JP7311322B2 - water purifier - Google Patents
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Description
この発明は、浄水装置に関するものである。 The present invention relates to a water purifier.
近年、ヒ素、フッ素、ホウ素、セレン、六価クロム、亜硝酸イオン等、土壌や地下水に溶解した有害物質が、動植物や人間の健康等に重大な影響を及ぼすことが問題となっている。この問題を解決するために、土壌中の地下水をポンプによって揚水し、この地下水中に溶解した有害物質を層状復水酸化物やゼオライト、イオン交換樹脂等の吸着材12を用いて除去した後、その水を利用したり、土壌に戻して土壌中の有害物質を低減させたりしている（例えば、特許文献１参照）。 In recent years, arsenic, fluorine, boron, selenium, hexavalent chromium, nitrite ions, and other harmful substances dissolved in soil and groundwater have a serious impact on the health of animals, plants, and humans. In order to solve this problem, the groundwater in the soil is pumped up, and after removing the harmful substances dissolved in this groundwater using an adsorbent 12 such as layered condensate oxide, zeolite, ion exchange resin, etc., The water is used or returned to the soil to reduce harmful substances in the soil (see Patent Document 1, for example).
ここで、浄水装置は、吸着材に対して汚染水の流量が多過ぎると汚染物質を所定の目標値以下に低減することができない。逆に、汚染水の流量が少なすぎると汚染水の処理量が減少する。したがって、吸着材に接触させる汚染水の流量を適切に調節する必要であった。 Here, the water purifier cannot reduce the contaminants to a predetermined target value or less if the flow rate of the contaminated water is too large with respect to the adsorbent. Conversely, if the flow rate of contaminated water is too low, the amount of contaminated water treated will decrease. Therefore, it was necessary to appropriately adjust the flow rate of contaminated water brought into contact with the adsorbent.
また、浄水装置は、山間部や発展途上国のように、ポンプに使用する電気を簡単には供給できない場所がある。また、このような場所では、運搬等を考慮して、浄水装置をなるべくコンパクトにする方が好ましい。 In addition, water purifiers are located in mountainous areas and developing countries where it is not easy to supply electricity for pumping. Moreover, in such a place, it is preferable to make the water purifier as compact as possible in consideration of transportation and the like.
そこで本発明は、汚染水の流量を確実に制御することができると共に、現地で発電することができるコンパクトな浄水装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a compact water purifier capable of reliably controlling the flow rate of contaminated water and generating power on site.
上記目的を達成するために、本発明の浄水装置は、汚染物質除去槽に設けられた吸着材を用いて汚染水の汚染物質を吸着するものであって、前記汚染水の積算流量から予測した前記吸着材の吸着能力に基づいて、光を電気に変換する太陽電池と、当該太陽電池が変換した電気を蓄える蓄電池との少なくとも一方から、前記汚染水を流すための直流ポンプに流す電気を制御して、前記直流ポンプが流す汚染水の流量を変動させるコントローラを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the water purifier of the present invention adsorbs pollutants in polluted water using an adsorbent provided in a pollutant removal tank. Based on the adsorption capacity of the adsorbent, the electricity supplied to the DC pump for flowing the contaminated water is controlled from at least one of a solar cell that converts light into electricity and a storage battery that stores the electricity converted by the solar cell. and a controller for varying the flow rate of the contaminated water flowed by the DC pump.
この場合、水に含まれる汚染物質の量を検出する検出センサを具備する方が好ましい。また、前記コントローラは、当該検出センサが検出した情報に基づいて、前記汚染物質除去槽を通過した水に含まれる前記汚染物質の量が予め定めた所定量以下となるように前記汚染物質除去槽を流れる前記汚染水の流量を調節するものである方が好ましい。 In this case, it is preferable to have a detection sensor that detects the amount of contaminants contained in the water. Further, the controller controls the contaminant removal tank so that the amount of the contaminants contained in the water that has passed through the contaminant removal tank is equal to or less than a predetermined amount based on the information detected by the detection sensor. It is preferable to adjust the flow rate of the contaminated water flowing through.
また、前記汚染物質除去槽は、前記汚染水と固形物を分離する固液分離部と、前記固液分離部で分離した汚染水が含有する汚染物質を前記吸着材で除去する汚染物質除去部11と、で構成することができる。 The contaminant removal tank includes a solid-liquid separation unit for separating the contaminated water and solid matter, and a contaminant removal unit for removing contaminants contained in the contaminated water separated by the solid-liquid separation unit with the adsorbent. 11 and can consist of:
また、前記吸着材は、層状複水酸化物を用いることができる。また、前記汚染物質がヒ素であり、前記層状複水酸化物が、結晶子サイズが２０ｎｍ以下であって、構造式がMg2+ 1-xAl3+ x(OH)2(An-)x/n・mH2O（ここで、An-はｎ価の陰イオン、０＜ｘ＜１、ｍ＞０）で表されるものであれば、前記コントローラは、前記汚染物質除去槽を流れる前記汚染水の空間速度（ＳＶ）を１０以下に調節するものを用いることができる。 In addition, layered double hydroxide can be used as the adsorbent. Further, the contaminant is arsenic, the layered double hydroxide has a crystallite size of 20 nm or less, and has a structural formula of Mg 2+ 1-x Al 3+ x (OH) 2 (A n- ). x/n ·mH 2 O (where A n− is an n-valent anion, 0<x<1, m>0), the controller controls the contaminant removal tank to One that adjusts the space velocity (SV) of the flowing contaminated water to 10 or less can be used.
