびイオン化プロセスに供給される化学薬品およびエネルギーの量は、標準的スイミングプール技術に使用される量および濾過に類似している。仏国特許出願公開第２７８５８９８号明細書は、水中の化学物質の持続的濃度を維持するために、多量の化学物質を使用する。また、仏国特許出願公開第２７８５８９８号明細書における方法は、全水量にわたる濾過を含み、したがって、多量のエネルギーを要求し、高価な濾過機器を必要とする。

米国特許第７，８２０，０５５号明細書は、娯楽用途の大型水体を得ることに関連し、特に１５，０００ｍ³を超える水体に関して、プールまたは熱帯海のそれに類似した優れた配色、高い清澄性および透明度を有する、娯楽目的の大量の水または水体、たとえば湖または人工ラグーンを低コストで設置および維持するためのプロセスを記載している。米国特許第７，８２０，０５５号明細書は、構造的特徴、たとえば油の排除のためのスキマー、水収集システム、建物の詳細、ライナーの種類および色、循環システムおよび添加剤注入、水の供給のための要件、ｐＨ測定、塩の添加、凝集剤の使用、淡水の割合の変化、添加剤および酸化プロセス、ならびにボートにより駆動される吸引媒体を定義している。米国特許第７，８２０，０５５号明細書は、水循環のための開放システムを記載しているが、その実際の必要性に従い水質を維持するために水温に依存するアルゴリズムを適用する濾過または連係方法を使用していない。

国際公開第２０１０／０７４７７０号は、娯楽および観賞用水体を維持するための効率的な濾過プロセスを記載している。国際公開第２０１０／０７４７７０号は、水に対する超音波の適用、および凝集剤の適用を必要とする。国際公開第２０１０／０７４７７０号は、方法の工程を連係させる連係手段を開示しておらず、したがって高いエネルギー要求を課す。

この概要は、以下の詳細な説明でさらに説明される簡略化された形態における概念の抜粋を導入するために提示されるものである。この概要は、特許請求される主題の、必要とされるまたは必須とされる特徴を特定することを意図するものではない。また、この概要は、特許請求される主題の範囲を制限するように使用されることを意図するものではない。

本発明は、娯楽用途における低密度の水泳者の大型水体を処理および維持するための持続可能な方法およびシステムを提供する。水体における水泳者の密度は、１立方メートル当たり０．０５人以下の水泳者までであり、これは、従来のスイミングプールの設計において考慮される密度の約１０分の１の低さである。水泳者の密度を低下させることにより、これまでのスイミングプールの場合のように恒常的な塩素緩衝剤を維持する必要なしに、完全接触の水泳に好適な高品質の水を維持するために水の希釈力を使用することができる。したがって、本発明の方法およびシステムは、これまでのスイミングプールのサイズ障壁を破り、これまでのスイミングプールに関連する高い水質を有する高い透明度の湖に類似した、非常に大きい寸法のエコロジカルなプールを提供する。これらのエコロジカルなプールは、これまでのスイミングプール濾過技術を使用しては経済的に実現不可能である。

本明細書に記載の方法およびシステムは、これまでのスイミングプール濾過システムにおいて使用される塩素緩衝剤を排除する。したがって、使用される化学物質の量は、これまでのスイミングプール水処理システムと比較して非常に少ない。現在のスイミングプール水処理とは異なり、本発明の方法およびシステムは、ＯＲＰレベルが恒常的に維持されることを必要としない。本明細書に記載の方法およびシステムにおいて、少なくとも５００ｍＶのＯＲＰレベルは、水体の温度に依存するアルゴリズムにより決定される期間維持される。したがって、本発明は、環境因子、たとえば水温に応じて化学物質の量および投入を調節することができる方法およびシステムを提供し、スイミングプールの従来の処理と比較して１００分の１まで化学物質の量を低減する。

さらに、本明細書に開示される方法およびシステムは、低コストの濾過手段を含み、これは、これまでのスイミングプールの場合よりも２００分の１まで少ない、全水量のうちのごく少量の濾過を可能とする。従来の集中濾過ユニットが使用されないため、エネルギー消費および機器コストは、本発明において、従来の構成のスイミングプール濾過システムの場合よりも５０分の１まで低くなり得る。

したがって、本発明は、従来のスイミングプール濾過技術に勝るいくつかの利点を提供し得る。本発明は、水温に依存する期間少なくとも５００ｍＶのＯＲＰレベルを維持するために、水体に対する殺菌剤の投入および適用を調節するアルゴリズムを使用し、従来のスイミングプール濾過システムと比較して、使用される化学物質の量の少なくとも１桁の低減を可能とする。化学物質の量の低下に関連する利点は、運営コストの低減、ならびに環境および水泳者に有害となり得るＤＢＰの生成の低減を含む。さらに、全水量のうちの少量を濾過する低コストの濾過システムの使用は、これまでのスイミングプール濾過システムと比較して、設置コスト、運営コスト、およびエネルギー使用量を低減する。

