JP5963570B2 - 地下水浄化装置及びその運転方法 - Google Patents
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Description
一方、地下水の過剰な汲み上げによる地盤沈下を防止するために、地下水の揚水量を規制する法律や条令(以下、「揚水量を規制する法令等」という。)が制定されており、例えば、東京都の揚水規制で認められる揚水量は、10トン/日(月平均)、20トン/日(日量最大)に制限されている。従って、地下水浄化装置の揚水量も、設置場所に定められた揚水規制の範囲内での運転が義務付けられている。
しかしながら、従来の地下水浄化装置は、通常時の揚水規制に合致したシステム構成となっており、昨今の危機管理上の要請から、地下水浄化装置をより柔軟に運用することが必要となる。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、揚水規制が掛けられた通常時のみならず非常時の揚水量規制解除にも対応可能で、地下水から適切な量の浄水を確保することが可能な、地下水浄化技術を提供することにある。
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
なお、試験モードの実行は、規制モードから規制解除モードへとモード切り替えを行なう場合のみならず、複数系統の膜ろ過装置の一系統にのみ、所定時間通水を行なった後、別系統の膜ろ過装置への通水切り替えを行なう際に実行することとしても良い。
本項に記載の地下水浄化装置は、上水道の圧力が通常の圧力である場合には、制御手段において、上水道が平常に機能しており、揚水規制が掛けられた平常時であると判断し、送水ポンプの運転制御モードを規制モードで運転、維持する。他方、揚水規制が解除され上水道の水圧低下を確認した時点で、制御手段において、送水ポンプの運転制御モードを規制解除モードに切り替えるものである。なお、上記判断の基準となる上水道の圧力については、本装置の設置環境を考慮して、適宜設定される。
(11)上記(10)項において、前記複数系統の膜ろ過装置の各々に対して圧力保持試験を行なう試験手段を設け、前記制御手段により、少なくとも前記規制モードから前記規制解除モードへのモード切り替えを行なうに際し、前記試験手段を作動させ、該試験モードにおいて不具合が検知されない膜ろ過装置への通水を行なうように、各系統のバルブを制御する地下水浄化装置の運転方法(請求項11)。
(13)上記(12)項において、前記原水槽と前記膜ろ過装置とを連通する配管の、前処理装置の下流位置にて分岐する中水配管を設け、該中水配管の分岐部と前記原水槽との間の配管に塩素濃度センサを設置し、かつ、前記原水槽と前記膜ろ過装置とを連通する配管又は前記中水配管の一方又は双方に対し、選択的に通水を行なう中水切り替えバルブを設置し、前記制御手段により、前記塩素濃度センサによる塩素濃度の検出値が所定値を下回るとき、前記中水配管にのみ通水を行なうように、前記中水切り替えバルブを切り替える地下水浄化装置の運転方法(請求項13)。
(15)上記(8)から(14)項において、前記揚水ポンプと前記原水槽とを連通する配管に、薬品タンクと、該薬品タンク内の薬品を前記揚水ポンプと前記原水槽とを連通する配管へと供給するための、主供給ポンプ及び該主供給ポンプと並列配置された副供給ポンプを備え、前記制御手段により、前記規制モードにおいて、前記主供給ポンプのみ作動させ、前記規制解除モードにおいて、前記主供給ポンプに加えて前記副供給ポンプを作動させる地下水浄化装置の運転方法(請求項15)。
そして、上記(8)から(16)項に記載の地下水浄化装置の運転方法によれば、各々、上記(1)から(8)項の地下水浄化装置に対応する作用効果を奏するものである。
図1に示される地下水浄化装置10は、井戸12に設置された揚水ポンプ14と、揚水ポンプ14によって汲み上げられた地下水を一時的に貯留する原水槽16と、原水槽16に貯留された地下水をろ過する膜ろ過装置18と、原水槽16から膜ろ過装置18へと送水するための送水ポンプ20とを備えている。送水ポンプ20はインバータ22によって制御されるものである。原水槽16には水量センサが設けられており、原水槽16内の水量が一定量以下となったときに、後述の制御手段46により、原水槽16の上限貯水量になるまで揚水ポンプ14を運転し、井戸12から井戸水を揚水する。このため、送水ポンプ20の送水量が増加することで、揚水ポンプ14の揚水量も増加する関係にある。