本発明によれば、直流ポンプは、直流モータの回転数の制御が容易であるため、吸着材に接触させる汚染水の流量を適切に調節することができる。また、直流ポンプは低電圧でも動作するため小型化が容易であり、浄水装置をコンパクトにすることができる。 According to the present invention, since the direct current pump can easily control the rotation speed of the direct current motor, it is possible to appropriately adjust the flow rate of the contaminated water brought into contact with the adsorbent. In addition, since the DC pump operates at a low voltage, it can be easily miniaturized, and the water purifier can be made compact.
本発明の浄水装置は、図１に示すように、汚染物質除去槽１に設けられた吸着材を用いて汚染水の汚染物質を吸着するものであって、光を電気に変換する太陽電池３と、当該太陽電池３が変換した電気を蓄える蓄電池４との少なくとも一方から、汚染水を流すための直流ポンプ２に流す電気を制御して、直流ポンプ２が流す汚染水の流量を調節するコントローラ５を備える。 The water purifier of the present invention, as shown in FIG. 1, adsorbs contaminants in polluted water using an adsorbent provided in a contaminant removal tank 1. A solar cell 3 converts light into electricity. and a storage battery 4 that stores the electricity converted by the solar cell 3. A controller that controls the electricity flowing to the DC pump 2 for flowing the contaminated water, and adjusts the flow rate of the contaminated water that the DC pump 2 flows. 5.
ここで、汚染物質とは、人体や動物に有害な物質を意味し、例えば、ヒ素、フッ素、ホウ素、セレン、六価クロム、亜硝酸イオン、その他の陰イオン系の有害物質や、カドミウムや鉛等の陽イオン系の有害物質、ヨウ素131、セシウム134、セシウム１３７、ストロンチウム９０、プルトニウム２３９等の放射性物質等を挙げられる。また、汚染水とは、これらの有害物質により汚染された水を意味する。 Here, pollutants refer to substances harmful to humans and animals, such as arsenic, fluorine, boron, selenium, hexavalent chromium, nitrite ions, other anionic harmful substances, cadmium and lead and radioactive substances such as iodine-131, cesium-134, cesium-137, strontium-90, and plutonium-239. Contaminated water means water contaminated with these harmful substances.
汚染物質除去槽１は、汚染物質を除去する為のものであり、図２に示すように、少なくとも汚染物質除去部11を有する。また、固液分離部15等のその他の機能を有するパートを更に有していても良い。 The contaminant removing tank 1 is for removing contaminants, and has at least a contaminant removing section 11 as shown in FIG. In addition, it may further have a part having other functions such as the solid-liquid separation section 15 or the like.
汚染物質除去部11は、吸着材12を用いて、汚染水が含有する汚染物質を吸着することにより除去するものである。吸着材12としては、汚染水が含有する汚染物質を吸着することができればどのようなものでも良いが、例えば、層状複水酸化物やゼオライト、活性炭、イオン交換樹脂等を用いることができる。また、吸着材12は１種類でも複数種類でも良く、除去したい汚染物質によって適宜選択して配置すれば良い。図２は、吸着材12として活性炭12Ａ、層状複水酸化物12Ｂ、活性炭12Ｃを用いた場合を示している。 The contaminant removal unit 11 uses an adsorbent 12 to adsorb and remove contaminants contained in the contaminated water. As the adsorbent 12, any material can be used as long as it can adsorb the contaminants contained in the contaminated water. Also, the adsorbent 12 may be of one type or a plurality of types, and may be appropriately selected and arranged depending on the contaminants to be removed. FIG. 2 shows the case of using activated carbon 12A, layered double hydroxide 12B, and activated carbon 12C as the adsorbent 12. FIG.