本発明は、細菌および微細藻類により影響を受けた水を処理するためのプロセスにおいて生じる多様な環境問題に対応する。本明細書に開示される新技術の発明者、Ｆｅｒｎａｎｄｏ Ｆｉｓｃｈｍａｎｎ氏は、世界中で速やかに導入されている水処理技術における多くの新たな進歩を開発した。短期間で、娯楽用の透明度の高いラグーンに関連した本発明者の技術は、世界中で１８０を超えるプロジェクトに組み込まれている。本発明者、および水処理技術における進歩は、ｈｔｔｐ：／／ｐｒｅｓｓ．ｃｒｙｓｔａｌ−ｌａｇｏｏｎｓ．ｃｏｍ／において確認できるように、２，０００を超える記事の主題となっている。本発明者はまた、水処理技術におけるこれらの進歩に関連して、革新および起業家精神に対する重要な国際的な賞を受賞し、ＣＮＮ、ＢＢＣ、ＦＵＪＩおよびＢｌｏｏｍｂｅｒｇ’ｓ Ｂｕｓｉｎｅｓｓｗｅｅｋを含む大手報道機関によりインタビューを受けている。

上記概要と以下の詳細な説明の両方は、例を提供するものであり、また単なる例示である。したがって、上記概要および以下の詳細な説明は、限定的であるとみなされるべきではない。さらに、本明細書に記載されるものに加えて、特徴または変形が提供されてもよい。たとえば、ある特定の態様は、詳細な説明に記載される様々な特徴の組合せおよび部分的組合せに関連し得る。

本開示に組み込まれその一部を成す添付の図面は、本発明の様々な態様を例示する。

本発明の一態様における水を処理するためのシステムを示すプロセスフロー図。 本発明の一態様における含有構造の上面図。

発明の詳細な説明

以下の詳細な説明は、添付の図面を参照する。本発明の態様が説明され得るが、修正、適合および他の実装が可能である。たとえば、図面に示される要素に、置換、追加または修正が行われてもよく、本明細書に記載の方法は、段階を置換する、順番を変える、または開示される方法に段階を追加することにより、修正されてもよい。したがって、以下の詳細な説明は、本発明の範囲を制限しない。システムおよび方法は、様々な装置またはステップを「含む」という用語で説明されるが、システムおよび方法はまた、別段に指定されない限り、様々な装置またはステップ「から本質的に構成される」またはそれら「から構成される」ことが可能である。

定義
本開示に照らして、以下の用語または語句は、以下に説明される意味を有するものと理解されるべきである。

「スイミングプール規制」という用語は、本明細書において使用される場合、新たな水泳者がスイミングプールに入った際の水の汚染を回避するために、恒常的な塩素緩衝剤の維持を必要とするスイミングプールに関する規制を意味する。塩素緩衝剤は、水泳者によりスイミングプール用水に持ち込まれた汚染物質を中和して微生物を死滅させ、そのようにして娯楽目的に好適な高い水質を維持する。これらの種類の規制は、一般に、行政体または機関により確立される。

「塩素緩衝剤」という用語は、本明細書において使用される場合、スイミングプール規制により規定される、スイミングプールまたは任意の他の水体における残留塩素濃度を意味する。活性塩素の量は、新たな微生物または有機物が水に入った場合の緩衝機構として作用し、したがって、有機物が他の微生物により消費される栄養物として使用されないように、有機物を中和して微生物を死滅させる。塩素緩衝剤は、本発明に従い制御される水中のＯＲＰレベルに関連し得る。必要な殺菌剤レベルを維持するために、塩素の代わりに別の殺菌剤、たとえば臭素が使用されてもよいことが理解される。

「従来の構成の集中濾過システム」という用語は、本明細書において使用される場合、スイミングプール規制に適合するために、通常は１日１回から６回スイミングプールの全水量を濾過するように設計された容量を有する集中濾過ユニットまたはシステムを意味するように理解される。集中濾過システム送られる水は、異なる源から、たとえば中でも排水管、スキマー（skimmers）から、またはオーバーフローにより回収される。

「容器」または「含有手段」という用語は、本明細書において、一般に、大きい寸法を有する、人工ラグーン、人工湖、人工池、プール等の用語を包含する任意の人工の大型水体を説明するために使用される。

「非侵害性清浄化システム」という用語は、本明細書において使用される場合、水中での娯楽活動の通常の展開に干渉しない吸引手段を含む。一般に、吸引手段は、含有手段の底部表面を横切って進み、沈降材料を吸引することができる。たとえば、吸引カートを牽引するボートは、このシステムの永続性が水体のある領域において一時的であることを考慮すると、非侵害性システムである。自己推進吸引カートもまた、非侵害性である。それにもかかわらず、固定設備または固定配管を必要とするシステムは、水上スポーツまたは他の活動の通常の展開を侵害する。

