WO2015083776A1 - 生活用水循環利用システム - Google Patents

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WO2015083776A1
WO2015083776A1 PCT/JP2014/082081 JP2014082081W WO2015083776A1 WO 2015083776 A1 WO2015083776 A1 WO 2015083776A1 JP 2014082081 W JP2014082081 W JP 2014082081W WO 2015083776 A1 WO2015083776 A1 WO 2015083776A1
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water
power generation
domestic
storage battery
power
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PCT/JP2014/082081
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寛之 八木田
南浦　純一
潤 兵頭
幸信 横田
隼人 新
力 北川
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三菱重工業株式会社
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    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Definitions

  • the present disclosure relates to a domestic water circulation system constructed for a specific area.
  • Patent Document 1 discloses a drainage reuse system capable of saving water by using the drainage and rain water of tap water used in general households etc. for cleaning water of a flush toilet etc. .
  • Patent Document 2 the in-building greening facility using middle water uses the treated drainage generated in the building to generate middle water and reuses the generated middle water as irrigation water for plants grown in the building. Is disclosed.
  • the present applicant is in the process of considering a new domestic water circulation system to replace the conventional reuse system described above.
  • the above-mentioned conventional recycling system basically purifies the drainage of tap water supplied from the public water supply network and uses it as in-use water for a specific purpose, and the used water is discharged to the sewer network. Be done. That is, the existence of the existing public water network and sewerage network is a premise, and it can not be a system to replace this.
  • the new domestic water circulation system considered by the applicant provides a small scale integrated water and wastewater integrated treatment service for at least one building, and the circulation within the building Water supply and water treatment.
  • this household water circulation system may adopt a configuration that receives limited supply from the water supply, but basically it is a small-scale distributed type that is built independently of the existing public water and sewage networks. It has become an integrated water and sewage treatment system.
  • An object according to at least one embodiment of the present invention is to provide a domestic water circulation system capable of efficiently utilizing energy in the whole system when considering a new domestic water circulation system.
  • a domestic water circulation system constructed for at least one building, A hydroelectric power generation unit that generates electricity using the local energy of domestic wastewater discharged from a water demander; A purification device provided downstream of the hydroelectric power generation device for purifying the domestic wastewater and generating household water; A pump for supplying living water generated by the purification device to the water demander; Have A domestic water circulation system in which electric power obtained from the hydroelectric power generation apparatus is supplied to at least one of the purification device and the pump using potential energy of the domestic wastewater.
  • the purification device for purifying household drainage and the pump for supplying the living water generated by the purification device to the water demander The power generated by the hydroelectric generator is recovered from the potential energy of domestic wastewater. That is, part or all of the power of the purification device and the pump necessary for circulating the domestic water can be covered by the energy recovered from the domestic water (living wastewater) after use, so the efficiency of the whole household water circulation system is increased. Energy can be used.
  • the domestic water circulation system according to (1), It further has a living drainage tank which is provided above the hydroelectric power generation device and can store the living drainage discharged from the water demander before supplying the hydroelectric power generation device.
  • the household water circulation system described in the above (2) it is possible to recover the potential energy of household drainage stored in the household drainage tank as electrical energy by the hydroelectric power generator at the necessary timing, and the whole household water circulation system Energy can be used more efficiently. For example, even if the external power source or external water source is lost due to a disaster etc., the household drainage stored in the household drainage tank and the electric power derived from the location energy of the household drainage are supplied to the purification device to generate household water It becomes possible.
  • the positional energy of the domestic drainage stored in the household drainage tank is adjusted so as to compensate for the output fluctuation of the solar power generation device (variation due to weather or time zone). It can be used to generate electric power by a hydroelectric generator.
  • the household drainage tanks are respectively provided on a plurality of floors in the at least one building.
  • the domestic drainage tank is preferably provided on each of a plurality of floors, and more preferably on all floors higher than the floor on which the hydraulic power generation device is provided.
  • notification means for notifying the water demander to evacuate the upper floors of the plurality of floors at the time of disaster.
  • the notification means described in the above (4) can increase the amount of power generation of the hydroelectric power generation apparatus by notifying the water demander to urge excretion at the upper floor as much as possible in the event of a disaster. Can.
  • the water pump further includes a domestic water tank capable of storing domestic water supplied to the water consumer by the pump before being used for the water consumer.
  • the life stored in the life water tank even if a failure occurs in the pump, the purification device, etc. of the life water circulation system or when a disaster or the like occurs. Water supply can meet immediate water demand.
  • the domestic water tank is provided on each of a plurality of floors in the at least one building.
  • the domestic water circulation system described in (6) above even if a failure occurs in the pump, purification device, etc. of the domestic water circulation system, or even if some trouble occurs in the domestic water circulation system due to a disaster etc.
  • the present water demand can be satisfied by the daily water stored in the daily water tanks provided on multiple floors.
  • the battery further comprises a storage battery chargeable by the electric power obtained from the hydroelectric generator, The power stored in the storage battery is supplied to at least one of the purification device and the pump.
  • the energy charged in the storage battery can Supplying to one side makes it possible to generate domestic water.
  • the power obtained from the storage battery is supplied to at least one of the purification device and the pump according to the time zone in which the water charge is high, the electricity charge can be reduced.
  • the domestic water circulation system according to (7), Furthermore, it has a solar power generation device,
  • the storage battery is configured to be chargeable by the power obtained from the solar power generation device.
  • received power from the external power source can be reduced by using the power obtained from the solar power generation device.
  • the electric power obtained from the unstable solar power generation device of a solar power generation device output can be utilized efficiently.
  • the storage battery can be manually charged even when the residual capacity of the storage battery is exhausted at the time of disaster, and power shortage can be avoided.
  • a domestic drainage tank which is provided above the hydroelectric power generation device and can store the domestic wastewater discharged from the water demander before the hydroelectric power generation device is supplied;
  • Solar power generation equipment A storage battery chargeable by the hydroelectric generator and the electric power obtained from the solar power generator;
  • a selection unit that selects a power source for supplying power to at least one of the purification device and the pump from at least one of the hydroelectric power generation device, the solar power generation device, the storage battery, and the power system;
  • a control unit that controls selection of the supply source by the selection unit; And have The control unit is configured to forecast the demand for the household water, forecast the demand for power to drive at least one of the purification device and the pump, forecast the power generation of the hydroelectric system, and generate the solar power system.
  • the selection of the supply source by the selection unit is controlled based on at least one of the amount prediction, the remaining amount of the storage battery, and the remaining amount of the domestic drainage tank.
  • the selection unit is configured to select a power source for charging the storage battery from at least one of the hydraulic power generation device, the solar power generation device, and a power system.
  • the control unit is configured to forecast the demand for the household water, forecast the demand for power to drive at least one of the purification device and the pump, forecast the power generation of the hydroelectric system, and generate the solar power system.
  • the selection of the power supply source for charging the storage battery by the selection unit is controlled based on at least one of the amount prediction, the remaining amount of the storage battery, and the remaining amount of the household drainage tank.