層状複水酸化物とは、一般式がM2+ 1-xM3+ x（OH）2（An-）x/n・mH2O（ここで、M2+は２価の金属イオン、M3+は３価の金属イオン、An-はｎ価の陰イオン、０＜ｘ＜１、ｍ＞０）で表される不定比化合物であり、ハイドロタルサイト様化合物と呼ばれることもある。２価の金属イオン（M2+）としては、例えば、Mg2+、Fe2+、Zn2+、Ca2+、Li2+、Ni2+、Co2+、Cu2+等が挙げられる。また、３価の金属イオン（M3+）としては、例えば、Al3+、Fe3+、Cr3+、Mn3+等が挙げられる。また、陰イオン（An-）としては、例えば、ClO4 -、CO3 2-、HCO3 -、PO4 3-、SO4 2-、SiO4 4-、OH-、Cl-、NO2 -、NO3 -等が挙げられる。なお、層状複水酸化物は、結晶子サイズが２０ｎｍ以下であると吸着能力等が高く好ましい。 A layered double hydroxide has a general formula of M 2+ 1-x M 3+ x (OH) 2 (A n- ) x/n ·mH 2 O (where M 2+ is a divalent metal ion , M 3+ is a trivalent metal ion, A n- is an n-valent anion, and is a non-stoichiometric compound represented by 0<x<1, m>0), and is also called a hydrotalcite-like compound. be. Divalent metal ions (M 2+ ) include, for example, Mg 2+ , Fe 2+ , Zn 2+ , Ca 2+ , Li 2+ , Ni 2+ , Co 2+ , Cu 2+ and the like. . Examples of trivalent metal ions (M 3+ ) include Al 3+ , Fe 3+ , Cr 3+ , Mn 3+ and the like. Anions (A n- ) include, for example, ClO 4 - , CO 3 2- , HCO 3 - , PO 4 3- , SO 4 2- , SiO 4 4- , OH - , Cl - , NO 2 - , NO 3 - and the like. The layered double hydroxide preferably has a crystallite size of 20 nm or less because of its high adsorption capacity.
層状復水酸化物の具体例としては、例えば、構造式がMg2+ 1-xAl3+ x(OH)2(An-)x/n・mH2O（ここで、An-はｎ価の陰イオン、０＜ｘ＜１、ｍ＞０）で表されるものや、Mg2+ 1-xFe3+ x(OH)2(An-)x/n・mH2O（Mg-Fe型）や、Fe2+ 1-xFe3+ x(OH)2(An-)x/n・mH2O（Fe-Fe型）で表されるものがある。 As a specific example of the layered rehydrate, for example, the structural formula is Mg 2+ 1-x Al 3+ x (OH) 2 (A n- ) x/n ·mH 2 O (where A n- is n-valent anion, 0<x<1, m>0) and Mg 2+ 1-x Fe 3+ x (OH) 2 (A n- ) x/n ·mH 2 O ( Mg-Fe type) and Fe 2+ 1-x Fe 3+ x (OH) 2 (A n- ) x/n ·mH 2 O (Fe-Fe type).
層状複水酸化物は、層状複水酸化物の粉末、層状複水酸化物成形体又は層状複水酸化物粒状体の中から、用途に応じて任意に選択して用いることができる。 The layered double hydroxide can be arbitrarily selected from layered double hydroxide powder, layered double hydroxide compact, and layered double hydroxide granules according to the application.
ゼオライトとは、結晶中に０．４ｎｍ～２ｎｍ程度の微細孔を持つ結晶性アルミノケイ酸塩の総称であり、Ｓｉ－Ｏ四面体とＡｌ－Ｏ四面体とが頂点のＯ原子を共有した三次元ネットワーク構造をもつ複合酸化物である。 Zeolite is a general term for crystalline aluminosilicates with micropores of about 0.4 nm to 2 nm in the crystal, and is a three-dimensional structure in which Si—O tetrahedrons and Al—O tetrahedrons share O atoms at the apexes. It is a composite oxide with a network structure.
ゼオライトの具体例としては、ＺＳＭ－５型ゼオライト、フォージャサイト型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライト、Ｌ型ゼオライト、Ａ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライトなどが挙げられる。また、クリノブチライト、モルデナイトや合成ゼオライト等のゼオライト様化合物も、ゼオライトと同等の機能を有するものであり、本発明の吸着材12として用いることができる。 Specific examples of zeolites include ZSM-5 type zeolite, faujasite type zeolite, mordenite type zeolite, L type zeolite, A type zeolite, X type zeolite and Y type zeolite. In addition, zeolite-like compounds such as clinobutyrite, mordenite, and synthetic zeolite have the same function as zeolite, and can be used as the adsorbent 12 of the present invention.
活性炭は、炭素を主な成分とし、特定の物質を吸着することができる多孔質の物質である。表面が非極性の性質を持つため、水のような極性分子は吸着力が低く、細孔より小さな粒状の有機物を選択的に吸着することができる。 Activated carbon is a porous material containing carbon as a main component and capable of adsorbing specific substances. Since the surface has non-polar properties, polar molecules such as water have a low adsorption force, and can selectively adsorb granular organic substances smaller than the pores.