「連係手段」という用語は、本明細書において、一般的に、情報を受容し、それを処理し、それに従い決定を行うことができる自動化システムを説明するように使用される。本発明の好ましい態様において、これは、人間により行われてもよいが、より好ましくはセンサに連結したコンピュータにより行われてもよい。

「化学物質適用手段」という用語は、本明細書において、一般に、水への化学物質の適用または分散を可能とするシステムを説明するために使用される。

「可動式吸引手段」という用語は、本明細書において、一般的に、含有手段の底部表面を横切って進み、沈降材料を吸引することができる任意の吸引デバイスを説明するために使用される。

「推進手段」という用語は、本明細書において、一般的に、別のデバイスを押すことまたは引くことのいずれかにより移動を提供することができる推進デバイスを説明するために使用される。

「濾過手段」という用語は、本明細書において、一般的に、たとえばフィルタ、濾し器、分離器等を含むことができる濾過システムを説明するために使用される。

本明細書において使用される場合、濾過される水の量に対応する「少量」という用語は、従来の構成のスイミングプール濾過システムにおいて濾過される流量より２００分の１まで低い流量を意味する。

従来のスイミングプール濾過方法およびシステムは、水体に入る汚染物質を中和し微生物を死滅させる塩素緩衝剤の使用に依存する。これらの方法およびシステムは、実際の水の要件とは無関係の恒常的な緩衝剤を維持するために、大量の化学物質の適用を必要とする。さらに、これらの方法およびシステムは、一般に、通常は１日１回から６回全水量を濾過する従来の構成の集中濾過システムを必要とする。したがって、従来のスイミングプール技術は、大量の化学物質を使用し、集中濾過システムに関連した資本コストおよび運営コストが高い。

本発明は、低密度の娯楽用途のために、細菌および微細藻類の影響を受けた水体を処理および維持するための、低コストで持続可能な方法およびシステムに関する。使用密度は、１立方メートル当たり０．０５人の水泳者までである。１日１回以上全水量が濾過されるこれまでのスイミングプール濾過システムとは異なり、本発明の方法およびシステムは、これまでの濾過システムと比較して１日当たり２００分の１まで少ない、全水量のうちのごく少量を濾過し、身体が完全に接触する娯楽用の水に対する細菌学的および物理化学的規制に適合する処理水を提供する。

本発明は、従来のスイミングプール水処理システムより、使用される化学物質が少なく、消費されるエネルギーが少ないことから、水を処理するための持続可能な方法は、従来の水処理システムと比較して低コストで行うことができる。本発明の方法およびシステムは、これまでのスイミングプール水処理システムの場合のように少なくとも６５０ｍＶのＯＲＰレベルが恒常的に維持されることを必要としない。これまでの濾過システムとは対照的に、本明細書に記載の方法およびシステムは、水の温度に依存するある特定の期間少なくとも５００ｍＶのＯＲＰレベルを維持するアルゴリズムを適用する。したがって、本発明のシステムおよび方法は、これまでのスイミングプール水処理と比較して１００分の１まで少ない、化学物質の量の大幅な低減を提供し、これにより運営および維持コストが低減される。

さらに、本発明の方法およびシステムは、一般に１日１回から６回全水量を濾過する集中濾過ユニットを必要とするこれまでのスイミングプールと比較して、１日当たり２００分の１まで少ない、全水量のうちのごく少量を濾過する。本発明の方法およびシステムの濾過手段は、集中濾過ユニットと比較して、より短い期間動作するより小型の濾過手段を含み、従来のスイミングプールシステムの場合よりも５０分の１まで少ないエネルギー消費および機器コストをもたらす。

本発明のシステムは、一般に、少なくとも１つの含有手段、少なくとも１つの連係手段、少なくとも１つの化学物質適用手段、少なくとも１つの可動式吸引手段、および少なくとも１つの濾過手段を含む。図１は、本発明のシステムの一態様を示す。システムは、含有手段（１２）を含む。含有手段のサイズは特に限定されないが、多くの態様において、含有手段は、少なくとも１５，０００ｍ³、または代替として、少なくとも５０，０００ｍ³の容積を有してもよい。容器または含有手段は、１００万ｍ³、５０００万ｍ³、５億ｍ³、またはそれ以上の容積を有してもよいことが企図される。

含有手段（１２）は、細菌、藻類、懸濁固体、金属、および水から沈降する他の粒子を受容することができる底部を有する。一態様において、含有手段（１２）は、処理されている水から沈降粒子または材料を受容するための受容手段（２）を含む。受容手段（２）は、含有手段（１２）の底部に取り付けられ、好ましくは、清浄化可能な非多孔質材料で構築される。含有手段（１２）の底部は、一般に、非多孔質材料で被覆され、非侵害性可動式吸引手段（３）が含有手段（１２）の下部表面全体にわたって進み、本明細書に開示されるプロセスのいずれかにより生成された沈降粒子を吸引することができるようにする。非多孔質材料は、膜、ジオメンブレン、ジオテキスタイル膜、プラスチックライナー、コンクリート、被覆コンクリート、またはそれらの組合せであってもよい。本発明の好ましい態様において、含有手段（１２）の底部は、プラスチックライナーで被覆される。含有手段（１２）は、水を含有手段（１２）に供給するための流入ライン（１３）を含んでもよい。流入ライン（１３）は、蒸発、および他の水の損失のため、含有手段（１２）の再充填を可能とする。