  • (A) is a diagram showing the calculation flow of the power demand forecast
  • (B) is a water demand forecast, the power generation of the hydroelectric power unit using the location energy of the domestic wastewater (excluding the domestic wastewater in the domestic wastewater tank) It is a figure which shows the calculation flow of quantity prediction
  • (C) is a figure which shows the calculation flow of electric power generation amount prediction of a solar power generation device. It is a figure which shows the detailed structure of a control part.
  • FIG. 1 is a general schematic view showing a life water circulation system 2 according to some embodiments of the present invention.
  • the domestic water circulation system 2 is a system constructed for at least one building separately from the public water supply network.
  • the target building includes an apartment which is a group of residences, an office building which is a group of offices, a commercial facility which is a group of tenants, and a complex facility in which these are mixed.
  • the domestic water circulation system 2 is provided on the downstream side of the hydroelectric power generation device 6 that generates electric power using the location energy of the domestic wastewater discharged from the water demander 4, and And a purification device 8 for purifying domestic waste water to generate domestic water, and a pump 10 for supplying the domestic water generated by the purification device 8 to the water demander.
  • Electric power obtained from the hydroelectric generator 6 is supplied to at least one of the purification device 8 and the pump 10 using the potential energy of the domestic wastewater.
  • a so-called micro hydroelectric generator is used for the hydroelectric generator 6 in some embodiments.
  • the water demander 4 described above is a main body that uses domestic water.
  • the water consumer 4 comprises at least one of a residence, a tenant, and an office.
  • a tenant refers to a commercial facility store that provides services to general customers.
  • retail stores such as fashion shops, general stores, drug stores, liquor stores, etc.
  • restaurant businesses such as restaurants, cafes, sushi shops, pubs, etc. are included.
  • An office is a place in an office building where workers who work there perform office work for a certain purpose.
  • Examples of applications of household water in residences include drinking water, showers and baths, washing, washing of dishes in the kitchen, hand washing and washing, and toilets.
  • Potable water use in tenants includes drinking water, cleaning, toilets, and the like.
  • the amount of water demand varies greatly depending on the type of industry, for example, restaurants consume much more domestic water than retail businesses.
  • the use of domestic water in the office is mainly for drinking water and toilets.
  • a domestic water circulation system 2 includes a domestic drainage tank 12 shown in FIG. 1.
  • the domestic drainage tank 12 is provided above the hydraulic power generation device 6, and is configured to be able to store the household drainage discharged from the water demander 4 before supplying it to the hydraulic power generation device 6.
  • the positional energy of the domestic drainage stored in the domestic drainage tank 12 can be recovered as the electric energy by the hydroelectric generator 6 at the necessary timing, and the energy is used more efficiently in the whole household water circulation system 2 It becomes possible. For example, even if the external power source (power system) or the external water source is lost at the time of disaster, if the household drainage stored in the household drainage tank 12 and electric power derived from the location energy of the household drainage are supplied to the purification device 8, It is possible to generate household water. Alternatively, by using the position energy of the domestic drainage stored in the household drainage tank 12 and performing the power generation by the hydroelectric generator 6 in accordance with the time zone where the water charge is high, the electricity charge can be reduced.
  • Living drainage tanks 12 are respectively provided on a plurality of floors in at least one building, as shown in FIG. 1.
  • a domestic drainage tank 12 is provided on each of the first floor, the second floor, and the third floor in a three-story building.
  • the domestic drainage tank 12 be provided on each of the plurality of floors as described above, and more preferably, be provided on all floors higher than the floor on which the hydraulic power generation device 6 is provided.
  • the domestic water circulation system 2 includes a notification unit 14 illustrated in FIG. 1.
  • the notification means 14 is configured to perform notification to urge the water demander 4 to excrete (discharge of urine or stool) on the upper floor of the building at the time of disaster.
  • the amount of power generation of the hydroelectric power generation device 6 can be increased by performing notification for prompting the water demander 4 to have the excretion be done on the upper floor as much as possible at the time of disaster by the notification means 14. It is desirable that the notification by the notification means 14 be a notification that urges the water demander 4 to excrete on the top floor of the building in order to increase the amount of power generation of the hydroelectric generator 6.
  • the notification via the monitor not shown provided in the water demand body 4 side, the mobile telephone etc. which the water demand body 4 registered, for example is included.
  • a domestic water circulation system includes a domestic water tank 16 shown in FIG.
  • the domestic water tank 16 is configured to be able to store the domestic water supplied to the water demander 4 by the pump 10 before the water demander 4 is used.
  • Living water tanks 16 are respectively provided on a plurality of floors in at least one building, as shown in FIG. In FIG. 1, one living water tank 16 is provided on each of the first floor, the second floor, and the third floor in a three-story building.
  • the purification device 8 or the like of the daily life water circulation system 2 can meet the immediate water demand.
  • the life water circulation system 2 which concerns on some embodiment has the storage battery 18 which can be charged with the electric power obtained from the hydraulic power generation apparatus 6, as shown in FIG.
  • at least one of the purification device 8 and the pump 10 is configured to be supplied with the power stored in the storage battery 18.
  • the daily life water circulation system 2 provided with the storage battery 18, even if the external power supply is lost at the time of a disaster, if energy stored in the storage battery 18 is supplied to at least one of the purification device 8 and the pump 10 It becomes possible to produce water. In addition, if the energy stored in the storage battery 18 is supplied to at least one of the purification device 8 and the pump 10 according to the time zone in which the water charge is high, the electricity charge can be reduced.
  • the life water circulation system 2 which concerns on some embodiment is provided with the solar power generation device 20, as shown in FIG.
  • the storage battery 18 described above is configured to be chargeable by the power obtained from the solar power generation device 20. Thereby, the electric power obtained from the unstable solar power generation device 20 of an output can be used efficiently.
  • the life water circulation system 2 which concerns on some embodiment has the manual generator 22 for charging the above-mentioned storage battery 18, as shown in FIG. Thereby, even if the remaining amount of the storage battery 18 should be exhausted at the time of a disaster, the storage battery 18 can be manually charged, and power shortage can be avoided.
  • FIG. 2 is a specific configuration example of the purification device 8 according to some embodiments.
  • the purification device 8 uses a container-type treatment tank in which a treatment device for performing one treatment step in the series of purification steps is stored inside a container. Then, the container-type processing tanks are connected in series in the order of the processing steps.
  • the purification device 8 includes a screen / flow rate adjustment container L1, an anaerobic container L2, an aerobic container L3, a coarse film container L4, a fine film container L5, an ozone treated container L6, and a stored water sterilization container L7.
  • the sterilization containers L8 are configured to be connected in series in this order.
  • the screen / flow rate adjustment container L1 is a treatment tank for removing a check, oil and the like contained in domestic wastewater, and is equipped with equipment such as an oil trap and a screen device.
  • the anaerobic container L2 and the aerobic container L3 are treatment tanks for performing an anaerobic treatment and an aerobic treatment to remove organic substances contained in domestic wastewater.
  • As the treatment method various known treatment methods such as A20 activated sludge method, batch activated sludge method, contact oxidation method, oxidation ditch method can be adopted.
  • Coarse membrane container L4 is a treatment tank for separating sludge from domestic wastewater.
  • the fine membrane container L5 is a treatment tank for raising the quality of domestic wastewater to the level of clean water.
  • Various apparatuses and methods such as reverse osmosis membrane, activated carbon, sand filtration, ozone generator, ion exchange, mineral addition apparatus, etc. can be adopted.