イオン交換樹脂とは、分子構造の一部にイオン交換基として電離する構造をもつ合成樹脂の一種である。イオン基の性質により、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂がある。 An ion-exchange resin is a kind of synthetic resin having a structure that ionizes as an ion-exchange group in a part of the molecular structure. Depending on the properties of the ionic groups, there are cation exchange resins and anion exchange resins.
また、汚染物質除去槽１は、汚染水と固形物を分離する固液分離部15を有していても良い。この場合、汚染水は、まず初めに固液分離部15に供給され、汚染水と固形物に分離され、その後、固液分離部15を通過した水が汚染物質除去部11の吸着材12に供給される。そして、汚染物質除去部11の吸着材12により、供給された汚染水に含まれる汚染物質が除去される。 Further, the contaminant removal tank 1 may have a solid-liquid separation section 15 for separating the contaminated water and the solid matter. In this case, the contaminated water is first supplied to the solid-liquid separation unit 15 and separated into contaminated water and solid matter. supplied. Then, the adsorbent 12 of the contaminant removal unit 11 removes the contaminants contained in the supplied contaminated water.
固液分離部15は、液体と固形物を分離できればどのようなものでも良いが、例えば、フィルタを用いるろ過方式のものや、遠心分離方式のものなどがある。また、固液分離部15は、汚染物質除去部11に配置される吸着材12の汚染物質吸着能を低下させる固形物を除去できるものの方が好ましい。例えば、井戸水は空気中に暴露され酸化することによって錆水となるが、当該錆水に含まれる鉄とヒ素の共沈物は、汚染物質除去部11の機能を低下させる。したがって、このような固形物は、汚染物質除去部11に供給する前に除去する方が好ましい。 The solid-liquid separation unit 15 may be of any type as long as it can separate the liquid and the solid matter. Moreover, the solid-liquid separation unit 15 is preferably capable of removing solid substances that reduce the ability of the adsorbent 12 disposed in the contaminant removal unit 11 to adsorb contaminants. For example, well water is exposed to the air and oxidized to become rust water. Coprecipitates of iron and arsenic contained in the rust water reduce the function of the contaminant removal unit 11 . Therefore, it is preferable to remove such solid matter before supplying it to the contaminant removal section 11 .
また、固液分離部15は、汚染水から鉄、ヒ素、マンガンのいずれか１以上を析出させる触媒としての機能を有する濾過フィルタからなるものであるほうが好ましい。当該触媒機能により、例えば吸着材12の汚染物質吸着能を低下させる物質を固液分離部15において効果的に排除することができる。したがって、汚染物質除去部11による汚染物質の除去を効率良く行うことができる。濾過フィルタとしては、セラミックフィルタ等の無機性フィルタや、ポリプロピレンフィルタ、紙フィルタ等が挙げられる。この場合、フィルタの構造としては、糸巻きフィルタや樹脂成型フィルタ等のデプスフィルタ（深層濾過型）や、プリーツフィルタやメンブレンフィルタ等のサーフェスフィルタ（表面濾過型）を用いることができる。 Moreover, the solid-liquid separation unit 15 is preferably made of a filtration filter having a function as a catalyst for precipitating one or more of iron, arsenic, and manganese from the contaminated water. Due to the catalytic function, the solid-liquid separation section 15 can effectively remove, for example, substances that reduce the pollutant adsorption capacity of the adsorbent 12 . Therefore, the removal of contaminants by the contaminant removal section 11 can be performed efficiently. Examples of filtration filters include inorganic filters such as ceramic filters, polypropylene filters, and paper filters. In this case, as the structure of the filter, a depth filter (depth filtration type) such as a thread wound filter or a resin molded filter, or a surface filter (surface filtration type) such as a pleated filter or a membrane filter can be used.
本発明の汚染物質除去槽１は、汚染水の種類に応じてその構成を変更すれば良い。例えば、錆水を浄水する場合は、汚染物質除去部11及び固液分離部15を具備する装置とすれば良い。これにより、固液分離部15でスラッジが除去された後に、汚染物質除去部11での汚染物質の除去がなされるため、優れた汚染物質の除去効果が得られる。一方で、錆等の固形物を含まない汚染水を浄水する場合は、汚染物質除去部11のみを有する装置とすれば良い。 The configuration of the contaminant removal tank 1 of the present invention may be changed according to the type of contaminated water. For example, in the case of purifying rust water, the device may be provided with the contaminant removal section 11 and the solid-liquid separation section 15 . As a result, contaminants are removed by the contaminant removal section 11 after sludge is removed by the solid-liquid separation section 15, so that an excellent contaminant removal effect is obtained. On the other hand, in the case of purifying contaminated water that does not contain solid matter such as rust, an apparatus having only the contaminant removal section 11 may be used.