システムは、システムの要求（たとえば、水質）に依存して必要なプロセスを制御することができる、少なくとも１つの連係手段（１）を含む。そのようなプロセスは、非侵害性可動式吸引手段（３）の始動（９）を含んでもよい。連係手段（１）は、制御される水質パラメータに関する情報（８）を受容することができ、前記水質パラメータをそれぞれの限界値内に調節するために必要なプロセスを適時に始動することができる。連係手段（１）により受容された情報（８）は、目視検査、経験的方法、経験に基づくアルゴリズム、電子検出器、またはそれらの組合せにより得ることができる。連係手段（１）は、１名以上の人、１つ以上の電子デバイス、または情報を受容し、その情報を処理し、他のプロセスを始動することができる１つ以上の任意の手段を含んでもよく、またこれはそれらの組合せを含む。連係手段の一例は、コンピュータデバイス、たとえばパーソナルコンピュータである。また、連係手段（１）は、水質パラメータに関する情報（８）を受容するために利用されるセンサを含んでもよい。

プロセスは、制御されるパラメータをその限界値内に調節するために、連係手段（１）により適時に始動される。プロセスは、システムの要求に従い始動され、これにより１日当たり全水量のうちの少量の濾過が可能となり、したがって１日当たり６回まで全ての水量を濾過するこれまでのスイミングプール濾過システムが置きかえられる。プロセスは、可動式吸引手段（３）の適時の始動（９）に対応し、これは、可動式吸引手段により吸引された流量を濾過する、すなわちこれまでのスイミングプール濾過システムより２００分の１まで少ない、全水量のうちのごく少量を濾過するために、濾過手段（７）を同時に始動する。

化学物質適用手段（６）は、化学物質を水中に適用または分配する。化学物質適用手段（６）は、これらに限定されないが、注入器、スプリンクラー、手動適用、重量による分配器、管、およびそれらの組合せを含む。

非侵害性可動式吸引手段（３）は、含有手段（１２）の底部に沿って移動し、本明細書に開示されるプロセスのいずれかにより生成された沈降粒子および材料を含有する水を吸引する。推進手段（４）は、連結手段（５）によって可動式吸引手段（３）に連結されて、可動式吸引手段（３）が含有手段（１２）の底部を横切って進むのを可能にする。連結手段（５）は、可撓性または硬質であってもよい。連結手段の例は、これらに限定されないが、コード、ロープ、線、ケーブル、糸、ロッド、棒、ポール、シャフト、およびそれらの組合せを含む。

可動式吸引手段は、水中での娯楽活動、たとえば水泳の通常の展開、または水上スポーツの展開を、侵害または変更すべきではない。好ましくは、吸引手段の永続性は、水体のある領域において一時的である。したがって、固定設備または固定配管を必要とするシステムは、水上スポーツまたは他の活動の通常の展開を侵害する。可動式吸引手段は、含有手段の底部を横切って進み、沈降粒子を有する水流を完全に吸引し、底部の色を可視化することができる。推進手段（４）は、レールシステム、ケーブルシステム、自己推進システム、手動推進システム、ロボットシステム、遠隔誘導システム、エンジンを有するボートもしくはエンジンを有する浮遊デバイス、またはそれらの組合せ等のシステムを使用することにより、可動式吸引手段（３）を駆動する。本発明の好ましい態様において、推進手段は、エンジンを有するボートである。

可動式吸引手段（３）により吸引された水は、濾過手段（７）に送られる。濾過手段（７）は、可動式吸引手段（３）により吸引された水の流れを受容し、沈降粒子および材料を含有する吸引された水を濾過し、したがって、全ての水量を濾過する必要性が排除される（たとえば、少量を濾過するのみである）。濾過手段（７）は、これらに限定されないが、カートリッジフィルタ、サンドフィルタ、マイクロフィルタ、ナノフィルタ、ウルトラフィルタ、およびそれらの組合せを含む。吸引された水は、可動式吸引手段（３）に接続された収集ライン（１０）により、濾過手段（７）に送ることができる。収集ライン（１０）は、可撓性ホース、硬質ホース、任意の材料の管、およびそれらの組合せから選択され得る。システムは、濾過された水を戻すための、濾過手段（７）から含有手段（１２）への返却ライン（１１）を含んでもよい。

図２は、本発明のシステムの上面図を示す。含有手段（１２）は、蒸発、または含有手段（１２）からの他の水の損失のため、含有手段（１２）の再充填を可能とする供給管システム（１３）を含んでもよい。含有手段（１２）はまた、化学物質を水中に適用または分配するために、含有手段（１２）の縁に沿って配置された注入器（１４）を含んでもよい。含有手段（１２）はまた、表面の油および粒子を除去するために、スキマー（１５）を含んでもよい。