  • the ozone treatment container L6 is a treatment tank for performing ozone treatment on the purified domestic wastewater (living water).
  • the stored water sterilizing container L7 is a treatment tank for temporarily storing the purified domestic wastewater (living water) while storing and disinfecting it with ultraviolet light.
  • the disinfecting container L8 is a treatment tank for disinfecting the purified domestic wastewater (living water) with ultraviolet light, chlorine, ozone or the like.
  • the sludge return / sludge dewatering container L9 is a treatment tank for dewatering and drying the sludge
  • the sludge storage containers L10 and L11 are treatment tanks for storing waste generated in the wastewater treatment such as sludge cake and inspection.
  • Excess sludge such as sludge cake stored in the sludge storage containers L10 and L11 is carried out of the system, for example, by a fertilizer supplier or the like.
  • symbol WW3 in a figure is a return pipeline for water-supplying concentrated water to screen / flow control container L1.
  • the domestic wastewater discharged from the water demander 4 is purified by the above-mentioned containers L1 to L8, and is again supplied to the water demander 4 as household water.
  • positioning and the structure of the processing tank of the purification apparatus 8 mentioned above are an example, Comprising: It can change variously according to the water quality of the domestic drainage to drain, and the purification level made into the objective.
  • the supply position in this case may be on the downstream side of the fine membrane container L5, in which the purification process of the discharged water is almost completed.
  • the makeup water is not limited to tap water supplied from the public water supply system, and may be well water, water withdrawn from a river, water obtained by desalination of seawater, rainwater, or the like.
  • the supply position in the purification device 8 may be changed according to the water quality level. For example, well water of relatively good water quality, water taken from a river, and water obtained by desalinizing seawater are supplied to coarse film container L4 or fine film container L5 of purification device 8, and aeration is carried out for rain water of relatively poor water quality. It may be configured to supply the sex container L2 and the aerobic container L3.
  • one treatment process in the series of purification processes is divided into three or more treatment processes as the purification device 8 for purifying the domestic wastewater.
  • a container-type processing tank in which the processing device to be performed is stored inside the container is used. Then, carry in the container-type processing tank that performs the first processing step, the container-type processing tank that performs the next processing step, and the container-type processing tank that performs the next processing step to the site, and connect each in series
  • the purification device 8 is constructed by connecting to Such a container-type processing tank is excellent in portability because it can be loaded on a truck and transported as it is. Moreover, since it is accommodated in the container container so that removal is possible, installation and removal can be performed freely.
  • the domestic water circulation system 2 has a selection unit 24 shown in FIG.
  • the selection unit 24 is configured to select a power source for supplying power to at least one of the purification device 8 and the pump 10 from at least one of the hydroelectric generator 6, the solar power generator 20, the storage battery 18, and the power system. ing.
  • the selection unit 24 is configured to select a power source for charging the storage battery 18 from at least one of the hydroelectric generator 6, the solar power generator 20, and the electric power system.
  • the domestic water circulation system 2 includes a control unit 26 illustrated in FIG. 1.
  • the control unit 26 includes a microcomputer, and is configured to control each of the above-described configurations in the domestic water circulation system 2.
  • the control unit 26 executes a water demand forecasting unit that executes demand forecasting of household water in the water demander 4 (hereinafter simply referred to as water demand forecasting).
  • 26A, power demand forecasting unit 26B that executes demand forecasting of power for driving at least one of the purification device 8 and the pump 10 (hereinafter simply referred to as forecast of power demand forecasting), using location energy of domestic wastewater Hydroelectric power generation forecasting unit 26C that executes the power generation forecast of the hydroelectric power generation device 6 (excluding the power generation using living drainage in the domestic drainage tank; hereinafter simply described as hydropower generation forecast), the solar power generation device 20 Photovoltaic power generation forecasting unit 26D that executes the power generation forecast (hereinafter simply referred to as solar power forecasting), the remaining power reading unit 26E that can read the remaining power of the storage battery 18, the remaining power of the living drainage tank 12 Read At least the remaining amount of water in the living drainage tank reading section 26F that can be included, the water demand forecast, the power demand forecast, the hydro
  • the power to be supplied to at least one of the purification device 8 and the pump 10 can be selected according to the situation, so that energy is efficiently used throughout the domestic water circulation system. Is possible.
  • the power demand forecast, water demand forecast, hydropower forecast and solar power forecast will be described later with reference to FIG.
  • control unit 26 is based on at least one of water demand forecast, power demand forecast, hydropower forecast, solar power forecast, remaining amount of the storage battery 18, and remaining amount of the domestic drainage tank 12
  • a storage battery charge source control unit 26H that controls selection by a selection unit 24 of a power supply source for charging the storage battery 18 is included. According to such a control unit 26, the power supply source for charging the storage battery 18 can be selected according to the situation, so energy can be efficiently used in the entire household water circulation system 2 It becomes.
  • control unit 26 can select the remaining amount securing priority mode, the disaster mode, and the electricity bill reduction mode, which will be described in detail below, as control modes in the power supply source control unit 26G and the storage battery charge source control unit 26H described above. It has a mode selection unit 26I.
  • mode selection unit 26I may be configured to select a mode in accordance with a predetermined program, and may be configured to select a mode based on a command from a system administrator or the like. Or both may be combined.
  • the control unit 26 controls the selecting unit 24 and the above-described configurations to execute the remaining amount securing priority mode in which priority is given to securing the remaining amount (charging to the remaining amount) of the storage battery 18. It is configured to be possible.
  • FIG. 3 is a control flow of the remaining amount securing priority mode. The control unit 26 performs the following control when the remaining amount securing priority mode is started.
  • the remaining amount of the storage battery 18 is checked in S11.
  • S12 it is determined whether the remaining amount of the storage battery 18 is full. When the remaining amount of the storage battery 18 is not full at S12, it is determined whether the storage battery 18 can be charged by the solar power generation device 20 at S13. If it is determined in S13 that the storage battery 18 can be charged by the solar power generation device 20, the storage battery 18 is charged by the solar power generation device 20 in S14, and the remaining amount of the storage battery 18 is checked again in S11. If it is determined in S13 that charging of the storage battery 18 by the solar power generation device 20 is not possible, it is determined in S15 whether household drainage is stored in the household drainage tank 12.
  • the daily drainage is supplied to the hydroelectric generator 6 without using the daily drainage tank 12 in S17 to generate power, and the storage battery 18 is charged with that power. . If it is determined that the daily drainage is stored in the daily drainage tank 12 in S15, the daily drainage is released from the daily drainage tank 12 in S16. By using the position energy of the domestic drainage discharged from the household drainage tank 12 in S16 and the positional energy of the household drainage discharged from the water demander 4 without passing through the household drainage tank 12, the hydroelectric generator 6 in S17 Power generation is performed, and the remaining amount confirmation of the storage battery 18 is performed again in S11.
  • the power demand amount the maximum amount of power demand of at least one of the purification device 8 and the pump 10 (hereinafter simply referred to as the power demand amount) at S18, (a) The power from the solar power generation device 20 is supplied directly to at least one of the purification device 8 and the pump 10 (without the storage battery 18), (b) the power from the hydroelectric power generation device 6 is produced by the purification device 8 and the pump 10 Supply at least one of the two directly (without the storage battery 18). Also, at this time, if the domestic drainage tank 12 is not full, the domestic drainage is stored in the domestic drainage tank 12 until it is full.