汚染物質除去槽１を通過した水は、例えば、高架水槽８で貯水しておき、各家９等の必要な場所に供給すれば良い。 The water that has passed through the contaminant removal tank 1 may be stored in, for example, an elevated water tank 8 and supplied to places such as each house 9 where the water is needed.
直流ポンプ２は、直流モータの回転を利用して、井戸や貯水槽等の水源から汚染水を汚染物質除去槽１に流すためのものである。直流ポンプ２は、直流モータの回転数の制御が容易であるため扱いやすく、吸着材12に接触させる汚染水の流量を適切に調節することができる。また、交流ポンプのように別途流量調節手段を必要としないというメリットもある。また、直流ポンプ２は、太陽電池３によって発電した直流電力をロスなくそのまま利用することができる。更に、直流ポンプ２は、低電圧で動作するため装置を小型化できると共に、低価格にすることができる。 The DC pump 2 is for flowing contaminated water from a water source such as a well or a water tank into the contaminant removal tank 1 using the rotation of a DC motor. The DC pump 2 is easy to handle because the rotation speed of the DC motor is easy to control, and the flow rate of contaminated water brought into contact with the adsorbent 12 can be adjusted appropriately. In addition, there is also the advantage that a separate flow control means is not required unlike an AC pump. Further, the DC pump 2 can use the DC power generated by the solar cell 3 as it is without any loss. Furthermore, since the DC pump 2 operates at a low voltage, the size of the device can be reduced and the cost can be reduced.
太陽電池３は、太陽光を、直流ポンプ２を駆動するための電気に変換するためのものである。これにより、山間部や発展途上国のように、ポンプに使用する電気を簡単には供給できない場所でも太陽光を直流電力に変換し利用することができる。太陽電池３としては、従来から知られているものを用いればよい。 The solar cell 3 is for converting sunlight into electricity for driving the DC pump 2 . As a result, it is possible to convert sunlight into DC power and use it even in places where it is not easy to supply electricity for pumps, such as in mountainous areas and developing countries. As the solar cell 3, a conventionally known one may be used.
蓄電池４は、太陽電池３が変換した電気を蓄えるためのものである。蓄電池４は、太陽電池３と直流ポンプ２の間に接続される。蓄電池４としてはどのようなものでも良いが、例えば、鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、ＮＡＳ電池等がある。これらは、コスト、容量、容積等を考え、用途に応じて選択すれば良い。一例を挙げると、直流ポンプ２の吐出量や、太陽電池３の発電量や、蓄電池４の蓄電容量などは、汚染物質除去槽１の容量などから決定すればよい。例えば、汚染物質除去槽１の容量が４０KL～４００KLとした場合に、吸着剤１２の占める容量が１０％～８０％、好ましくは６０％～８０％となっている。言い換えると、吸着剤１２が４ｋｇ～３２０Kg、好ましくは３２ｋｇ～３２０Kg含有されている。本実施の形態においては、吸着剤１２の含有量に応じて直流ポンプ２の吐出量が設定されており、コントローラ５は、含有されている吸着剤１２に接触する汚染水の流量を制御している。本実施の形態において、直流ポンプ２の吐出量は２L／min～３０L／min程度である。また、太陽電池３の発電量は０．９Kw～３Kw程度であり、蓄電池４の蓄電容量は３０Kw～３００ｋｗ程度となる。なお、太陽電池３を構成する１枚の太陽電池セルの発電量は、１８５ｗから２６５ｗ程度なので、１枚の太陽電池セルの発電量や太陽電池セルの枚数を調節することにより上述の発電量を得るようにすればよい。また、太陽電池３の一日当たりの稼働時間が２時間～１０時間で上述の発電量を得るように太陽電池セルの枚数を設定することが望ましい。 The storage battery 4 is for storing the electricity converted by the solar battery 3 . A storage battery 4 is connected between the solar cell 3 and the DC pump 2 . Any type of storage battery 4 may be used, and examples thereof include a lead battery, a nickel-metal hydride battery, a lithium ion battery, and a NAS battery. These may be selected according to the application in consideration of cost, capacity, volume, and the like. For example, the discharge amount of the DC pump 2, the power generation amount of the solar cell 3, the storage capacity of the storage battery 4, and the like may be determined from the capacity of the contaminant removal tank 1 and the like. For example, when the capacity of the contaminant removal tank 1 is 40 KL to 400 KL, the capacity occupied by the adsorbent 12 is 10% to 80%, preferably 60% to 80%. In other words, it contains 4 kg to 320 kg, preferably 32 kg to 320 kg of adsorbent 12 . In this embodiment, the discharge amount of the DC pump 2 is set according to the content of the adsorbent 12, and the controller 5 controls the flow rate of the contaminated water that contacts the adsorbent 12 contained. there is In this embodiment, the discharge rate of the DC pump 2 is approximately 2 L/min to 30 L/min. Further, the power generation amount of the solar cell 3 is approximately 0.9 Kw to 3 Kw, and the power storage capacity of the storage battery 4 is approximately 30 Kw to 300 Kw. Since the amount of power generated by one solar cell constituting the solar battery 3 is about 185 to 265 W, the amount of power generated by one solar cell and the number of solar cells can be adjusted to reduce the amount of power generated. You should try to get it. Moreover, it is desirable to set the number of solar cells so that the above-mentioned power generation amount can be obtained when the solar battery 3 operates for 2 hours to 10 hours per day.