一態様において、本発明のシステムは、以下の要素：
− 少なくとも１つの含有手段（１２）へ水を供給する少なくとも１つの流入ライン（１３）と；
− 少なくとも１つの含有手段（１２）であって、前記含有手段の底部に固定された、方法のプロセスにより生成された沈降粒子用の受容手段（２）を含む含有手段（１２）と；
− 少なくとも１つの連係手段（１）であって、パラメータを限界値内に調節するために必要なプロセスを適時に始動する連係手段（１）と；
− 殺菌剤を水に添加することができる、少なくとも１つの化学物質適用手段（６）と；
− 前記少なくとも１つの含有手段の前記底部を通って移動し、方法のプロセスにより生成された前記沈降粒子を含有する水流を吸引する、少なくとも１つの非侵害性可動式吸引手段（３）と；
− 前記少なくとも１つの含有手段の前記底部を通って移動することができるように、前記少なくとも１つの非侵害性可動式吸引手段に移動を提供する、少なくとも１つの推進手段（４）と；
− 前記少なくとも１つの推進手段および前記少なくとも１つの吸引手段を接続するための、少なくとも１つの連結手段（５）と；
− 前記沈降粒子を含有する水流を濾過する、少なくとも１つの濾過手段（７）と；
− 前記少なくとも１つの可動式吸引手段と前記少なくとも１つの濾過手段との間を連結する、少なくとも１つの収集ライン（１０）と；
− 前記少なくとも１つの濾過手段から前記少なくとも１つの含有手段への、少なくとも１つの返却ライン（１１）と
を含む。

本発明の方法は、従来のスイミングプール処理方法より、使用される化学物質が少なく、消費されるエネルギーが少なく、したがって従来の処理方法と比較して低コストで行うことができる。一態様において、本方法は、水の温度に依存して、ある特定の期間、少なくとも５００ｍＶのＯＲＰを維持することを可能とするアルゴリズムを適用するため、本方法は大幅に少ない化学物質を使用する。したがって、従来のスイミングプール水処理システムより１００分の１まで少ないという、化学物質の量の大幅な削減がなされ、運転および維持コストが低減する。

一態様において、本発明の方法は、同じ時間枠ではるかに大量の水を濾過するこれまでのスイミングプール濾過システムと比較して、特定の時間枠内に全水量のうちのごく少量を濾過する。一態様において、全水量のうちの少量は、１日に６回まで全ての水量を濾過する従来の構成の集中濾過システムにおいて処理される流量よりも、２００分の１まで少ない。本発明の方法およびシステムにおける濾過手段は、連係手段から受容される命令によってより短い期間で動作する。したがって本発明の方法およびシステムにおける濾過手段は非常に小さい容量を有し、これまでのスイミングプール濾過システムにおいて使用される集中濾過ユニットと比較して、資本コストおよびエネルギー消費が５０分の１まで少ない。

一態様において、方法は、以下の段階を含む：
ａ．５０，０００ｐｐｍまでの全溶存物質（ＴＤＳ）の濃度を有する水を収集することと、
ｂ．非侵害性可動式吸引手段により完全に清浄化され得る底部を有する少なくとも１つの含有手段（１２）に、前記水を保存することと、
ｃ．水泳者の密度を、前記含有手段に含有される水量の１立方メートル当たり０．０５人の水泳者までとなるように制限することと、
ｄ．７日の期間内で、摂氏４５度までの水温に対しては、前記水に殺菌剤を添加することにより、水温摂氏１度当たり１時間の最低期間、少なくとも５００ｍＶに前記水のＯＲＰを維持することと、
ｅ．連係手段（１）により、全水量のうちの少量を濾過するだけで水を浄化して懸濁固体を排除する以下の工程：
ｉ．非侵害性可動式吸引手段（３）により、沈降材料の厚さが３ｍｍの平均を超えないように、前工程により生成された沈降粒子を含有する水流を吸引すること；
ｉｉ．前記可動式吸引手段により吸引された流れを、少なくとも１つの濾過手段（７）で濾過すること；ならびに
ｉｉｉ．濾過された水を、前記少なくとも１つの含有手段に戻し、このようにして全水量の濾過を回避し、沈降粒子を含有する流量のみを濾過すること
を、始動することとを含む。

１度に７日の期間内で、水の温度に従う最低期間の間少なくとも５００ｍＶのＯＲＰレベルを維持するために、化学物質適用手段（６）により殺菌剤が水に適用される。殺菌剤は、これらに限定されないが、オゾン、ビグアニド製品、殺藻剤および抗菌剤、たとえば、銅製品；鉄塩；アルコール；塩素および塩素化合物；過酸化物；フェノール化合物；ヨードフォア；一般に４級アミン（ポリ４級アンモニウム化合物（polyquats））、たとえば、塩化ベンザルコニウムおよびＳ−トリアジン；過酢酸；ハロゲン系化合物；臭素系化合物、塩素系化合物、ならびにそれらの組合せを含む。好ましい殺菌剤は、塩素系化合物、オゾン、ビグアニド製品、臭素系化合物、ハロゲン系化合物、またはそれらの組合せを含む。