  • the electric power from the solar power generation device 20 of (a) is given priority to the purification apparatus 8 and a pump Supply to at least one of the ten.
  • the power demand from the at least one of the purification device 8 and the pump 10 is not satisfied with the power from the solar power generation device 20 of (a) and the power from the hydroelectric power generation device 6 of (b).
  • the control unit 26 executes the remaining amount securing priority mode of the storage battery 18, the remaining amount of the storage battery 18 can be secured to the maximum.
  • the control unit 26 is configured to be able to execute a disaster mode.
  • the disaster mode is executed when connection with an external power supply (power system) is not possible.
  • FIG. 4 is a control flow of the disaster mode. When the disaster mode is started, the control unit 26 performs the following control.
  • the storage battery 18 is charged with the surplus power of the solar power generation device 20 in S23, and it is determined in S24 whether the storage battery 18 is full. If it is determined in S24 that the storage battery 18 is not full, the storage battery 18 is further charged with the surplus power of the solar power generation device 20 in S25, and it is determined again in S24 whether the storage battery 18 is full. If it is determined in S24 that the storage battery 18 is full, it is determined in S26 whether the domestic drainage tank 12 is full. If it is determined in S26 that the daily life drainage tank 12 is not full, daily drainage is stored in the daily life drainage tank 12 in S27, and it is determined again whether the daily life drainage tank 12 is full in S26. If it is determined in S26 that the daily life drainage tank 12 is full, in S28, household water circulation is performed in a closed circulation system in order to secure an escape place for the surplus power of the solar power generation device 20.
  • the daily drainage of the daily drainage tank 12 is discharged in S30, and the generated power of the hydroelectric power generation device 6 using the local energy of the daily drainage is purified Supply to at least one of the device 8 and the pump 10. If the power demand is still not satisfied, the power stored in the storage battery 18 is supplied to at least one of the purification device 8 and the pump 10 in S31. If it is determined in S29 that the living drainage tank 12 does not store water, the power stored in the storage battery 18 is supplied to at least one of the purification device 8 and the pump 10 in S31.
  • the control unit 26 is configured to be able to execute the electricity bill reduction mode.
  • FIG. 5 is a control flow of the electricity bill reduction mode. The control part 26 will perform the following control, if an electricity bill reduction mode is started.
  • the charging of the storage battery 18 is completed prior to the high electricity bill time period in S48. If it is determined in S47 that the power demand can not be satisfied, then the power demand in the high electricity bill may be generated if the hydroelectric power generation apparatus 6 further generates power in response to the discharge of the domestic wastewater from the domestic wastewater tank 12 in S49. To determine if the system power can be met. If it is determined in S49 that the power demand can be satisfied, the storage battery 18 and the domestic drainage tank 12 are filled before the time zone in which the electricity rate is high in S50. If it is determined in S49 that the power demand can not be satisfied, the storage demand is filled up with the storage battery 18 and the domestic drainage tank 12 prior to the time zone in which the electricity bill is high in S51, and Power is supplied from an external power source (power system).
  • power system Power system
  • control unit 26 executes the electricity charge reduction mode to efficiently set the photovoltaic power generation device 20, the hydraulic power generation device 6, the storage battery 18, and the domestic drainage tank 12 in consideration of the difference in the electricity charge depending on the time zone. It will be possible to reduce electricity costs by
  • the weather forecast information set including the weather / temperature / humidity from the weather forecast for the next week including the current day is confirmed.
  • S62 referring to a database (not shown), the weather result information including weather / temperature / humidity recorded every moment in the database in the past and the weather forecast information set for the next week confirmed in S61 Pattern matching, and selecting one week's worth of weather performance information most similar to the weather forecast information set.
  • S63 the daily and hourly power consumption amount results for one week corresponding to the weather performance information for one week selected in S62 are extracted from the above database and output as the power demand amount forecast.
  • the electricity demand amount forecast for the not matching day in S63 May be corrected before output.
  • weather performance information similar to the weather forecast information of the non-coincident day is selected from the above database, and the hourly power consumption by day corresponding to the weather performance information is used as the power demand of the day It may be output as a forecast.
  • S71 confirm the weather forecast information set for the next week including the day, which includes the weather / temperature / humidity from the weather forecast.
  • S72 referring to a database (not shown), the weather result information consisting of the weather / temperature / humidity recorded every moment in the database in the past and the weather forecast information set for the next one week confirmed in S71 Pattern matching, and selecting one week's worth of weather performance information most similar to the weather forecast information set.
  • the daily water consumption by day and hour and the hydroelectric power record for one week corresponding to the weather performance information for one week selected in S72 are extracted from the above database, and the water demand forecast and the hydro Output as a forecast of power generation. If there is a day in which the weather forecast information set for the next week and the tendency of the weather do not match in the weather performance information for the one week selected in S72, then the water demand amount forecast for the day in the not matching in S73. And it may output after correcting the hydroelectric power generation forecast.
  • the correction method for example, weather performance information similar to the weather forecast information of the noncoincident day is selected from the above database, and the hourly water usage data and hydropower generation performance data of the day corresponding to the weather performance data are selected. It may be output as the water demand forecast and hydropower forecast of the day.
  • FIG. 6 (C) a method of calculating the solar power generation amount prediction will be described using FIG. 6 (C).
  • S81 the weather forecast information set including the weather / temperature / humidity from the weather forecast for the next week including the current day is confirmed.
  • S82 referring to a database (not shown), the weather result information including weather / temperature / humidity recorded every moment in the database in the past and the weather forecast information set for the next week confirmed in S81 Pattern matching, and selecting one week's worth of weather performance information most similar to the weather forecast information set.
  • the daily and hourly solar power generation amount results corresponding to the one week's worth of weather performance information selected in S82 are extracted from the above database and output as solar power generation amount predictions.
  • the solar power generation amount of the day which does not match in S83 may be corrected and then output.
  • weather performance information similar to the weather forecast information of the non-coincident day is selected from the above database, and the solar power generation amount performance by time of day corresponding to the weather performance information is You may output as an electric power generation amount forecast.
  • At least one embodiment of the present invention can be suitably used in a domestic water circulation system constructed for a specific building separately from the public water supply network.