コントローラ５は、太陽電池３および／又は蓄電池４から直流ポンプ２に流す電気を制御して、直流ポンプ２が流す汚染水の流量を調節するためのものである。コントローラ５は、汚染水の流量を吸着剤１２の含有量に応じて、予め設定された値に調節すれば良い。この場合、汚染水の流量を常に一定にする方法や、積算流量に基づいて吸着材12の吸着能力を予想し変動させる方法等がある。また、コントローラ５は、太陽電池３で変換した電力が直流ポンプ２を駆動させるのに必要な電力を上回る時は、余剰電力を蓄電池４に蓄える。逆に、太陽電池３で変換した電力が直流ポンプ２を駆動させるのに必要な電力を下回る時は、蓄電池４に電力が蓄えられていれば、不足分の電力を蓄電池４から利用する。なお、太陽電池３で変換した電力が直流ポンプ２を駆動させるのに必要な電力を下回ると共に、蓄電池４にも電力が蓄えられていない場合、染物質除去槽に流す汚染水の流量は低下するが、浄水装置の処理量が減少するだけであり特に問題はない。 The controller 5 is for controlling the electricity flowing from the solar cell 3 and/or the storage battery 4 to the DC pump 2 to adjust the flow rate of the contaminated water flowing from the DC pump 2 . The controller 5 may adjust the flow rate of contaminated water to a preset value according to the content of the adsorbent 12 . In this case, there are a method of keeping the flow rate of the contaminated water constant, a method of predicting and varying the adsorption capacity of the adsorbent 12 based on the integrated flow rate, and the like. Also, when the power converted by the solar cell 3 exceeds the power required to drive the DC pump 2 , the controller 5 stores the surplus power in the storage battery 4 . Conversely, when the power converted by the solar cell 3 is less than the power required to drive the DC pump 2, if power is stored in the storage battery 4, the shortage of power is used from the storage battery 4. - 特許庁When the power converted by the solar cell 3 falls below the power required to drive the DC pump 2 and the power is not stored in the storage battery 4, the flow rate of contaminated water flowing into the contaminant removal tank decreases. However, there is no particular problem because the treatment amount of the water purifier is reduced.
また、本発明の浄水装置は水に含まれる汚染物質の量を検出する検出センサ６を有してもよい。ここで、水とは、汚染物質を含む汚染水や、当該汚染水から汚染物質を除去した後の水を意味する。したがって、検出センサ６は、汚染物質除去槽１に流す汚染水の汚染物質を検出するものでも良いし、汚染物質除去槽１を通過した水の汚染物質を検出するものでも良いし、その両方を検出するものでも良い。検出センサ６としてはどのようなものを用いても良いが、検出したい汚染物質の種類や数に応じて決めればよい。 Moreover, the water purifier of the present invention may have a detection sensor 6 for detecting the amount of contaminants contained in the water. Here, water means contaminated water containing contaminants or water from which contaminants have been removed. Therefore, the detection sensor 6 may detect contaminants in the contaminated water flowing into the contaminant removal tank 1, or may detect contaminants in the water that has passed through the contaminant removal tank 1, or both. It may be something that can be detected. Any sensor may be used as the detection sensor 6, and the sensor may be determined according to the type and number of contaminants to be detected.
浄水装置が検出センサ６を有する場合には、コントローラ５は、当該検出センサ６が検出した情報に基づいて、汚染物質除去槽１を通過した水に含まれる汚染物質の量が予め定めた所定量以下となるように汚染物質除去槽１を流れる汚染水の流量を調節することができる。予め定める所定量としては、例えば飲料水について、世界保健機関（ＷＨＯ）が定めた基準値や、各国が定めた基準値を用いることができる。表１にＷＨＯ、日本、バングラデシュが飲料水に関して定めた主な汚染物質の基準値を示す。 If the water purifier has a detection sensor 6, the controller 5 controls the amount of contaminants contained in the water that has passed through the contaminant removal tank 1 based on the information detected by the detection sensor 6 to be a predetermined amount. The flow rate of contaminated water flowing through the contaminant removal tank 1 can be adjusted as follows. As the predetermined amount, for example, for drinking water, the standard value set by the World Health Organization (WHO) or the standard value set by each country can be used. Table 1 shows the standards for major contaminants in drinking water set by WHO, Japan and Bangladesh.
