JPH07328606A

JPH07328606A - 家庭用水道水集中浄化装置

Info

Publication number: JPH07328606A
Application number: JP6145295A
Authority: JP
Inventors: Masami Hiasa; 雅見日浅; Nobuyuki Maehashi; 信之前橋; Hisato Haraga; 久人原賀
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1994-06-03
Publication date: 1995-12-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】水道水中に溶存する有機塩素化合物やカビ臭い
物質や残留塩素を効果的に除去することが可能で、家庭
内のすべての給水栓に供給される水道水を集中的に浄化
することが可能な、衛生的で、ランニングコストが小さ
く、メンテナンスフリーの水道水集中浄化装置を提供す
る。【構成】水道水集中浄化装置10は、活性炭52が充填され
た並列接続された複数の吸着処理槽40を有する。夫々の
処理槽には加熱器56が設けてあり、定期的に活性炭を再
生するようになっている。各処理槽の活性炭の再生は、
少なくとも１つの処理槽を作動状態に維持しながら、順
次に行われる。従って、集中浄化装置10の下流に貯水槽
を設けなくても、２４時間供給態勢で浄水を供給するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【産業上の利用分野】本発明は、家庭や集合住宅やビル
のような建物内の広域の消費箇所に供給される水道水を
集中的に浄化するための水道水集中浄化装置に係り、特
に、各世帯単位で設置するのに適した水道水集中浄化装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年では、水道水源となる河川や湖沼の
水質悪化に伴い、浄水場において加える塩素剤の添加量
を増加せざるを得ない状況にある。その結果、家庭に供
給された水道水にはかなりの塩素が含まれている。過剰
の残留塩素は、飲用にあたり「カルキ臭」を発し、いわ
ゆる「臭い水」として嫌われるだけでなく、塩素と水道
水中の生物難分解性有機物（いわゆるフミン質）との反
応により発癌性をもったトリハロメタン（クロロホルム
やブロモジクロロメタンなど）が生成し、深刻な問題と
なっている。

【０００３】また、地下水からはやはり発癌性があるト
リクロロエチレンやテトラクロロエチレンが検出されて
おり、そのまゝ飲用するのは好ましくない。

【０００４】更に、水源河川や湖沼の水質汚濁と富栄養
化に伴い、植物性プランクトンが異常発生する傾向にあ
り、プランクトンの代謝物又は分泌物と考えられる発臭
性の有機物（２−メチルイソボルネオールやジオスミ
ン）が水道水に溶存するので、いわゆる「異臭味被害」
が拡大している。

【０００５】また、入浴やシャワーや洗顔のような飲用
以外の用途においても、水道水中に含まれるトリハロメ
タンや過剰な残留塩素は、アトピー性皮膚炎の原因とな
ったり、肌荒れや毛髪の傷みを惹き起こすことが指摘さ
れている。

【０００６】そこで、集合住宅やビルなどに供給される
水道水を一括して活性炭で浄化し、有害物質や発臭物質
を除去した上で、建物内のすべての給水栓に供給するよ
うになった水道水集中浄化装置が提案されている（例え
ば、特開平6-71249号）。この集中浄化装置は、活性炭
を充填した濾過塔を有し、水道水中に含まれるトリハロ
メタンや残留塩素や有機発臭物質を除去するようになっ
ている。この集中浄化装置は、また、濾過塔の活性炭層
に熱水や蒸気を供給する手段を備えている。活性炭に熱
水又は水蒸気を供給すると、活性炭に吸着されたトリハ
ロメタンなどの揮発性物質は脱着され、活性炭が再生さ
れる。活性炭の再生は例えば週１回行われる。加熱によ
りトリハロメタンなどの揮発性物質を脱着して活性炭を
定期的に再生しても、活性炭には発臭性有機物のような
非揮発性の物質が吸着したまゝ蓄積し、使用に伴い活性
炭の吸着能力は次第に低下するので、活性炭の交換は約
６カ月毎に行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この集中浄化装置に
は、更に、貯水槽が設けてあり、活性炭によって浄化さ
れた処理水をこの貯水槽に一旦備蓄し、そこから消費箇
所に分配するようになっている。このようにしたのは、
活性炭の再生中は浄化された処理水を供給することがで
きず、従って貯水槽が無い場合には活性炭再生の度に断
水せざるを得ないが、集合住宅やビルなどにおいては短
時間と言えども断水は望ましくないから（場合によって
は、更に、貯水槽に水圧調整用の高架水槽の作用をさせ
るため）であると考えられる。

