JPH0615282A - 浄水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水道水の貯水中に発生する微生物等の不純物
を除去し、美味しい飲料水を得ることのできる浄水装置
を提供する。 【構成】 貯水槽２の水は負圧インジェクター５４を介
して浄水塔１へ送入される。また浄水塔１で処理された
水及び貯水槽２に導入される清浄空気は、浄水塔１下部
の浄化水、浄化空気排出管７１から貯水槽２ヘ流入す
る。更に浄水塔１と貯水槽２とは空気循環用管７で結ば
れ、両者の均圧を保っている。浄水塔装置系への空気の
導入は、空気清浄器を兼ねるオゾナイザーを経由して行
われる。貯水槽２には密閉されたマンホール１１、排気
専用管１３、上水流入管１４、オーバーフロー排水管１
６、及び揚水管１７又は配水管１８が設置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水を清浄化する浄水装置
に関するものであり、特に高層建造物に設置された受水
槽、高置水槽等に貯溜された飲料水を清浄化するに有用
な浄水装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】昨今、飲料用の原水は水源地において直
接汚染されたり、大気汚染の結果間接的に汚染されたり
するケースが増大している。また生活排水等による富栄
養化も進み、これが微生物の繁殖を助長して水質の低下
を招き、浄水処理後においても味が悪かったり、濁りや
着色があったり、或いは不快臭を発することが頻繁にあ
る。

【０００３】また高層建造物においては、公共水道から
飲料水を受入れるための受水槽、この飲料水を高層階へ
配水するための高置水槽を設置しており、これら貯水槽
内での飲料水の変質の問題がある。このため上記問題の
ある水道水を更に水質が低下した状態で飲用している。
即ち受水槽、高置水槽においては、マンホールの蓋にヒ
ビが入って雨水が流れ込んだり、腐敗水が溜まっていた
り、小動物が入り込んで死んでいた例もある。またこれ
らの貯水槽には砂、水あか、微生物、鉄錆等が沈積した
り、微細藍藻類が発生・増殖することも多い。

【０００４】上記受水槽、高置水槽内に貯められた飲料
水を安全に利用するために、容量が10立方メートル以上
のものについては水道法による定期点検が義務付けられ
ている。しかし1983年の厚生省調査によると、全国の受
水槽設備約61万箇所中ほぼ８割を占める約48万箇所が、
容量10立方メートルに満たない小規模貯水槽であり、こ
れらは非衛生的な状態に置かれているものと考えられ
る。また上記定期点検の義務付けられている貯水槽につ
いても、必ずしも完全な状態であるとはいえない。

【０００５】塩素、オゾン等、殺菌効果を有する薬品に
よる飲料水の浄化については、公共事業者が実施するこ
とは周知であるものの、設備が大掛かりになるため個人
で行う例は無かった。但し、プールの水を循環させて浄
化する技術は一般に行われており、例えば特公平2-4460
0号公報には、オゾンと塩素の相乗効果によって各殺菌
剤の濃度が低くても水質を保持することのできる方法が
記載されている。

【０００６】また水道の蛇口付近に設置して飲料水の汚
れを取る所謂浄水器は、浸透膜、活性炭、多孔性セラミ
クス、及びこれらの組合わせを用いるものであり広く普
及している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、水道水
等の飲料水の不味さ及び不快臭、及びこれに加えて受水
槽、高置水槽に貯水中に生ずる微生物の増殖その他によ
る水質低下が問題になっているが、前記小規模受水層等
に取付可能な程度のオゾンによる小型浄水装置は実用化
されていない。一方上述した浄水器は手軽ではあるが、
小型であるため活性炭等の破過が早く、また数日使用し
ないと雑菌が繁殖して却って不衛生な水を使用すること
になる等の問題点が有った。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題を解決
するための浄水装置であり、受水槽等の貯水槽に貯めら
れた未処理水（水道水）及びオゾン含有エアーを気液混
合状態で浄水塔下部へ送入し、この気液混合状態の未処
理水中へオゾンを溶解させる。溶解しなかったオゾン含
有エアーは液相から分離し、オゾンを分解して酸素とし
て浄水塔上部より排出する。一方、オゾンの溶存した前
記液相中では有機、無機物或いは微生物等の不純物とオ
ゾンとを反応させて酸化し、生成した酸化物の吸着・ろ
過は活性炭層によって行う。また酸化反応後液相中に残
存するオゾンも同じく前記の活性炭層で酸素に分解す
る。こうして得られた清浄水を浄水塔下部から貯水槽へ
流入させる。この貯水槽は水位上昇時には槽内空気を大
気に放出し水位下降時には前記浄水塔を通過した清浄空
気のみを吸入するようにこの浄水塔と接続されている。