又、揚水ポンプ14と原水槽16とを連通する配管28には、薬品供給手段として、薬品タンク30と、薬品タンク30内の薬品を揚水ポンプ14と原水槽16とを連通する配管28へと供給する、主供給ポンプ32及び主供給ポンプ32と並列配置された副供給ポンプ34とを備えている。そして、これら主供給ポンプ32及び副供給ポンプ34は、インバータ36によって制御されるものである。
更に、送水ポンプ20を制御するインバータ22、主供給ポンプ32及び副供給ポンプ34を制御するインバータ36、その他、後述する制御弁等を含む装置全体の制御に係る制御手段46を備えている。この制御手段46としては、マイクロコンピュータ等の電子演算器、PLC(programmable logic controller)、リレー回路等を適宜選択し、又はこれらを組み合わせて構成されるものである。そして、受水槽44にも水量センサが設けられており、受水槽16内の水量が一定量以下となったときに、制御手段46から、送水ポンプ20を運転するための指令が、インバータ22に出力される。
又、膜ろ過装置18には、複数系統の膜ろ過装置18A、18B、18Cの各々に対して圧力保持試験(PDT:Pressure Decay Test)を行なうための、試験手段48を備えている。試験手段48及びPDTについては、追って詳述する。
そして、本実施の形態では、制御手段46によって上水道の圧力を監視し、上水道の圧力に応じて、送水ポンプ20の運転制御モードを切り替えるように構成されている。
しかも、制御手段46は、少なくとも規制モードから規制解除モードへのモード切り替えに際し、試験手段48を作動させる試験モード(後述する)を含んでおり、かつ、膜ろ過装置18A、18B又は18Cのうち、試験モードにおいて不具合が検知されない全ての系統のろ過装置へと通水を行なうように、各系統のバルブB1〜B6を制御するものである。
加えて、制御手段46は、規制モードにおいて、薬品供給手段を構成する主供給ポンプ32のみ作動させ、規制解除モードにおいて、主供給ポンプ32に加えて副供給ポンプ34を作動させるように、インバータ36を制御する。
なお、バブルポイントは、フィルターの最大孔径を表す指標であり、多孔質膜を十分に濡らして、片側を空気加圧して反対側から連続して気泡が発生してくるときの圧力をいう。このバブルポイントが高いほど、膜の孔径が小さいことを意味するものである。
そして、膜ろ過装置18に対しPDTを実施する際には、UF膜の外(二次側)から空気等を噴きつける。このとき、空気等はUF膜の外側から内側へと向けて通過しようとするが、UF膜が濡れているとUF膜の孔が非常に小さいことから、空気は一次側へと通過しない。しかしながら、UF膜が破れてしまっていると、その破れた部分を空気等が通過することにより一次側の圧力が上昇する。PDTはこの、一次側の圧力上昇の有無から、膜ろ過装置18の不具合の有無を判断するものである。なお、UF膜に換えてMF膜その他の膜を用いる場合も同様である。
S100(揚水規制の確認):制御手段46によって上水道の圧力を常時監視する。上水道の圧力が通常の圧力に維持されている場合には、上水道により十分な水の供給量が確保されているとして、送水ポンプ20の送水量が規定量以下となるようにインバータ22に対して制御指令を出力する。
S110(バルブ全て閉):上記S100において、送水ポンプ20の運転制御モードが規制モードに設定された場合には、制御手段46によって、各系統の膜ろ過装置18A、18B又は18Cに係る、全てのバルブB1〜B6を一端閉じる。
S130(ポンプON):制御手段46によって、インバータ22に対し送水ポンプ20の運転指令を出力する。そして、膜ろ過装置18Aのみに通水し、膜ろ過を行なう。
S140(所定時間後ポンプOFF):上記S130の運転状態を所定時間継続した後、制御手段46によって、インバータ22に対し送水ポンプ20の運転停止指令を出力する。なお、上記S130の継続時間については、他の停止中の膜ろ過装置18B、18Cに不具合が生じないように、地下水浄化装置10の設置環境、井戸水の水質、気候、天候等を考慮して、適宜設定されるものである。このため、急な天候変化があったような場合には、上記S130の継続時間を適宜変更するように調整することも可能である(以下、S170、S210も同様)。
S150(バルブB1バルブB2閉):制御手段46によって、膜ろ過装置18Aの通水を停止するべく、バルブB1、B2を閉じる。
S170(ポンプON):制御手段46によって、インバータ22に対し送水ポンプ20の運転指令を出力する。そして、膜ろ過装置18Bのみに通水し、膜ろ過を行なう。