【０００８】しかし、貯水槽は衛生的に管理するのがし
ばしば困難であり、管理に手数を要する。管理が行き届
かないと、貯水槽に藻類が発生したり、ネズミや昆虫の
ような小動物の死骸が貯水槽に浮いていることさえある
ことが報道されている。従って、このように活性炭濾過
塔の下流に貯水槽を設けた場合には、折角活性炭によっ
て水道水を浄化しても、汚染された水が各戸に供給され
る虞れがある。

【０００９】また、活性炭の交換は約６カ月毎に行わな
ければならないのが実情であるので、装置のランニング
コストが嵩む。

【００１０】本発明の目的は、健康的で衛生的な浄水を
供給することの可能な水道水集中浄化装置を提供するこ
とにある。

【００１１】他の見地においては、本発明の目的は、メ
ンテナンスフリーの水道水集中浄化装置を提供すること
にある。

【００１２】本発明の他の目的は、水道水中に溶存する
トリハロメタンのような健康上有害な有機塩素化合物
と、２−メチルイソボルネオールやジオスミンのような
脱着の困難な発臭物質を、活性炭を交換することなく数
年もの長期間にわたって効果的に除去することが可能
な、ランニングコストの小さな水道水集中浄化装置を提
供することにある。

【００１３】

【発明の構成】

【課題を解決するための手段および作用の概要】本発明
の水道水集中浄化装置は、互いに並列に接続された少な
くとも２つの吸着処理槽を備え、夫々の処理槽には活性
炭が充填されている。夫々の処理槽には電気ヒーターの
ような加熱手段が設けてあり、各処理槽の活性炭を加熱
再生するようになっている。各処理槽への通水を制御す
るため処理槽毎に制御弁が設けてあり、これらの制御弁
とヒーターは制御装置によって制御される。

【００１４】各処理槽の活性炭の再生は、少なくとも１
つの処理槽を作動状態に維持しながら、順次に行われ
る。再生サイクルは、毎日１回、深夜に開始させるのが
好ましい。再生に際しては、制御弁の操作により特定の
処理槽への通水を停止させ、その処理槽のヒーターを作
動させる。その間は少なくとも１つの他の処理槽は作動
状態に維持されている。従って、水道水集中浄化装置の
下流に貯水槽を設けなくても、２４時間供給態勢で浄水
を供給することができる。特定の処理槽の再生が完了す
ると、その処理槽を通水状態にし、次に他の処理槽の再
生が行われる。このようにして、すべての処理槽の再生
が終わると、翌日の再生まではすべての処理槽が使用状
態に置かれる。

【００１５】活性炭としては、水蒸気吸着法による測定
で約１.８〜３.０ｎｍ、好ましくは約２.０〜２.７ｎ
ｍ、の中心細孔直径を有する活性炭素繊維を使用するの
が好ましい。

【００１６】このような細孔分布の活性炭素繊維は、２
−メチルイソボルネオールやジオスミンのような大きな
分子量をもった物質を選択的に吸着することができ、こ
れらの物質に対する吸着容量が著しく大きい。しかしな
がら、斯る細孔直径の活性炭素繊維は、分子量のより小
さなトリハロメタンを一時的に吸着するに充分な吸着性
能を有する。トリハロメタンは沸点が低く（クロロホル
ムの沸点は６１.２℃；ブロモジクロロメタンの沸点は
９０.１℃）、加熱により容易に脱着することができる
ので、活性炭素繊維を定期的に再生することにより、ト
リハロメタンに対する吸着性能を長期間にわたって維持
することができる。地下水から検出されることのあるト
リクロロエチレンやテトラクロロエチレンも低い沸点を
有するので（トリクロロエチレンの沸点は８６.６℃；
テトラクロロエチレンの沸点は１２１.２℃）、トリハ
ロメタンと同様に加熱により脱着され、活性炭素繊維は
再生される。