【０００９】

【作用】本発明の浄水装置は、上水用貯水槽から取水し
た未処理水中へオゾンを溶解して上記不純物と反応さ
せ、生成した酸化物は活性炭層で吸着、ろ過させる。ま
たこの酸化反応後に液相中に残存するオゾンも同じく活
性炭層で分解させる。従って活性炭層から貯水槽へ流入
する処理水は有機、無機物或いは微生物等の不純物も、
またオゾンも含まない清浄水となる。また貯水槽は外気
を直接吸込まず、槽内の水位が低下した時には浄水塔内
を通過した清浄空気のみが導入される。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。ここで図１は本発明に基づく浄水装置の一例を示す
装置図、図２は本発明に係る浄水塔の一例を示す断面
図、図３は本発明に係る負圧インジェクターの例を示す
一部断面概略図、図４は本発明に係る浄水塔に使用する
に好適なオゾナイザーの概略正面図、及び図５は本発明
に基づく浄水装置による飲料水清浄化実験の結果を示す
グラフである。

【００１１】図１において、浄水塔１と貯水槽２は次の
ように接続されて一体化されている。即ち、先ず貯水槽
２から揚水管３を通ってポンプ４によって送られる貯溜
水は負圧インジェクター５４を介して浄水塔１へ送入さ
れる。このとき浄水塔１へ送る水量を調節するため、一
部の水は流水量調節弁５を通って貯水槽２に戻るように
しておく。また浄水塔１で処理された水及び貯水槽２の
水位低下時に槽内が減圧にならないように導入される清
浄空気は、浄水塔１下部の浄化水、浄化空気排出管７１
から浄水排出口６を通って貯水槽２ヘ流入する。更に浄
水塔１と貯水槽２とは空気循環用管７で結ばれており、
両者の均圧を保っている。この場合貯水槽２からのエア
ーは貯溜空気吸気口８から空気循環用管７を通り吸気管
６７を経由して浄水塔１へ流入するが、逆に貯水槽２へ
向かうエアーは逆止弁９によって遮断されるため、外気
の直接流入を防ぐことができる。

【００１２】この浄水塔装置系への空気の導入は、後に
詳述する空気清浄器を兼ねるオゾナイザー３０を経由し
て行われる。オゾナイザー３０によって清浄化されたエ
アーはクリーンエアー排出管３１から吸気管６７を通っ
て浄水塔１に入る。またオゾナイザー３０によって発生
したオゾン含有エアーはオゾン空気排出管３２から負圧
インジェクター５４によって浄水塔１へ吸引される。オ
ゾン空気排出管３２には、浄水塔１から水が逆流してオ
ゾナイザー３０を濡らすことがないように逆止弁１０が
設けられている。

【００１３】貯水槽２は受水槽、高置水槽等であり、パ
ッキング材によって密閉されたマンホール１１、逆止弁
１２を備え水位が上昇する等貯水槽２が加圧された時に
利用される排気専用管１３、上水道からの水流入管１
４、逆止弁１５を備えたオーバーフロー排水管１６、及
び高置水槽へ送水するための揚水管１７（貯水槽２が受
水槽の場合）或いは水道蛇口へ送水するための配水管１
８（貯水槽２が高置水槽の場合）が設置されている。即
ち、貯水槽２へ流入するエアーは浄水塔１を通過した清
浄空気のみであり、他の経路からは進入しないため、貯
水槽２内が外気によって汚染されることがない。

【００１４】図２は上記浄水塔１の一例を示す断面図で
ある。本図において、未処理水道水は浄水塔１の揚水管
３からポンプ４を用いて例えば20l/分の量が送入され
る。一方、オゾナイザー３０から発生したオゾンを例え
ば数10ppm含むエアーは、例えば3.5l/分の量がオゾン空
気吸入管５３を通り、上記未処理水の流入圧を利用した
負圧インジェクター５４によって、気液混合されながら
気液混合室５５へ噴射される。この気液混合体は噴射さ
れた勢いで気液混合室５５の壁に激突するため、その気
相部は更に細かい泡となり、液相への溶解が容易にな
る。

【００１５】図３は負圧インジェクター５４の例を示す
一部断面概略図である。流入管２へ送られた未処理水道
水は管径を絞られたベンチュリ部２２を通過する際に管
内圧を負とし、ノズル２３からオゾン含有エアーを吸引
して気液混合物となる。なお逆止弁２４は、ベンチュリ
部２２を通過する水量が過少になると管内圧が正となっ
てオゾナイザーへ未処理水が流入してしまうため、これ
を阻止するためのものである。