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Abstract

　生活用水循環システム２は、水需要体４から排出される生活排水の位置エネルギーを利用して発電する水力発電装置６と、水力発電装置６の下流側に設けられ、生活排水を浄化して生活用水を生成する浄化装置８と、浄化装置８によって生成された生活用水を水需要体に供給するためのポンプ１０と、を有している。この浄化装置８とポンプ１０のうち少なくとも一方には、生活排水の位置エネルギーを利用して水力発電装置６から得られる電力が供給される。

Description

生活用水循環利用システム
　本開示は、特定の地域を対象として構築される生活用水循環システムに関する。
　限られた水資源を有効に利用するため、建物や家庭等から排出される排出水を浄化して再利用するシステムが従前より知られている。例えば特許文献１には、一般家庭等で使用した上水の排水及び雨水を、水洗トイレの洗浄水等に使用するように構成し、節水を図ることのできる排水再利用システムが開示されている。また特許文献２には、建物内で発生した雑排水を処理して中水を生成し、生成した中水を建物内で栽培する植物の灌漑水として再利用する中水利用の建物内緑化設備が開示されている。
特開平８－１９７７３号公報 特開平１０－２８６０３３号公報
　ところで本出願人は、上述した従来の再利用システムに代わる、新たな生活用水循環システムを検討しているところである。
　上述した従来の再利用システムは、基本的に公共の上水道網から供給される上水の排水を浄化して特定用途の中水として利用するものであり、利用後の中水は下水道網に排出される。すなわち、既存の公共の上水道網、下水道網の存在が前提であり、これに代替するシステムとはなり得ない。
　これに対して、本出願人が検討している新規な生活用水循環システムは、少なくとも１つの建物を対象として、小規模の上下水統合処理サービスを提供するものであり、その建物内では、循環的に水供給と水処理が行われるシステムである。すなわち、この生活用水循環システムは、上水道からの限定的な供給を受ける構成も採用し得るが、基本的には既存の公共の上水道網及び下水道網とは独立して構築される小規模分散型の上下水道統合処理システムとなっている。
　このような新規の生活用水循環システムを検討するにあたり、システム全体でどのようにして効率的にエネルギーを利用するかが課題であった。
　本発明の少なくとも一つの実施形態に係る目的は、新規な生活用水循環システムを検討するにあたり、システム全体で効率的にエネルギーを利用することが可能な生活用水循環システムを提供することにある。
　本発明の幾つかの実施形態は、
　（１）少なくとも１つの建物を対象として構築される生活用水循環システムであって、
　水需要体から排出される生活排水の位置エネルギーを利用して発電する水力発電装置と、
　前記水力発電装置の下流側に設けられ、前記生活排水を浄化して生活用水を生成する浄化装置と、
　前記浄化装置によって生成された生活用水を前記水需要体に供給するためのポンプと、
を有し、
　前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方には、前記生活排水の位置エネルギーを利用して前記水力発電装置から得られる電力が供給される生活用水循環システム。
　上記（１）に記載の生活用水循環システムによれば、生活排水を浄化するための浄化装置と、浄化装置によって生成された生活用水を水需要体に供給するためのポンプと、のうち少なくとも一方は、水力発電装置によって生活排水の位置エネルギーから回収した電力が供給される。すなわち、生活用水を循環させるために必要な浄化装置とポンプの動力の一部または全部を使用後の生活用水（生活排水）から回収したエネルギーによって賄うことができるため、生活用水循環システム全体で効率的にエネルギーを利用することが可能となる。
　（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の生活用水循環システムにおいて、
　前記水力発電装置よりも上方に設けられ、前記水需要体から排出される生活排水を前記水力発電装置に供給する前に貯留可能な生活排水タンクを更に有する。
　上記（２）に記載の生活用水循環システムによれば、生活排水タンクに貯留した生活排水の位置エネルギーを、必要なタイミングで水力発電装置によって電気エネルギーとして回収することができ、生活用水循環システム全体で一層効率的にエネルギーを利用することが可能となる。
　例えば、災害等で外部電源や外部水源を失った場合であっても、生活排水タンクに貯留した生活排水及びその生活排水の位置エネルギー由来の電力を浄化装置に供給すれば、生活用水を生成することが可能となる。或いは、太陽光発電装置を有する生活用水循環システムである場合には、太陽光発電装置の出力変動（天候や時間帯による変動）を補うように、生活排水タンクに貯留した生活排水の位置エネルギーを利用して水力発電装置による発電を行うことができる。また、生活排水タンクに貯留した生活排水の位置エネルギーを利用して、水道料金の高い時間帯に合わせて水力発電装置による発電を行えば電気料金を低減することができる。
　（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の生活用水循環システムにおいて、
　前記生活排水タンクは、前記少なくとも１つの建物における複数の階にそれぞれ設けられる。
　複数の階の生活排水を１つの生活排水タンクに集約すると、複数の階のうち上方の階の生活用水の位置エネルギーが生活排水タンクへ流れ込む際に失われてしまう。そのため、生活排水タンクは、複数の階にそれぞれ設けられることが好ましく、さらに好ましくは、水力発電装置が設けられる階よりも高い全ての階にそれぞれ設けられることが好ましい。
　（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載の生活用水循環システムにおいて、
　災害時に前記複数の階における上方の階での排泄を前記水需要体に促すための通知を行う通知手段を更に有する。
　トイレで排泄する場合、上方の階ほどその排泄物を含む生活排水の位置エネルギーは大きくなる。そこで、上記（４）に記載の通知手段によって、災害時には、なるべく上方の階で排泄をしてもらうよう水需要体に促すための通知を行うことで、水力発電装置の発電量を増大することができる。
　（５）幾つかの実施形態では、上記（４）に記載の生活用水循環システムにおいて、
　前記ポンプによって前記水需要体に供給される生活用水を、前記水需要体に使用される前に貯留可能な生活用水タンクを更に有する。
　上記（５）に記載の生活用水循環システムによれば、生活用水循環システムのポンプや浄化装置等に故障が発生した場合や災害等が発生した場合であっても、生活用水タンクに貯留した生活用水によって当面の水需要を満たすことができる。
　（６）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載の生活用水循環システムにおいて、
　前記生活用水タンクは、前記少なくとも１つの建物における複数の階にそれぞれ設けられる。
　上記（６）に記載の生活用水循環システムによれば、生活用水循環システムのポンプや浄化装置等に故障が発生した場合や災害等で生活用水循環システムに何らかのトラブルが発生した場合であっても、複数の階に設けられた生活用水タンクに貯めた生活用水によって当面の水需要を満たすことができる。
　（７）幾つかの実施形態では、上記（１）～（６）に記載の生活用水循環システムにおいて、