【００１７】このように約１.８〜３.０ｎｍ（好ましく
は、約２.０〜２.７ｎｍ）の中心細孔直径を有する活性
炭素繊維を使用することにより、２−メチルイソボルネ
オールやジオスミンのような発臭物質に対しては最初か
ら充分な吸着容量が確保されていると共に、加熱脱着の
容易なトリハロメタンについては活性炭素繊維の吸着能
力は随時再生されるので、活性炭素繊維の有する吸着性
能がフルに利用され、全体として、長期間にわたってト
リハロメタンと発臭物質の双方を効果的に除去すること
ができる。通常の水質条件下では、活性炭素繊維を交換
することなく４〜７年もの長期間にわたって活性炭素繊
維を継続使用することができ、従来技術の水道水集中浄
化装置に較べて活性炭素繊維の寿命を著しく延長させる
ことができる。従って、装置のランニングコストが著し
く低減すると共に、メンテナンスが簡素化される。

【００１８】好ましい実施態様においては、処理槽の上
流には中空糸膜フィルタのような予備濾過手段が配置さ
れる。フィルタにより入来水道水中に浮遊する赤錆や微
生物などの粒子成分が除去され、活性炭素繊維への負荷
が軽減される。これにより、活性炭素繊維の寿命が更に
延長する。

【００１９】処理槽の下流には電解槽を接続するのが好
ましい。このようにすれば、活性炭により浄化された浄
水中に溶存する塩素イオンは次亜塩素酸イオンに変換さ
れ、処理水の殺菌力が確保される。

【００２０】本発明の上記特徴や効果、ならびに、他の
特徴や利点は、以下の実施例の記載に従い更に明らかと
なろう。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を示す添付図面を参照
しながら、本発明をより詳しく説明する。図１は本発明
の一実施例に係る水道水集中浄化装置１０を住宅に設置
したところを示す。この集中浄化装置１０には、流量調
整弁１２を備えた水道管１４から水道水を供給すること
ができる。水道管１４の上流には、貯水槽が配置してあ
ってもよい。集中浄化装置１０によって浄化された浄水
は、給水本管１６を介して、給湯機１８や、トイレット
２０に設置され“ウォシュレット”（登録商標）の名称
で周知のビデ装置２２や、浴室２４の水栓２６や、洗面
台２８の水栓や、台所３０の水栓などに供給される。ま
た、給湯機１８からは給湯配管３２を介して浴室や洗面
台や台所などに給湯が行われる。集中浄化装置１０と家
庭内の消費場所との間の管路の長さを最小限にし、途中
の配管による汚染を最小限にするためには、この集中浄
化装置１０は、各家庭毎に設けるのが好ましい。集合住
宅やビルの場合も同様である。

【００２２】図２を参照するに、集中浄化装置１０の構
成要素は筺体３４内に配置してある。集中浄化装置１０
は、水道管１４に接続される水道水入口３６と、給水本
管１６に接続される浄水出口３８を有する。図示した実
施例では、集中浄化装置１０は３つの活性炭槽４０を有
し、これらは並列に配置されている。活性炭槽４０の数
は要求流量に応じて適宜増減することができる。夫々の
活性炭槽４０の流量が例えば５ｌ／分の場合において、
家庭の要求最大流量が１０ｌ／分のときには２つの活性
炭槽４０で足りるし、２０ｌ／分の最大流量を得たいと
きには４つの活性炭槽を設置すればよい。

【００２３】本発明の好ましい実施態様に従い、活性炭
槽４０の上流には、中空糸膜フィルターその他のフィル
ターからなる濾過段４２が配置してあり、水道水中に浮
遊する赤錆などの粒子を濾過し、活性炭への粒子成分の
負荷を軽減するようになっている。濾過段４２によって
濾過された水は、夫々の活性炭槽毎に設けられた電磁弁
４４のような遮断弁を介して活性炭槽４０に送られる。
これらの電磁弁４４は制御装置４６によって電気的に制
御することができる。

【００２４】活性炭槽４０は、ステンレス鋼板によって
製缶されたカートリッジの形に製作することができる。
図２に切欠いて示したように、活性炭カートリッジ４０
は被処理水入口４８と、浄水出口として作用する多孔円
筒５０を有し、この多孔円筒５０の周りには活性炭素繊
維５２が配置してある。活性炭素繊維５２はバインダー
を用いて成形してもよいし、多孔円筒５０の周りに活性
炭素繊維の不織布をぐるぐると巻き付けて拘束してもよ
い。