S180(所定時間後ポンプOFF):上記S170の運転状態を所定時間継続した後、制御手段46によって、インバータ22に対し送水ポンプ20の運転停止指令を出力する。
S190(バルブB3バルブB4閉):制御手段46によって、膜ろ過装置18Bの通水を停止するべく、バルブB3、B4を閉じる。
S210(ポンプON):制御手段46によって、インバータ22に対し送水ポンプ20の運転指令を出力する。そして、膜ろ過装置18Cのみに通水し、膜ろ過を行なう。
S220(所定時間後ポンプOFF):上記S210の運転状態を所定時間継続した後、制御手段46によって、インバータ22に対し送水ポンプ20の運転停止指令を出力する。
S230(バルブB5バルブB6閉):制御手段46によって、膜ろ過装置18Cの通水を停止するべく、バルブB5、B6を閉じる。以後、S100〜S230の各ステップを繰り返す。
まず、膜ろ過装置18Aに対しPDTを実施する際には、バルブB1、B7以外のバルブを締めて、空気等配管52から圧縮空気等を膜ろ過装置18Aに供給する。このとき、圧力計56により空気等の圧力を検知しなければ、UF膜の損傷はなく、膜ろ過装置18Aの不具合は生じていないと判断される。同様に、膜ろ過装置18BのPDTを実施する際には、バルブB3、B8以外のバルブを締め、膜ろ過装置18CのPDTを実施する際には、バルブB5、B9以外のバルブを締めて、同様の検査を行ない、膜ろ過装置18B、18Cの不具合の有無を判断するものである。
S310(バルブ全て開):上記S300のPDTの結果、各系統の膜ろ過装置18A、18B、18Cに不具合が認められなかった場合には、全系統の、膜ろ過装置18A、18B、18Cに通水を行なうべく、各系統に係る全てのバルブB1〜B6(及びB10)を開放する。
S320(揚水規制再開まで運転):制御手段46によって、インバータ22に対し送水ポンプ20の運転解除モードに係る運転指令を出力する。そして、バルブが開放された系統の膜ろ過装置18の各々に通水し、膜ろ過を行なう。
又、送水ポンプ20の送水量の増加にあわせて、制御手段46によって、前処理装置26の内部の切り替えバルブを、バイパス回路への送水から前処理用配管経路への送水となるように切り替え制御し、前処理装置26による予備的な浄化も平行して行なう。
S330(使用可能膜のみで運転):上記S300のPDTの結果、各系統の膜ろ過装置18A、18B、18Cのいずれかに不具合が認められた場合には、不具合が認められなかった系統の、膜ろ過装置18にのみ通水を行なうべく、制御手段46によって、不具合が認められなかった系統に係る全てのバルブを開放する。
又、試験モードの実行は、規制モードから規制解除モードへとモード切り替えを行なう場合(S300)のみならず、複数系統の膜ろ過装置の一系統にのみ、所定時間通水を行なった後、別系統の膜ろ過装置への通水切り替えを行なう際(S110とS120の間、S150とS160の間、及び、S190とS200の間。)に、実行することとしても良い。この場合には、不具合が認められた膜ろ過装置については上記フローから外し、その間に、不具合が認められた膜ろ過装置の修理を行ない、膜ろ過可能な状態へと保全することとする。
又、本実施の形態では、上記フローを全て制御手段46によって統合制御する構成を有しているが、それぞれの判断及び操作を、適宜、手動操作を織り交ぜて、若しくは全て作業者による手作業で行なうように、構成することも可能である。
まず、本発明の実施の形態に係る地下水浄化装置10は、揚水ポンプ14によって地下水を汲み上げ、汲み上げられた地下水を一時的に原水槽16へと貯留し、原水槽16に貯留された地下水を送水ポンプ20によって膜ろ過装置18へと送水し、ろ過して浄水化するものである。原水槽16から膜ろ過装置18へと地下水を送水するための送水ポンプ20は、装置全体の制御に係る制御手段46によって制御されるものである。しかも、制御手段46による送水ポンプ20の運転制御モードに、規制モードと規制解除モードとを含むものである。そして、揚水規制時においては、送水ポンプ20の送水量を規定量以下に制限する規制モードで、送水ポンプ20を運転する。他方、揚水規制解除時においては、送水ポンプ20の送水量を規定量よりも増加する規制解除モードで、送水ポンプ20を運転する。これにより、通常は、揚水量を規制する法令等を遵守して、地下水の過剰な汲み上げによる地盤沈下を防止し、揚水規制が一時的に解除される非常時には、地域に十分な水の供給ができるだけの、地下水の揚水量を確保することが可能となる。
他方、規制解除モード(S300〜S330)においては、制御手段46によって、複数系統の膜ろ過装置18A、18B、18Cへの通水を行なうように、各系統のバルブB1〜B6を制御することで、揚水規制解除によって増加する処理水量に対応する運転を行ない、処理能力の最適化を図ることが可能となる。