【００１６】上記の気液混合体は、浄水塔外筒５６のす
ぐ内側に設けられた接触層５７へ送入され、ここで更に
オゾンが液相へ溶解される。この溶解されるオゾンの割
合は、全オゾンの約30〜60容量％である。気液混合体は
接触槽５７内を例えば10秒（秒速8.9cm）程度で通過上
昇してオゾン水溶液流入口５８へ到達する。ここで気液
混合体は気相部と液相部とに分離され、気相部は浄水塔
密閉蓋５９によって形成された気体分離室６０へ押上げ
られる。一方液相部（及びこの液相部に巻き込まれた気
相の一部）は第一反応槽６１内を例えば6.5秒間で下降
し、オゾン水溶液流入口６２を通過して第２反応槽６３
内を例えば4.9秒で上昇する。これら反応槽を通過する
間に、オゾンの酸化作用と、水道水に含有される塩素の
活性化作用とそれに伴う塩素の酸化作用によって、液相
中の有機、無機物或いは微生物等の不純物が酸化され
る。反応槽は長ければ長いほど酸化反応が十分に行われ
るため、本例の第一反応槽６１、第２反応槽６３に加え
て更に第３、又はそれ以上の反応槽を設けてもよい。

【００１７】第一反応槽６１の頂部では、液相部に巻き
込まれた気体及び上記不純物との酸化反応によって発生
した気体が液相部から分離され、前記の気液混合体から
分離された気相部と同様に気体分離室６０へ押上げられ
る。これら気体分離室６０に到達した気体は、更に上昇
して排オゾン処理器６４に流入し、この排オゾン処理器
６４内に詰められた活性炭の作用によって、残留オゾン
が酸素に分解され除害されて大気に放出される。

【００１８】上記第２反応槽６３上部に迄上昇した液相
部はオゾン水溶液流入口６５からろ過槽６６へ流入す
る。貯水槽２の気相部と浄水塔１の吸気管６７とは接続
されており、貯水槽２の気相部から吸気管６７を通って
引き込まれるエアーは吸気隔離蓋６８があるためろ過槽
６６のみに導入される。このエアーは更に水溶液流入口
６５から流入する上記液相部に引っ張られて、この液相
部とともにろ過槽６６内の活性炭を詰めた活性炭ろ材上
段バスケット６９及び活性炭ろ材下段バスケット７０を
通過する。このようにして活性炭内を通過させることに
よって、液相部に存在する酸化反応物、残留オゾン及び
気相部に含まれる多種の不純物が除去され、塔底にある
浄化水、浄化空気排出管７１から清浄な水及び空気を貯
水槽２に送ることができる。なお上記のように活性炭を
上下２段のバスケットに詰めた理由は、定期的な活性炭
の交換を容易にするためである。またポンプ４による送
水を停止しているときには、浄水塔１によって気相部の
みの清浄化を行うことができる。

【００１９】図４は、本発明に基づく浄水塔１に使用す
るに好適なオゾナイザー３０の概略正面図である。オゾ
ナイザー３０は原料気体としてエアーを用いるものであ
り、空気清浄器の機能も兼備している。浄水塔１へ清浄
空気を送出するためのクリーンエアー排出管３１又は負
圧インジェクター５４へオゾン含有エアーを送出するた
めのオゾン空気排出管３２の少なくともどちらかに吸引
力が働くと、エアーが大気吸気口３３から吸入されて、
エアー中の粗い塵埃粒子を除去するろ材であるプレフィ
ルター３４を通ってチャンバー３５に入り、更に例えば
0.3ミクロン以上の塵埃粒子を95％以上除去するような
ろ材で構成された微細フィルター３６を通って清浄化さ
れクリーンエアーチャンバー３７に入る。この清浄化さ
れたエアーは、クリーンエアー排出管３１を通って浄水
塔１の吸気管６７へ送られるが、その一部はクリーンエ
アー供給管３８を通じてオゾン発生器３９に導かれる。
オゾン発生器３９に入った清浄エアーは無声放電によっ
てオゾン含有エアーとなり、オゾン空気排出管３２を通
ってオゾン空気吸入管５３へ送られる。なおこのオゾナ
イザー３０は、電源スイッチ４０、前段放電管スイッチ
４１、後段放電管スイッチ４２、プログラムタイマー４
３及び風量計４４によって制御されている。