水体中の細菌および微細藻類の制御は、水体に殺菌剤を適用する化学物質適用手段により達成される。本発明において使用される殺菌剤の量は、従来のスイミングプール技術により必要とされる通常の量より少なくとも１桁少ない。殺菌剤の適用は、細菌および他の微細藻類の死滅をもたらし、これらは含有手段の底部に沿った水の層内に集合または沈降する。従来のスイミングプール技術とは異なり、本発明における殺菌剤は、水量に対する恒常的な濃度を維持する必要なく適用される。持続可能な方法は、水の温度に従い決定されるある特定の期間のみＯＲＰレベルを維持することを可能にするアルゴリズムを適用する。水温が摂氏４５度までである場合、少なくとも５００ｍＶのＯＲＰレベルは、水温摂氏１度当たり１時間の最低期間維持される。たとえば、水温が摂氏２５度である場合、少なくとも５００ｍＶのＯＲＰレベルは、２５時間の最低期間維持され、これは、７日の期間にわたって割り振られてもよい。摂氏４５度を超える温度を有する水は、そのような温度が水泳者の安全に悪影響をもたらし得るため、本発明の娯楽用途には好適ではない。

連係手段（１）は、それぞれの限界値内の水質パラメータに関する情報（８）を受容することができる。連係手段により受容される情報は、経験的方法により得ることができる。連係手段（１）はまた、情報を受容すること、その情報を処理すること、およびその情報に従い必要なプロセスを始動することができ、これらの組合せもできる。連係手段の一例は、パラメータの測定およびそのような情報に従うプロセスの始動を可能とするセンサに接続されたコンピュータデバイス、たとえばパーソナルコンピュータである。

可動式吸引手段は、受容手段の表面の色が目に見え、それにより魅力的な色を有する水体が提供されるように、受容手段の完全な表面清浄化を行うように設計される。連係手段（１）は、可動式吸引手段を始動するための情報（９）を可動式吸引手段（３）に提供する。濾過手段（７）は、可動式吸引手段（３）により吸引された流量を濾過する、すなわち全水量のうちのごく少量を濾過するために、同時に始動される。次いで、濾過された水は、返却ライン（１１）により含有手段（１２）に戻される。可動式吸引手段（３）は、沈降材料の厚さが平均３ｍｍを超えないように、連係手段（１）により始動される（９）。濾過手段（７）および可動式吸引手段（３）は、毎日絶え間なく動作するこれまでの濾過システムとは対照的に、水のパラメータをその限界値内に維持するために必要とされる時のみ、たとえば１日数時間のみ動作する。

本発明の方法により処理される水は、天然水源、たとえば大洋、地下水、湖、川、処理水、またはそれらの組合せにより提供され得る。収集された水は、５０，０００ｐｐｍまでの全溶存物質（ＴＤＳ）の濃度を有し得る。ＴＤＳの濃度が１０，０００ｐｐｍ以下である場合、水のＬａｎｇｅｌｉｅｒ飽和指数は、３未満となるべきである。本発明において、Ｌａｎｇｅｌｉｅｒ飽和指数は、ｐＨ調整、スケール調整剤の添加、または硬水軟化プロセスにより、２未満に維持することができる。ＴＤＳの濃度が１０，０００ｐｐｍを超える場合、水のＳｔｉｆｆ＆Ｄａｖｉｓ飽和指数は、３未満となるべきである。本発明において、Ｓｔｉｆｆ＆Ｄａｖｉｓ飽和指数もまた、ｐＨ調整、スケール調整剤の添加、または硬水軟化プロセスにより、２までに維持することができる。Ｌａｎｇｅｌｉｅｒ飽和指数またはＳｔｉｆｆ＆Ｄａｖｉｓ飽和指数を２未満に維持するために使用され得るスケール調整剤は、これらに限定されないが、ホスホネート系化合物、たとえばホスホン酸、ＰＢＴＣ（ホスホブタン−トリカルボン酸）、クロメート、ポリリン酸亜鉛、ニトライト、シリケート、有機物質、苛性ソーダ、リンゴ酸系ポリマー、ポリアクリル酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム塩、腐食防止剤、たとえばベンゾトリアゾール、およびそれらの組合せを含む。

［実施例］
以下の例において、「ａ／ａｎ／ｔｈｅ」という用語は、複数の可能性（少なくとも１つ）を含む。開示される情報は例示的であり、他の態様が存在し、本発明の範囲内である。