S500(揚水規制解除命令):制御手段46は、規制解除モードにおいて、バイパスバルブB11、B12に対して、平行な配管28Bをバルブ開放するための制御信号を出力する。
S510(バルブ開):上記S500の制御信号を受けて、バイパスバルブB11、B12が開放され、平行な配管28Bに対しても通水可能となる。
S520(揚水ポンプON):制御手段46によって、揚水ポンプ14に対し運転指令信号が出力され、揚水ポンプ14が運転開始(ON)される。
S530(ブースターポンプON):制御手段46によって、ブースターポンプ58に対し運転指令信号が出力され、ブースターポンプ58が運転開始(ON)される。
S540(原水槽からの送水停止信号):原水槽16内の水量が上限貯水量となると、原水槽16に設けられた水量センサから、その旨の検知信号が制御手段46へと出力される。
S550(ブースターポンプOFF):制御手段46によって、ブースターポンプ58に対し運転停止指令信号が出力され、ブースターポンプ58が運転停止(OFF)される。
S560(揚水OFF):制御手段46によって、揚水ポンプ14に対し運転停止指令信号が出力され、揚水ポンプ14が運転停止(OFF)される。
S570(原水槽からの送水信号):原水槽16内の水量が一定量以下となると、原水槽16に設けられた水量センサから、その旨の検知信号が制御手段46へと出力される。そして、規制解除モードにおいて、上記S520以降の各ステップが繰り返される。
Claims (16)
- 揚水ポンプと、該揚水ポンプによって汲み上げられた地下水を一時的に貯留する原水槽と、該原水槽に貯留された地下水をろ過する膜ろ過装置と、前記原水槽から前記膜ろ過装置へと送水するための送水ポンプと、該送水ポンプを含む装置全体の制御に係る制御手段とを含み、
該制御手段による前記送水ポンプの運転制御モードに、揚水規制時において前記送水ポンプの送水量を規定量以下に制限する規制モードと、揚水規制解除時において前記送水ポンプの送水量を前記規定量よりも増加する規制解除モードとを含むことを特徴とする地下水浄化装置。 - 前記膜ろ過装置を並列に複数系統備え、各系統の配管には、選択的に通水を行なうためのバルブを備え、
前記制御手段は、前記規制モードにおいて、前記複数系統の膜ろ過装置の一系統にのみ、所定時間通水を行なった後、別系統の膜ろ過装置への通水を行なうように、各系統のバルブを制御し、前記規制解除モードにおいて、複数系統の膜ろ過装置への通水を行なうように、各系統のバルブを制御することを特徴とする請求項1記載の地下水浄化装置。 - 前記複数系統の膜ろ過装置の各々に対して圧力保持試験を行なう試験手段を備え、
前記制御手段は、少なくとも前記規制モードから前記規制解除モードへのモード切り替えに際し、前記試験手段を作動させる試験モードを含み、かつ、該試験モードにおいて不具合が検知されない膜ろ過装置への通水を行なうように、各系統のバルブを制御することを特徴とする請求項2記載の地下水浄化装置。 - 前記原水槽と前記膜ろ過装置とを連通する配管に、前処理装置を、選択的にバイパス可能に配置し、
前記制御手段は、前記規制モードにおいて、前記前処理装置への通水をバイパス制御し、前記規制解除モードにおいて、前記前処理装置に通水制御を行なうことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の地下水浄化装置。 - 前記原水槽と前記膜ろ過装置とを連通する配管の、前処理装置の下流位置にて分岐する中水配管が設けられ、該中水配管の分岐部と前記原水槽との間の配管に塩素濃度センサが設置され、かつ、前記原水槽と前記膜ろ過装置とを連通する配管又は前記中水配管の一方又は双方に対し、選択的に通水を行なう中水切り替えバルブが設置され、
前記制御手段は、前記塩素濃度センサによる塩素濃度の検出値が所定値を下回るとき、前記中水配管にのみ通水を行なうように、前記中水切り替えバルブを切り替えることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の地下水浄化装置。 - 前記揚水ポンプと前記原水槽とを連通する配管に、ブースターポンプを、選択的にバイパス可能に配置し、