例えば、汚染物質がヒ素であり、層状複水酸化物が、結晶子サイズが２０ｎｍ以下であって、構造式がMg2+ 1-xAl3+ x(OH)2(An-)x/n・mH2O（ここで、An-はｎ価の陰イオン、０＜ｘ＜１、ｍ＞０）で表されるものである場合、コントローラ５は、汚染物質除去槽を流れる汚染水の空間速度（ＳＶ）を１０以下、好ましくは４以下に調節することで、汚染水に含まれるヒ素の量を世界保健機関（ＷＨＯ）が定める基準値である0.01ｍｇ／Ｌ以下とすることができる。 For example, the contaminant is arsenic, the layered double hydroxide has a crystallite size of 20 nm or less, and a structural formula of Mg 2+ 1-x Al 3+ x (OH) 2 (A n- ) x/ n ·mH 2 O (where A n− is an n-valent anion, 0<x<1, m>0), the controller 5 controls the contaminated water flowing through the pollutant removal tank By adjusting the space velocity (SV) to 10 or less, preferably 4 or less, the amount of arsenic contained in contaminated water can be reduced to 0.01 mg/L or less, which is the standard value set by the World Health Organization (WHO). can.
また、本発明の浄水装置は、図示しないが、直流ポンプ２が汚染物質除去槽１に流す汚染水の流量を検出する流量検出センサを有していても良い。この場合、コントローラ５は、当該流量検出センサが検出した情報に基づいて、直流ポンプ２に流す電気を制御して、直流ポンプ２が流す汚染水の流量を調節することができる。一例を挙げると、直流ポンプ２の電圧を制御して、汚染水の流量が少ない場合には電圧を上げて直流ポンプ２の回転数を上げればよく、汚染水の流量が多い場合には電圧を下げて直流ポンプ２の回転数を上げればよい。例えば、直流ポンプ２に与える電圧が４８Vの場合、±１５％程度の範囲である４０．８V～５５．２Vの範囲で電圧を調整するようにしてもよく、±１０％程度の範囲である４３．２V～５４．８Vの範囲で電圧を調整するようにしてもよく、±５％程度の範囲である４５．６V～５０．４Vの範囲で電圧を調整するようにしてもよい。 In addition, the water purifier of the present invention may have a flow rate detection sensor for detecting the flow rate of the contaminated water that the DC pump 2 flows into the contaminant removal tank 1, though not shown. In this case, the controller 5 can control the electricity flowing through the DC pump 2 based on the information detected by the flow rate detection sensor, and adjust the flow rate of the contaminated water flowing through the DC pump 2 . For example, by controlling the voltage of the DC pump 2, when the flow rate of contaminated water is low, the voltage can be increased to increase the rotation speed of the DC pump 2, and when the flow rate of contaminated water is high, the voltage can be increased. The rotation speed of the direct current pump 2 should be increased by lowering it. For example, when the voltage applied to the DC pump 2 is 48 V, the voltage may be adjusted in the range of 40.8 V to 55.2 V, which is about ±15%, or 43 V, which is about ±10%. The voltage may be adjusted in the range of .2V to 54.8V, or may be adjusted in the range of 45.6V to 50.4V, which is a range of about ±5%.
また、本発明の浄水装置は、図示しないが、汚染物質除去槽１に流す汚染水の流量を調節するための流量調節手段を更に有していても良い。この場合、コントローラ５は、検出センサ６や流量検出センサや圧力検出センサが検出した情報に基づいて、流量調節手段を制御して、汚染物質除去槽１に流す汚染水の流量を調節することができる。流量調節手段は、汚染物質除去槽１に流す汚染水の流量を調節できればどのようなものでも良いが、例えば流量調節バルブを用いることができる。
上述した実施の形態によれば、太陽電池によって現地で太陽光を直流電力に変換し利用することができる。また、直流ポンプを用いるため、太陽電池によって発電した直流電力をロスなくそのまま利用することができる。更に、直流ポンプは、直流モータの回転数の制御が容易であるため、吸着材に接触させる汚染水の流量を適切に調節することができる。また、直流ポンプは低電圧でも動作するため小型化が容易であり、浄水装置をコンパクトにすることができる。
In addition, the water purifier of the present invention may further have a flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the contaminated water flowing into the contaminant removing tank 1, though not shown. In this case, the controller 5 can control the flow rate adjusting means based on the information detected by the detection sensor 6, the flow rate detection sensor, and the pressure detection sensor to adjust the flow rate of the contaminated water flowing into the contaminant removal tank 1. can. Any flow control means may be used as long as it can control the flow rate of the contaminated water flowing into the contaminant removal tank 1. For example, a flow control valve can be used.