【００２５】本発明に好適に用いることができる活性炭
素繊維材料としては、クラレケミカル（株）の活性炭素
繊維“ＦＴ−２５”（水蒸気吸着法による測定で中心細
孔直径２.６４ｎｍ）や“ＦＴ−２０”（中心細孔直径
２.０６ｎｍ）および大阪ガス（株）の活性炭素繊維
“Ａ−２０”（中心細孔直径２.７３ｎｍ）がある。中
心細孔直径の異なる活性炭素繊維や粒状活性炭を併用し
てもよい。集中浄化装置１０の１日の合計通水量を３０
０ｌ／日とし、４つのカートリッジ４０を使用する場合
には、平均的な水質条件下で７年間カートリッジ交換を
要することなく装置を運転するためには、夫々のカート
リッジ４０には約２５０ｇの活性炭素繊維を充填するの
が好ましい。

【００２６】夫々のカートリッジ４０の出口５０は、例
えば制御装置４６によって制御される電動式の三方弁５
４を介して、出口３８に接続されている。カートリッジ
４０に通水すると、水道水中に溶存する塩素（より詳し
くは、次亜塩素酸イオン）は活性炭素繊維の化学吸着作
用により除去されると共に、トリハロメタンのような有
機塩素化合物や２−メチルイソボルネオールやジオスミ
ンのような発臭性有機物は活性炭素繊維の物理吸着作用
により除去される。

【００２７】カートリッジ４０の底部には電気ヒーター
５６のような加熱器が伝熱関係で接触させてあり、ヒー
ターに通電するとカートリッジ４０が加熱されるように
なっている。スチームが利用可能な場合には、電気ヒー
ター５６に代えて、スチームで加熱するように構成して
もよい。或いは、制御装置４６により制御される電磁弁
（図示せず）を介して給湯機１８からの熱湯を加熱器５
６に供給し、カートリッジ４０を加熱することもでき
る。

【００２８】制御装置４６はタイマー機能を備え、毎日
深夜などの所定の時刻に自動的に加熱器５６の駆動を開
始する。その際、制御装置４６は、少なくとも１つのカ
ートリッジ４０の遮断弁４４を開放位置に維持してその
カートリッジ４０を通水可能な状態に保持したまゝ、他
のカートリッジ４０への遮断弁４４を閉じ、他のヒータ
ー５６への通電を順番に開始する。例えば、夫々のカー
トリッジ４０の加熱再生に要する時間を２時間とし、集
中浄化装置１０が４つの並列接続カートリッジ４０を備
えている場合には、夫々のカートリッジ４０の再生時刻
は、２３時、１時、３時、５時に設定することができ
る。各カートリッジ４０の流量が５ｌ／分の場合には、
７時から２３時までの間は２０ｌ／分の流量が得られ、
２３時から７時までの時間帯には１５ｌ／分の流量を得
ることができる。

【００２９】いづれかのカートリッジ４０の再生中は、
電動三方弁５４を切換えることによりそのカートリッジ
の出口５０は排水管路５８に接続される。或いは、電動
三方弁に代えて、熱膨脹性のワックスを備え温度に応じ
て自動的に出口が切換わる感温式の三方弁を使用しても
よい。加熱器５６を作動させると、対応するカートリッ
ジ４０の底部は加熱され、滞留水は熱水となり、やがて
沸騰する。発生した熱水と水蒸気は、排水管路５８に排
出される。滞留水が沸騰するに伴い、活性炭素繊維５２
は煮沸滅菌されると共に、活性炭素繊維に吸着された塩
素や、沸点が水の沸点より低いトリハロメタンは熱水と
水蒸気の作用により脱着され、活性炭素繊維が再生され
る。