　前記水力発電装置から得られる電力によって充電可能な蓄電池を更に有し、
　前記浄化装置と前記ポンプの少なくとも一方は、前記蓄電池に充電されている電力が供給される。
　上記（７）に記載の生活用水循環システムによれば、災害等で停電が発生し外部電源（電力系統）を失った場合であっても、蓄電池に充電されたエネルギーを浄化装置とポンプの少なくとも一方に供給することで、生活用水を生成することが可能となる。また、水道料金の高い時間帯に合わせて蓄電池から得られる電力を浄化装置とポンプの少なくとも一方に供給すれば、電気料金を低減することができる。
　（８）幾つかの実施形態では、上記（７）に記載の生活用水循環システムにおいて、
　更に、太陽光発電装置を備え、
　前記蓄電池は、前記太陽光発電装置から得られる電力によって充電可能に構成される。
　上記（８）に記載の生活用水循環システムによれば、太陽光発電装置から得られる電力を利用することで、外部電源からの受電電力を削減することができる。また、太陽光発電装置出力の不安定な太陽光発電装置から得られる電力を効率的に活用することができる。
　（９）幾つかの実施形態では、上記（７）又は（８）に記載の生活用水循環システムにおいて、
　前記蓄電池を充電するための手動発電機を更に有する。
　上記（９）に記載の生活用水循環システムによれば、災害時に万が一蓄電池の残量が無くなった場合でも手動で蓄電池を充電することができ、電力欠乏を回避することができる。
　（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の生活用水循環システムにおいて、
　前記水力発電装置よりも上方に設けられ、前記水需要体から排出される生活排水を前記水力発電装置に供給する前に貯留可能な生活排水タンクと、
　太陽光発電装置と、
　前記水力発電装置及び前記太陽光発電装置から得られる電力によって充電可能な蓄電池と、
　前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方に供給する電力の供給源を、前記水力発電装置、前記太陽光発電装置、前記蓄電池、電力系統の少なくとも１つから選択する選択部と、
　前記選択部による前記供給源の選択を制御する制御部と、
を更に有し、
　前記制御部は、前記生活用水の需要量予想、前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方を駆動するための電力の需要量予想、前記水力発電装置の発電量予想、前記太陽光発電装置の発電量予想、前記蓄電池の残量、前記生活排水タンクの残量、の少なくとも１つに基づいて、前記選択部による前記供給源の選択を制御する。
　上記（１０）に記載の生活用水循環システムによれば、浄化装置とポンプのうち少なくとも一方に供給する電力を状況に応じて選択することで、生活用水循環システム全体で効率的にエネルギーを利用することが可能となる。
　（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）に記載の生活用水循環システムにおいて、
　前記選択部は、前記蓄電池を充電するための電力の供給源を、前記水力発電装置、前記太陽光発電装置、電力系統の少なくとも１つから選択するよう構成され、
　前記制御部は、前記生活用水の需要量予想、前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方を駆動するための電力の需要量予想、前記水力発電装置の発電量予想、前記太陽光発電装置の発電量予想、前記蓄電池の残量、前記生活排水タンクの残量、の少なくとも１つに基づいて、前記選択部による前記蓄電池を充電するための電力の供給源の選択を制御する。
　上記（１１）に記載の生活用水循環システムによれば、蓄電池を充電するための電力の供給源を状況に応じて選択することで、生活用水循環システム全体で効率的にエネルギーを利用することが可能となる。
　本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、新規な生活用水循環システムを検討するにあたり、システム全体で効率的にエネルギーを利用することが可能な生活用水循環システムを提供することができる。
幾つかの実施形態にかかる生活用水循環システム２を示した全体模式図である。 幾つかの実施形態に係る浄化装置の具体的構成例である。 残量確保優先モードの制御フローを示す図である。 災害時モードの制御フローを示す図である。 電気料金低減モードの制御フローを示す図である。 （Ａ）は電力需要量予想の算出フローを示す図であり、（Ｂ）は水需要量予想、生活排水（生活排水タンク内の生活排水を除く）の位置エネルギーを利用した水力発電装置の発電量予想の算出フローを示す図であり、（Ｃ）は太陽光発電装置の発電量予想の算出フローを示す図である。 制御部の詳細構成を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面に基づいてより詳細に説明する。
　ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
　図１は、本発明の幾つかの実施形態にかかる生活用水循環システム２を示した全体模式図である。
　生活用水循環システム２は、公共の上水道網とは別に、少なくとも１つの建物を対象として構築されるシステムである。対象の建物としては、住居の集合体であるマンション、事務所の集合体であるオフィスビル、テナントの集合体である商業施設、及びこれらが混在する複合施設などである。
　図１に示したように、生活用水循環システム２は、水需要体４から排出される生活排水の位置エネルギーを利用して発電する水力発電装置６と、水力発電装置６の下流側に設けられ、生活排水を浄化して生活用水を生成する浄化装置８と、浄化装置８によって生成された生活用水を水需要体に供給するためのポンプ１０と、を有している。この浄化装置８とポンプ１０のうち少なくとも一方には、生活排水の位置エネルギーを利用して水力発電装置６から得られる電力が供給される。幾つかの実施形態における水力発電装置６には、所謂マイクロ水力発電装置が用いられる。
　これにより、生活用水を循環させるために必要な浄化装置８とポンプ１０の駆動エネルギーの一部を使用後の生活用水（生活排水）から回収したエネルギーによって賄うことができるため、生活用水循環システム２全体で効率的にエネルギーを利用することが可能となる。
　上記の水需要体４は、生活用水を利用する主体である。水需要体４は、住居、テナント、及び事務所の内の少なくとも一種からなる。テナントは、一般顧客に対してサービスを提供する商業施設店舗などを指す。業種としては、例えば、服飾店、雑貨店、ドラッグストア、酒屋、等々の小売業や、レストラン、カフェ、寿司屋、居酒屋、等々の飲食業などを含む。事務所は、オフィスビルにおいて、そこで働く勤務者が一定の目的のために事務を行う場所を指す。
　住居における生活用水の用途としては、例えば飲用水、シャワーや風呂、洗濯、台所での食器の洗浄、手洗いや洗顔、トイレ、等々が挙げられる。テナントにおける生活用水の用途としては、飲用水、洗浄、トイレ等が挙げられる。また業種によって水需要量が大きく異なっており、例えば飲食店は小売業と比べてはるかに大量の生活用水を利用する。事務所における生活用水の用途は主に飲用水やトイレである。
　幾つかの実施形態に係る生活用水循環システム２は、図１に示す生活排水タンク１２を有している。生活排水タンク１２は、水力発電装置６よりも上方に設けられており、水需要体４から排出される生活排水を水力発電装置６に供給する前に貯留可能に構成されている。