According to the embodiment described above, the solar cell can be used to convert sunlight into DC power on site. Moreover, since a DC pump is used, the DC power generated by the solar cell can be used as it is without any loss. Furthermore, since the direct-current pump can easily control the rotational speed of the direct-current motor, it is possible to appropriately adjust the flow rate of the contaminated water brought into contact with the adsorbent. In addition, since the DC pump operates at a low voltage, it can be easily miniaturized, and the water purifier can be made compact.
実施例
本発明の浄水装置を用いてヒ素を世界保健機関（ＷＨＯ）が定める基準値以下にするための空間速度（ＳＶ）を調べた。ここで、空間速度（ＳＶ）とは、単位時間当たりに吸着材の体積の何倍相当分の水を処理しているかを表すものである。浄水装置に通す汚染水に含まれるヒ素の量は、0.5(mg/L)とした。また、浄水装置に用いる吸着材としては、結晶子サイズが２０ｎｍ以下であって、構造式がMg2+
1-xAl3+
x(OH)2(An-)x/n・mH2O（ここで、An-はｎ価の陰イオン、０＜ｘ＜１、ｍ＞０）で表される層状複水酸化物を用いた。
その結果、汚染物質除去槽１を流れる汚染水の空間速度（ＳＶ）を１０に調節すれば、ヒ素の量を0.01ｍｇ／Ｌ以下とすることができることがわかった。
EXAMPLE Using the water purifier of the present invention, the space velocity (SV) for reducing arsenic to below the reference value set by the World Health Organization (WHO) was investigated. Here, the space velocity (SV) represents how many times the volume of the adsorbent is treated per unit time. The amount of arsenic contained in the contaminated water passed through the water purifier was 0.5 (mg/L). Further, as an adsorbent used in a water purifier, a crystallite size of 20 nm or less and a structural formula of Mg 2+ 1-x Al 3+ x (OH) 2 (A n- ) x/n ·mH 2 O (Here, A n− is an n-valent anion, 0<x<1, m>0).
As a result, it was found that the amount of arsenic can be reduced to 0.01 mg/L or less by adjusting the space velocity (SV) of the contaminated water flowing through the contaminant removal tank 1 to 10.
１ 汚染物質除去槽
２ 直流ポンプ
３ 太陽電池
４ 蓄電池
５ コントローラ
６ 検出センサ
11 汚染物質除去部
12 吸着材
15 固液分離部
1 pollutant removal tank 2 DC pump 3 solar cell 4 storage battery 5 controller 6 detection sensor
11 Contaminant Removal Section
12 Adsorbent
15 Solid-liquid separator
Claims (7)
前記汚染水の積算流量から予測した前記吸着材の吸着能力に基づいて、光を電気に変換する太陽電池と、当該太陽電池が変換した電気を蓄える蓄電池との少なくとも一方から、前記汚染水を流すための直流ポンプに流す電気を制御して、前記直流ポンプが流す汚染水の流量を変動させるコントローラを備えたことを特徴とする浄水装置。 A water purification device that adsorbs contaminants in contaminated water using an adsorbent provided in a contaminant removal tank,
At least one of a solar cell that converts light into electricity and a storage battery that stores the electricity converted by the solar cell is used to flow the contaminated water based on the adsorption capacity of the adsorbent predicted from the integrated flow rate of the contaminated water. A water purifying apparatus, comprising: a controller for controlling electricity supplied to a direct current pump to change the flow rate of contaminated water supplied by said direct current pump.
前記汚染水と固形物を分離する固液分離部と、
前記固液分離部で分離した汚染水が含有する汚染物質を前記吸着材で除去する汚染物質除去部と、を具備することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の浄水装置。 The contaminant removal tank is
a solid-liquid separation unit for separating the contaminated water and solid matter;
4. The water purifying apparatus according to claim 1, further comprising a contaminant removal unit that removes contaminants contained in the contaminated water separated by the solid-liquid separation unit with the adsorbent.
前記層状複水酸化物は、結晶子サイズが２０ｎｍ以下であって、構造式がMg2+ 1-xAl3+ x(OH)2(An-)x/n・mH2O（ここで、An-はｎ価の陰イオン、０＜ｘ＜１、ｍ＞０）で表されるものであり、
前記コントローラは、前記汚染物質除去槽を流れる前記汚染水の空間速度（ＳＶ）を１０以下に調節するものであることを特徴とする請求項５記載の浄水装置。 the contaminant is arsenic;
The layered double hydroxide has a crystallite size of 20 nm or less and a structural formula of Mg 2+ 1-x Al 3+ x (OH) 2 (A n- ) x/n ·mH 2 O (here , A n- is an n-valent anion, 0<x<1, m>0),
6. The water purifier according to claim 5, wherein the controller adjusts the space velocity (SV) of the contaminated water flowing through the pollutant removal tank to 10 or less.
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