前記制御手段は、前記規制モードにおいて、前記ブースターポンプへの通水をバイパス制御し、前記規制解除モードにおいて、前記ブースターポンプに対しても通水を行ない、前記ブースターポンプを作動させることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の地下水浄化装置。 - 前記揚水ポンプと前記原水槽とを連通する配管に、薬品タンクと、該薬品タンク内の薬品を前記揚水ポンプと前記原水槽とを連通する配管へと供給するための、主供給ポンプ及び該主供給ポンプと並列配置された副供給ポンプを備え、
前記制御手段は、前記規制モードにおいて、前記主供給ポンプのみ作動させ、前記規制解除モードにおいて、前記主供給ポンプに加えて前記副供給ポンプを作動させることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項記載の地下水浄化装置。 - 前記制御手段は、上水道の圧力に応じて、前記送水ポンプの運転制御モードを切り替えることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項記載の地下水浄化装置。
- 揚水ポンプと、該揚水ポンプによって汲み上げられた地下水を一時的に貯留する原水槽と、該原水槽に貯留された地下水をろ過する膜ろ過装置と、前記原水槽から前記膜ろ過装置へと送水するための送水ポンプと、該送水ポンプを含む装置全体の制御に係る制御手段とを含む地下水浄化装置の運転方法であって、
前記制御手段により、揚水規制時において前記送水ポンプの送水量を規定量以下に制限する規制モードで運転し、揚水規制解除時において前記送水ポンプの送水量を前記規定量よりも増加する規制解除モードで運転することを特徴とする地下水浄化装置の運転方法。 - 前記膜ろ過装置を並列に複数系統設け、各系統の配管に、選択的に通水を行なうためのバルブを設け、
前記制御手段により、前記規制モードにおいて、前記複数系統の膜ろ過装置の一系統にのみ、所定時間通水を行なった後、別系統の膜ろ過装置への通水を行なうように、各系統のバルブを制御し、前記規制解除モードにおいて、複数系統の膜ろ過装置への通水を行なうことを特徴とする請求項9記載の地下水浄化装置の運転方法。 - 前記複数系統の膜ろ過装置の各々に対して圧力保持試験を行なう試験手段を設け、
前記制御手段により、少なくとも前記規制モードから前記規制解除モードへのモード切り替えを行なうに際し、前記試験手段を作動させ、該試験モードにおいて不具合が検知されない膜ろ過装置への通水を行なうように、各系統のバルブを制御することを特徴とする請求項10記載の地下水浄化装置の運転方法。 - 前記原水槽と前記膜ろ過装置とを連通する配管に、前処理装置をバイパス可能に配置し、
前記制御手段により、前記規制モードにおいて、前記前処理装置への通水をバイパス制御し、前記規制解除モードにおいて、前記前処理装置に通水制御を行なうことを特徴とする請求項9から11のいずれか1項記載の地下水浄化装置の運転方法。 - 前記原水槽と前記膜ろ過装置とを連通する配管の、前処理装置の下流位置にて分岐する中水配管を設け、該中水配管の分岐部と前記原水槽との間の配管に塩素濃度センサを設置し、かつ、前記原水槽と前記膜ろ過装置とを連通する配管又は前記中水配管の一方又は双方に対し、選択的に通水を行なう中水切り替えバルブを設置し、
前記制御手段により、前記塩素濃度センサによる塩素濃度の検出値が所定値を下回るとき、前記中水配管にのみ通水を行なうように、前記中水切り替えバルブを切り替えることを特徴とする請求項9から12のいずれか1項記載の地下水浄化装置の運転方法。 - 前記揚水ポンプと前記原水槽とを連通する配管に、ブースターポンプを、選択的にバイパス可能に配置し、
前記制御手段により、前記規制モードにおいて前記ブースターポンプへの通水をバイパス制御し、前記規制解除モードにおいて、前記ブースターポンプに対しても通水を行ない、前記ブースターポンプを作動させることを特徴とする請求項9から13のいずれか1項記載の地下水浄化装置の運転方法。 - 前記揚水ポンプと前記原水槽とを連通する配管に、薬品タンクと、該薬品タンク内の薬品を前記揚水ポンプと前記原水槽とを連通する配管へと供給するための、主供給ポンプ及び該主供給ポンプと並列配置された副供給ポンプを備え、
前記制御手段により、前記規制モードにおいて、前記主供給ポンプのみ作動させ、前記規制解除モードにおいて、前記主供給ポンプに加えて前記副供給ポンプを作動させることを特徴とする請求項9から14のいずれか1項記載の地下水浄化装置の運転方法。 - 前記制御手段により、上水道の圧力に応じて、前記送水ポンプの運転制御モードを切り替えることを特徴とする請求項9から15のいずれか1項記載の地下水浄化装置の運転方法。
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