例１
以下の表は、Ａ）本発明によるシステムおよびＢ）従来のスイミングプール構成における、１立方メートル当たり０．０５人の水泳者までの水泳者密度を考慮した、使用された化学物質の量、消費されたエネルギーおよび関連したコストを要約している。Ａ）とＢ）の両方における水量は、９０，０００ｍ³である。

表に示されるように、本発明のシステムで構成されたプールの運営コストは、従来の構成よりも少なくとも１桁低くなる。

例２
１２５，０００ｍ³の水体を、本発明による方法およびシステムで処理した。水体の平均深さは３．１２５ｍであった。システムは、スイミングプールの境界および構造の底部に、化学物質適用手段として離間した注入器を含んでいた。清浄化システムは、水体のサイズを考慮して、周期的に動作した。ＯＲＰレベルは、以下のように決定した：摂氏４５度までの水温に対しては、少なくとも５００ｍＶのＯＲＰレベルは、水温摂氏１度当たり１時間の最低期間維持した。水の温度は摂氏２０℃であったため、少なくとも５００ｍＶのＯＲＰレベルは、その１週間の間で２０時間維持した。処理の１日目に、化学物質適用手段は、午前９：００時から午後７：００時まで塩素を注入して０．１５ｐｐｍの塩素濃度を維持し、このようにしてその日に１０時間を完了した。処理の４日目に、午前９：００時から午後７：００時まで同じ手順を繰り返し、このようにして７日の処理サイクルに必要な２０時間を完了した。

沈降材料の層の平均厚さが３ｍｍを超える前に、構造のある領域内で吸引デバイスを構造の底部に沿って移動させるための推進手段として、エンジンを有する小型ボートを使用することにより、死滅した微細藻類および微生物の沈降した残骸の吸引を開始した。他の領域は、逐次的に始動され、死滅した微細藻類および微生物の残骸の除去を、４時間の期間内で完了することができた。

濾過量は、１日当たり全水量の極めて低い割合（２．５％）であるため、吸引された流量は、小型カートリッジフィルタに送られた。濾過カートリッジは、スイミングプールの外に位置し、濾過された水は、可撓性ホースによりスイミングプールに戻された。

この構成を用いて１週間で消費されたエネルギーは、２，４３６ｋＷであった。従来のプール構成では、１週間のエネルギーの計算消費量は、１２４，３０６ｋＷであった。したがって、本発明は、わずか２％のエネルギーを消費し、従来の水処理技術による同等のスイミングプールよりも１００分の１まで少ない化学薬品の量を利用する。

本発明のある特定の態様を説明したが、他の態様も存在し得る。さらに、任意の開示された方法ステップまたは段階は、本発明から逸脱せずに、ステップの順番を変える、および／またはステップを挿入もしくは削除することにより、任意の様式で修正されてもよい。本明細書は、詳細な説明および関連した図面を含んでいるが、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲により示される。さらに、本明細書は、構造的特徴および／または方法論的行為に特有の言語で説明されているが、特許請求の範囲は、上述の特徴または行為に限定されない。むしろ、上述の特定の特徴および行為は、本発明の例示的側面および態様として開示される。本発明の精神または請求される主題の範囲から逸脱せずに、様々な他の側面、態様、修正、およびその均等物が、本明細書における説明を読んだ後に、当業者には示唆され得る。

Claims (19)