【００２０】図５は本発明に基づく浄水塔１による、飲
料水清浄化実験の詳細な結果を示すグラフである。ここ
において、試料水は地下受水槽に貯められていた上水道
からの飲料水であり、実験開始時のpHは8.35（電極法に
よる）、塩素濃度は約0.3ppm（オルトトリジン比色
法）、酸化還元電位は672.5mV（電極法）であった。ま
た外気温は20〜23℃、オゾナイザー３０からのオゾン発
生濃度は260ppm、このオゾンを発生させるための空気導
入量（吸気管６７から引き込まれる清浄空気量が含まれ
る）は250l/時間であった。更に、使用した浄水塔１に
ついて、浄水処理速度1,380l/時間、気体分離室１０付
近のオゾン濃度140ppmであった。また浄化水、浄化空気
排出管２１からの処理水落下付近のオゾン濃度は、活性
炭ろ材上段バスケット１９及び活性炭ろ材下段バスケッ
ト２０に活性炭を充填しなかった時は0.25ppmであった
が、活性炭を充填したときはオゾンを検出できず、殆ど
残留を認められなかった。

【００２１】前記特公平2-44600号公報によれば、塩素
等によりもたらされる酸化還元レベルと、水中に生息す
る病原菌の滅菌やウイルス不活性化との間には関連が有
り、これら微生物が生存できない酸化還元電位は約600m
V以上である。本発明に係る飲料水清浄化の場合にもこ
の電圧を維持する必要がある。図５において、浄水塔１
への循環開始後７分経過して吸気管６７から清浄空気を
導入し始めた。浄化水、浄化空気排出管７１排出口付近
の水の酸化還元電位は塩素濃度の減少に伴って低下して
行った。実験開始後６０分、塩素濃度約0.05ppm、酸化
還元電位約660mVにまで低下した時点でオゾン注入を開
始した。すると上記排出口付近の水の酸化還元電位は、
残留オゾンがほとんど無いにもかかわらず急上昇して最
高で約770mVにまで達した。しかし塩素濃度がほとんど
０になった後には低下する傾向が見られた。

【００２２】上記の実験結果から、飲料水中の塩素の低
下に伴って酸化還元電位も漸減し、病原菌やウイルスが
生きていられる水準にまで達する恐れがあるが、オゾン
を用いることによって、塩素量が少なくても十分な酸化
還元レベルを維持することができることが明らかとなっ
た。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の浄水装置に
よれば、貯水槽を完全に外気と遮断して、貯水槽に吸入
されるエアーは浄水塔を通過した清浄空気のみとなるよ
うにしたため、外気に含まれる微生物、塵埃等の不純物
の混入を防ぐことができる。また、水道水に残留する殺
菌酸化目的の塩素の活性化助力と、オゾンそれ自体の酸
化力との相乗作用を利用して、有害微生物の殺菌効果維
持及びその他の不純物の酸化を行い、水質の向上をはか
ることができ、臭い、着色等がない美味しい飲料水を確
保することができる。また本発明の浄水装置で処理する
水は水道水であって塩素がすでに含まれているため、使
用するオゾン量は少量で済み、しかも活性炭によって分
解させるため、処理された水中にはオゾンは全く含まれ
ることがない。更に本発明の浄水装置は、オゾンの水へ
の溶解、不純物の酸化反応、酸化反応生成物のろ過によ
る除去、液相部及び気相部に残留するオゾンの分解を一
体化した小型化の可能な装置であり、安全性、経済性、
耐久性に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく浄水装置の一例を示す装置図

【図２】本発明に係る浄水塔の一例を示す断面図

【図３】本発明に係る負圧インジェクターの例を示す一
部断面概略図

【図４】本発明に係る浄水塔に使用するに好適なオゾナ
イザーの概略正面図

【図５】本発明に基づく浄水装置による、飲料水清浄化
実験の結果を示すグラフ

【符号の説明】 １…浄水塔、２…貯水槽、３…揚水管、７…空気循環用
管、３０…オゾナイザー、５４…負圧インジェクター、
５７…接触槽、６１…第一反応槽、６３…第２反応槽、
６４…排オゾン処理器、６６…ろ過槽、６７…吸気管、
７１…浄化水、浄化空気排出管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オゾンによって上水用貯水槽内の水を清
   浄化するための浄水装置であって、 前記貯水槽からの未処理水及びオゾナイザーからのオゾ
   ン含有エアーを気液混合状態で前記浄水塔下部へ送入す
   る送入手段と、 前記気液混合状態の未処理水中へオゾンを溶解させる溶
   解手段と、 未溶解オゾン含有エアーを液相から分離する気液分離手
   段と、 分離された気相中に残留するオゾンを分解して浄水塔上
   部より排出する除害手段と、 オゾンの溶存する前記液相中で不純物を酸化反応させる
   反応手段と、 この反応で生成する酸化物を吸着、ろ過し且つ液相中に
   残存するオゾンを分解して、清浄水を浄水塔下部から前
   記貯水槽へ流入させる処理手段とを備える浄水塔と、水
   位上昇時には槽内空気を大気に放出し、水位下降時には
   前記浄水塔を通過した清浄空気のみを吸入するように浄
   水塔と接続された貯水槽とを有することを特徴とする浄
   水装置。