【００３０】図示した実施例においては、本発明の好ま
しい実施態様に従い、活性炭槽４０の下流には電解槽６
０が配置してある。この電解槽６０は陽極６２と陰極６
４を有し、両者の間には制御装置４６から直流電圧が印
加されるようになっている。一般に、水源の天然水は数
十〜３００ｐｐｍの塩素イオン（Ｃｌ^-）を含んでお
り、この塩素イオンは水道水にもそのまゝ含まれてい
る。電解槽６０により電圧を印加すると、塩素イオンは
電子を奪われて酸化され、塩素ガス（Ｃｌ₂）に変換さ
れる。塩素ガスは水に溶解し易いので、生成した塩素ガ
スは次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ^-）となって浄水に溶解
する。このようにして、活性炭槽４０で得られた浄水に
は殺菌力のある次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ^-）が再び導
入されるので、給水配管内の水を滅菌し衛生的に保持す
ることができる。

【００３１】以上には本発明の特定の実施例について説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種
々の修正や変更を加えることができる。例えば、活性炭
カートリッジ４０の数量、活性炭素繊維充填量、活性炭
の種類、通水量、再生時期は必要に応じて適宜変更・増
減することができる。また、複数のカートリッジ４０を
幾つかのグループに分け、グループ単位の順序で再生す
ることができる。さらに、本発明の目的を達成するため
には、濾過段４２および電解槽６０は不可欠ではなく、
省略することができ、制御弁４４は手動で操作してもよ
い。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、メンテナンスが困難で
ともすれば不衛生になりがちな貯水槽を集中浄化装置１
０の下流に設けることを要しない。従って、従来技術の
貯水槽による汚染を回避することができ、発癌性の有機
塩素化合物やカビ臭い物質や残留塩素が除去された健康
的で衛生的な浄水を供給することができる。

【００３３】本発明の好ましい実施態様に従い、約１.
８〜３.０ｎｍ（好ましくは約２.０〜２.７ｎｍ）の中
心細孔直径を有する活性炭素繊維を使用した場合には、
トリハロメタンに対する吸着性能とカビ臭物質に対する
吸着性能を長期間にわたって維持することができ、装置
のランニングコストとメンテナンスを最小限にすること
ができる。

【００３４】また、本発明の好ましい実施態様に従い活
性炭処理槽４０の下流に電解槽６０を接続した場合に
は、配管内の処理水に殺菌力を維持させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に係る水道水集中浄
化装置を住宅に設置したところを示す斜視図である。

【図２】図２は、図１に示した集中浄化装置の構成要素
の一部を切欠いて示すブロック図である。

【符号の説明】

１０：集中浄化装置３６：集中浄化装置の水道水入口３８：集中浄化装置の水道水出口４０：活性炭槽（活性炭カートリッジ）４２：濾過段４４：制御弁４６：制御装置５２：活性炭５６：加熱手段６０：電解槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０２Ｆ 1/46 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建物内の消費箇所に供給される水道水を
集中的に浄化するための水道水集中浄化装置であって：
水道水入口と、浄水出口と、前記入口と出口との間に並
列に接続され活性炭が充填された少なくとも２つの吸着
処理槽と、処理槽内の活性炭を再生するべく各処理槽毎
に設けた独立した加熱手段と、各処理槽への通水を制御
する制御弁と、前記加熱手段および制御弁を制御する制
御手段とを備え、前記制御手段は、活性炭を再生するにあたり、少なくと
も１つの処理槽を作動状態に維持しながらすべての処理
槽の活性炭を順次再生することを特徴とする水道水集中
浄化装置。
【請求項２】前記活性炭は、水蒸気吸着法による測定
で約１.８〜３.０ｎｍの中心細孔直径を有する活性炭素
繊維を含み、有機発臭物質を選択的に吸着することを特
徴とする請求項１に基づく水道水集中浄化装置。
【請求項３】前記活性炭素繊維の中心細孔直径は約
２.０〜２.７ｎｍである請求項２に基づく水道水集中浄
化装置。
【請求項４】前記処理槽の上流に予備濾過手段を配置
し、活性炭素繊維への粒子成分の負荷を軽減するように
したことを特徴とする請求項２又は３に基づく水道水集
中浄化装置。
【請求項５】前記浄水出口の下流に電解槽を接続し、
処理槽により処理された浄水中に溶存する塩素イオンを
次亜塩素酸イオンに変換するようにしたことを特徴とす
る請求項１から４のいづれかに基づく水道水集中浄化装
置。