　これにより、生活排水タンク１２に貯留した生活排水の位置エネルギーを、必要なタイミングで水力発電装置６によって電気エネルギーとして回収することができ、生活用水循環システム２全体で一層効率的にエネルギーを利用することが可能となる。
　例えば、災害時に外部電源（電力系統）や外部水源を失った場合であっても、生活排水タンク１２に貯留した生活排水及びその生活排水の位置エネルギー由来の電力を浄化装置８に供給すれば、生活用水を生成することが可能となる。或いは、生活排水タンク１２に貯めた生活排水の位置エネルギーを利用して、水道料金の高い時間帯に合わせて水力発電装置６による発電を行えば電気料金を低減することができる。
　幾つかの実施形態に係る生活排水タンク１２は、図１に示すように、少なくとも１つの建物における複数の階にそれぞれ設けられている。図１においては、３階建ての建物における、１階、２階、３階の各階に生活排水タンク１２が設けられている。
　複数の階の生活排水を１つの生活排水タンク１２に集約すると、複数の階のうち上方の階の生活用水の位置エネルギーが生活排水タンク１２へ流れ込む際に失われてしまう。そのため、生活排水タンク１２は、上記のように複数の階にそれぞれ設けられることが好ましく、さらに好ましくは、水力発電装置６が設けられる階よりも高い全ての階にそれぞれ設けられることが好ましい。
　幾つかの実施形態に係る生活用水循環システム２は、図１に示す通知手段１４を有する。通知手段１４は、災害時に建物の上方の階での排泄（小便又は大便の排出）を水需要体４に促すための通知を行うよう構成されている。
　トイレで排泄する場合、上方の階ほどその排泄物を含む生活排水の位置エネルギーは大きくなる。そこで、通知手段１４によって、災害時には、なるべく上方の階で排泄をしてもらうよう水需要体４に促すための通知を行うことで、水力発電装置６の発電量を増大することができる。通知手段１４による通知は、水力発電装置６の発電量を増大するために、建物の最上階での排泄を水需要体４に促す通知とすることが望ましい。なお、通知手段１４による通知の方法としては、例えば、水需要体４側に設けられた不図示のモニターや水需要体４が登録した携帯電話等を介した通知が含まれる。
　幾つかの実施形態に係る生活用水循環システムは、図１に示す生活用水タンク１６を有している。生活用水タンク１６は、ポンプ１０によって水需要体４に供給される生活用水を、水需要体４に使用される前に貯留できるように構成されている。
　これにより、生活用水循環システム２のポンプ１０や浄化装置８等に故障が発生した場合や災害等が発生した場合であっても、生活用水タンク１６に貯留した生活用水によって当面の水需要を満たすことができる。
　幾つかの実施形態に係る生活用水タンク１６は、図１に示すように、少なくとも１つの建物における複数の階にそれぞれ設けられる。図１においては、３階建ての建物における、１階、２階、３階の各階に生活用水タンク１６が１つずつ設けられている。
　これにより、生活用水循環システム２のポンプ１０や浄化装置８等に故障が発生した場合や災害等で生活用水循環システム２に何らかのトラブルが発生した場合であっても、複数の階に設けられた生活用水タンク１６に貯めた生活用水によって当面の水需要を満たすことができる。
　幾つかの実施形態に係る生活用水循環システム２は、図１に示すように、水力発電装置６から得られた電力によって充電可能な蓄電池１８を有している。この場合、浄化装置８とポンプ１０の少なくとも一方は、蓄電池１８に充電されている電力が供給されるよう構成されている。
　この蓄電池１８を備えた生活用水循環システム２によれば、災害時に外部電源を失った場合であっても、蓄電池１８に貯めたエネルギーを浄化装置８とポンプ１０の少なくとも一方に供給すれば、生活用水を生成することが可能となる。また、水道料金の高い時間帯に合わせて蓄電池１８に貯めたエネルギーを浄化装置８とポンプ１０の少なくとも一方に供給すれば、電気料金を低減することができる。
　幾つかの実施形態に係る生活用水循環システム２は、図１に示すように、太陽光発電装置２０を備える。また、上述の蓄電池１８は、太陽光発電装置２０から得られる電力によって充電可能に構成される。これにより、出力の不安定な太陽光発電装置２０から得られる電力を効率的に活用することができる。
　幾つかの実施形態に係る生活用水循環システム２は、図１に示すように、上述の蓄電池１８を充電するための手動発電機２２を有する。これにより、災害時に万が一蓄電池１８の残量が無くなった場合でも、手動で蓄電池１８を充電することができ、電力欠乏を回避することができる。
　図２は、幾つかの実施形態に係る浄化装置８の具体的構成例である。浄化装置８は、一連の浄化工程を分割した内の一処理工程を行う処理装置がコンテナの内部に格納されたコンテナ式の処理槽が使用される。そして、このコンテナ式の処理槽を処理工程の順番に沿って直列に接続することで構成される。図２に示した実施形態では、浄化装置８は、スクリーン／流量調整コンテナＬ１、嫌気性コンテナＬ２、好気性コンテナＬ３、粗膜コンテナＬ４、微細膜コンテナＬ５、オゾン処理コンテナＬ６、貯水殺菌コンテナＬ７、消毒コンテナＬ８が、この順番で直列に接続されることで構成されている。
　スクリーン／流量調整コンテナＬ１は、生活排水に含まれるし査やオイルなどを除去する処理槽であり、オイルトラップやスクリーン装置などの設備を備える。嫌気性コンテナＬ２及び好気性コンテナＬ３は、嫌気性処理及び好気性処理を行って生活排水に含まれる有機物を除去するための処理槽である。処理方法としては、Ａ２０活性汚泥法、回分式活性汚泥法、接触酸化法、オキシデーションディッチ法などの各種公知の処理方法を採用することが出来る。粗膜コンテナＬ４は、生活排水から汚泥を分離するための処理槽である。沈殿槽、ＭＦ膜、ＵＦ膜、遠心分離などの各種装置・方法を採用することが出来る。微細膜コンテナＬ５は、生活排水の水質を上水レベルまで高めるための処理槽である。逆浸透膜、活性炭、砂濾過、オゾン発生器、イオン交換、ミネラル添加装置などの各種装置・方法を採用することが出来る。オゾン処理コンテナＬ６は、浄化された生活排水（生活用水）に対してオゾン処理を行うための処理槽である。貯水殺菌コンテナＬ７は、浄化された生活排水（生活用水）を紫外線などで貯水殺菌しながら一時的に貯水するための処理槽である。消毒コンテナＬ８は、浄化された生活排水（生活用水）を紫外線、塩素、オゾンなどによって殺菌消毒するための処理槽である。
　汚泥返送／汚泥脱水コンテナＬ９は、汚泥を脱水乾燥させる処理槽である、汚泥貯留コンテナＬ１０，Ｌ１１は、汚泥ケーキやし査などの汚水処理において発生する廃棄物を貯蔵するための処理槽である。汚泥貯留コンテナＬ１０，Ｌ１１に貯蔵される汚泥ケーキなどの余剰汚泥は、例えば肥料業者などが引き取ることにより、システム外に搬出される。また、図中の符号ＷＷ３は、濃縮水をスクリーン／流量調整コンテナＬ１に送水するための戻し管路である。
　以上のように、水需要体４から排出された生活排水は、上述のコンテナＬ１～Ｌ８によって浄化され、生活用水として再び水需要体４へ供給される。なお、上述した浄化装置８の処理槽の配置及び構成は一例であって、排水される生活排水の水質や目標とする浄化水準に応じて種々変更可能である。また、図２に示すように公共の上水道網から供給される水道水を必要に応じて補給水として浄化装置８に供給するように構成してもよい。この場合の供給位置は、排出水の浄化処理がほぼ完了する、微細膜コンテナＬ５の下流側とするのが良い。また、補給水としては、公共の上水道から供給される水道水に限定されず、井戸水、河川から取水した水、海水を淡水化した水、雨水等であってもよい。補給水を用いる場合、その水質レベルに応じて浄化装置８における供給位置を変えてもよい。例えば、比較的水質の良い井戸水、河川から取水した水、海水を淡水化した水については、浄化装置８の粗膜コンテナＬ４又は微細膜コンテナＬ５に供給し、比較的水質の悪い雨水については通気性コンテナＬ２、好気性コンテナＬ３に供給するように構成するとよい。