1. 細菌および微細藻類の影響を受けた水を処理および維持するための持続可能な方法であって、
   ａ．５０，０００ｐｐｍまでの全溶存物質（ＴＤＳ）の濃度を有する水を、底に受容手段が固定された含有手段の中に集めることと；
   ｂ．前記前記受容手段が、可動式吸引手段の移動により全体に渡って清浄化され得る状態で、前記含有手段中に、前記水を保存することと；
   ｃ．７日の期間内で、摂氏４５度までの水温に対しては、前記含有手段中の水に殺菌剤を添加することにより、水温摂氏１度当たり１時間の最低期間、少なくとも５００ｍＶに前記水のＯＲＰを維持することと；
   ｄ．連係手段により、前記含有手段中の水の全水量の一部を順次濾過するだけで、前記前記含有手段の中の水を全体に渡って浄化して懸濁固体を排除することとを具備し、前記懸濁固体を排除することは、
   ｉ．可動式吸引手段により、前記受容手段上の沈降材料の厚さが３ｍｍの平均を超えないように、沈降粒子を含有する前記水の一部を吸引すること、
   ｉｉ．前記可動式吸引手段により吸引された前記水の一部を濾過すること、
   ｉｉｉ．濾過された水を、前記含有手段に戻すこととを含む方法。
2. ａ．前記含有手段の中に集められた前記水が、１０，０００ｐｐｍ以下の全溶存物質濃度を有する場合、Ｌａｎｇｅｌｉｅｒ飽和指数を３未満にし、
   ｂ．前記含有手段の中に集められた前記水が、１０，０００ｐｐｍを超える全溶存物質濃度を有する場合、Ｓｔｉｆｆ＆Ｄａｖｉｓ飽和指数を３未満にする、請求項１に記載の方法。
3. Ｌａｎｇｅｌｉｅｒ飽和指数が、ｐＨ調整、スケール調整剤（antiscalants）の添加、または硬水軟化プロセスから選択されるプロセスにより、２未満に維持される、請求項２に記載の方法。
4. Ｓｔｉｆｆ＆Ｄａｖｉｓ飽和指数が、ｐＨ調整、スケール調整剤の添加、または硬水軟化プロセスから選択されるプロセスにより、２未満に維持される、請求項２に記載の方法。
5. 前記スケール調整剤が、ホスホネート系化合物、ホスホン酸、ＰＢＴＣ（ホスホブタン−トリカルボン酸）、クロメート、ポリリン酸亜鉛、ニトライト、シリケート、有機物質、苛性ソーダ、リンゴ酸系ポリマー、ポリアクリル酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム塩、ベンゾトリアゾール、またはそれらの組合せを含む、請求項３又は４に記載の方法。
6. 前記連係手段が、制御される水質のパラメータに関する情報を受容し、前記水質のパラメータを許容できる限界内に調節する、請求項１乃至５のいずれか１に記載の方法。
7. 前記連係手段により受容される前記情報が、今までの経験に基づいて得られる、請求項６に記載の方法。
8. 前記殺菌剤が、塩素および塩素化合物、オゾン、ビグアニド生成物、ハロゲン系化合物；臭素系化合物、またはそれらの組合せから選択される、請求項１乃至７のいずれか１に記載の方法。
9. 前記可動式吸引手段が、前記含有手段の底部を横切って進み、前記沈降粒子を含有する前記水の一部を吸引する、請求項１乃至８のいずれか１に記載の方法。
10. 前記殺菌剤が、前記含有手段中の水の水量に対する濃度を維持する必要なく適用される、請求項１乃至９のいずれか１に記載の方法。
11. 細菌および微細藻類の影響を受けた水を処理および維持するためのシステムであって、
    底面に固定された沈降粒子のための受容手段を含む少なくとも１つの含有手段と、
    前記含有手段の中へ水を供給するための少なくとも１つの供給ラインと、
    前記含有手段中の水の水質のパラメータを所定の範囲内に調節するために必要なプロセスを適時に行わせるための少なくとも１つの連係手段と、
    前記含有手段の中の水に、殺菌剤を含む化学物質を供給する少なくとも１つの化学物質適用手段と、
    前記少なくとも１つの含有手段の前記底面に沿って移動されて、沈降粒子を含有する水を吸引するための、少なくとも１つの可動式吸引手段と、
    前記少なくとも１つの含有手段の前記底面に沿って、前記少なくとも１つの可動式吸引手段を移動させるための、少なくとも１つの推進手段と、
    前記少なくとも１つの推進手段を前記少なくとも１つの吸引手段に接続する、少なくとも１つの連結手段と、
    前記吸引された、沈降粒子を含有する水を濾過するための、少なくとも１つの濾過手段と、
    前記少なくとも１つの可動式吸引手段と前記少なくとも１つの濾過手段との間を連結する、少なくとも１つの収集ラインと、
    前記少なくとも１つの濾過手段から前記少なくとも１つの含有手段へ、濾過された水を戻す、少なくとも１つの返却ラインと
    を具備するシステム。
12. 前記受容手段が、膜、コンクリート、被覆コンクリート、プラスチックライナー、またはそれらの組合せを含む、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記連係手段が、含有手段の中の水の水質パラメータに関する情報を受容し、その情報を処理し、前記プロセスを行わさせることができる、請求項１１又は１２に記載のシステム。
14. 前記化学物質適用手段が、殺菌剤を含む化学物質を、前記含有手段に溜められた水に供給するための注入器、スプリンクラー、分配器、管、またはそれらの組合せを含む、請求項１１乃至１３のいずれか１に記載のシステム。
15. 推進手段が、レールシステム、ケーブルシステム、自己推進システム、手動推進システム、ロボットシステム、遠隔誘導システム、エンジンを有するボート、エンジンを有する浮遊デバイス、またはそれらの組合せを含む、請求項１１乃至１４のいずれか１に記載のシステム。
16. 前記吸引手段は、前記連結手段により前記推進手段に連結される、請求項１１乃至１５のいずれか１に記載のシステム。
17. 前記連結手段が、可撓性コード、ロープ、線、ケーブル、糸、またはそれらの組合せを含む、請求項１１乃至１６のいずれか１に記載のシステム。
18. 前記連結手段が、硬質ロッド、棒、ポール、シャフト、またはそれらの組合せを含む、請求項１１乃至１７のいずれか１に記載のシステム。
19. 前記濾過手段が、カートリッジフィルタ、サンドフィルタ、マイクロフィルタ、ウルトラフィルタ、ナノフィルタ、またはそれらの組合せを含む、請求項１１乃至１８のいずれか１に記載のシステム。