　このように、本出願人が検討している新規の生活用水循環システム２では、生活排水を浄化する浄化装置８として、一連の浄化工程を３以上の処理工程に分割した内の一処理工程を行う処理装置がコンテナの内部に格納されたコンテナ式の処理槽が使用される。そして、最初の処理工程を行うコンテナ式の処理槽、次の処理工程を行うコンテナ式の処理槽、次々の処理工程を行うコンテナ式の処理槽、を現場に搬入し、それぞれを接続管で直列に接続することで浄化装置８が構築される。このようなコンテナ式の処理槽は、そのままの状態でトラックに積載して搬送することが出来るため、可搬性に優れている。また、コンテナ収容体に取り外し自在に収容されるため、設置・撤去を自在に行うことが出来る。
　幾つかの実施形態に係る生活用水循環システム２は、図１に示す選択部２４を有する。選択部２４は、浄化装置８とポンプ１０のうち少なくとも一方に供給する電力の供給源を、水力発電装置６、太陽光発電装置２０、蓄電池１８、電力系統の少なくとも１つから選択するよう構成されている。また、選択部２４は、蓄電池１８を充電するための電力の供給源を、水力発電装置６、太陽光発電装置２０、電力系統の少なくとも１つから選択するよう構成されている。
　幾つかの実施形態に係る生活用水循環システム２は、図１に示す制御部２６を有する。制御部２６は、マイクロコンピュータを含み、生活用水循環システム２における上述の各構成を制御するよう構成されている。
　幾つかの実施形態に係る制御部２６は、図７に示したように、水需要体４における生活用水の需要量予想（以下、単に水需要量予想と記載）を実行する水需要量予想部２６Ａ、浄化装置８とポンプ１０のうち少なくとも一方を駆動するための電力の需要量予想（以下、単に電力需要量予想と記載）を実行する電力需要量予想部２６Ｂ、生活排水の位置エネルギーを利用した水力発電装置６の発電量予想（生活排水タンク内の生活排水を利用した発電量を除く。以下、単に水力発電量予想と記載）を実行する水力発電量予想部２６Ｃ、太陽光発電装置２０の発電量予想（以下、単に太陽光発電量予想と記載）を実行する太陽光発電量予想部２６Ｄ、蓄電池１８の残量を読み込み可能な蓄電池残量読込部２６Ｅ、生活排水タンク１２の残量を読み込み可能な生活排水タンク残量読込部２６Ｆ、これら水需要量予想、電力需要量予想、水力発電量予想、太陽光発電量予想、蓄電池１８の残量、生活排水タンク１２の残量、の少なくとも１つに基づいて、浄化装置８とポンプ１０のうち少なくとも一方に供給する電力の供給源の選択部２４による選択を制御する電力供給源制御部２６Ｇを有している。このような制御部２６によれば、浄化装置８とポンプ１０のうち少なくとも一方に供給する電力を状況に応じて選択することが出来るため、生活用水循環システム全体で効率的にエネルギーを利用することが可能となる。なお、電力需要量予想、水需要量予想、水力発電量予想、太陽光発電量予想の算出方法については、図６を用いて後述する。
　また、制御部２６は、水需要量予想、電力需要量予想、水力発電量予想、太陽光発電量予想、蓄電池１８の残量、生活排水タンク１２の残量、の少なくとも１つに基づいて、蓄電池１８を充電するための電力の供給源の選択部２４による選択を制御する蓄電池充電源制御部２６Ｈを有している。このような制御部２６によれば、蓄電池１８を充電するための電力の供給源を状況に応じて選択することが出来るため、生活用水循環システム２全体で効率的にエネルギーを利用することが可能となる。
　また、制御部２６は、上述した電力供給源制御部２６Ｇ及び蓄電池充電源制御部２６Ｈにおける制御モードとして、以下に詳述する残量確保優先モード、災害時モード、電気料金低減モードを選択可能なモード選択部２６Ｉを有している。幾つかの実施形態では、モード選択部２６Ｉは、予め定められたプログラムに則ってモードを選択するように構成されてもよく、またシステム管理者などの指令に基づいてモードを選択するように構成されてもよく、その両者が組み合わされていてもよいものである。
　以下、上述の制御部２６による制御の具体例を説明する。
　幾つかの実施形態に係る制御部２６は、選択部２４及び上述の各構成を制御して、蓄電池１８の残量確保（残量満タンへの充電）を優先する残量確保優先モードを実行可能に構成されている。図３は、残量確保優先モードの制御フローである。制御部２６は、残量確保優先モードをスタートすると以下の制御を行う。
　まずＳ１１で蓄電池１８の残量確認を行う。次に、Ｓ１２で蓄電池１８の残量が満タンか否かを判断する。Ｓ１２で蓄電池１８の残量が満タンでなかった場合、Ｓ１３で太陽光発電装置２０による蓄電池１８の充電が可能か否かを判断する。Ｓ１３で太陽光発電装置２０による蓄電池１８の充電が可能であると判断した場合、Ｓ１４で太陽光発電装置２０による蓄電池１８の充電を行い、再び蓄電池１８の残量確認をＳ１１で行う。Ｓ１３で太陽光発電装置２０による蓄電池１８の充電が可能でないと判断した場合、Ｓ１５で生活排水タンク１２に生活排水が貯まっているか否か判断する。
　Ｓ１５で生活排水タンク１２に生活排水が貯まっていないと判断した場合、Ｓ１７で生活排水タンク１２を介さずに生活排水を水力発電装置６に供給して発電し、その電力で蓄電池１８を充電する。Ｓ１５で生活排水タンク１２に生活排水が貯まっていると判断した場合、Ｓ１６で生活排水タンク１２から生活排水を放出させる。Ｓ１６で生活排水タンク１２から放出された生活排水の位置エネルギーと水需要体４から生活排水タンク１２を介さずに放出された生活排水の位置エネルギーとを利用して、Ｓ１７で水力発電装置６による発電を行い、再び蓄電池１８の残量確認をＳ１１で行う。
　Ｓ１２で蓄電池１８の残量が満タンであった場合、Ｓ１８で浄化装置８とポンプ１０の少なくとも一方の電力需要量（以下、単に電力需要量と記載）の範囲内で最大限、（ａ）太陽光発電装置２０からの電力を浄化装置８とポンプ１０の該少なくとも一方に直接（蓄電池１８を介さずに）供給、（ｂ）水力発電装置６からの電力を浄化装置８とポンプ１０の該少なくとも一方に直接（蓄電池１８を介さずに）供給、の２つを行う。また、この時、生活排水タンク１２が満タンでなければ、満タンになるまで生活排水を生活排水タンク１２に貯める。なお、（ａ）の太陽光発電装置２０からの電力と（ｂ）の水力発電装置６からの電力については、（ａ）の太陽光発電装置２０からの電力を優先的に浄化装置８とポンプ１０の該少なくとも一方に供給する。そして、浄化装置８とポンプ１０の該少なくとも一方の電力需要のうち上記（ａ）の太陽光発電装置２０からの電力及び（ｂ）の水力発電装置６からの電力では満たされない部分に対しては、Ｓ１９で外部電源（電力系統）からの電力を供給する。
　このように制御部２６が蓄電池１８の残量確保優先モードを実行することにより、蓄電池１８の残量を最大限確保することができる。
　幾つかの実施形態に係る制御部２６は、災害時モードを実行可能に構成されている。災害時モードは、外部電源（電力系統）と接続できない場合に実行される。図４は、災害時モードの制御フローである。制御部２６は、災害時モードをスタートすると以下の制御を行う。
　まず、Ｓ２１で、電力需要量の範囲内で最大限、（ａ）太陽光発電装置２０からの電力を浄化装置８とポンプ１０の少なくとも一方に直接（蓄電池１８を介さずに）供給、（ｂ）生活排水タンク１２を介さずに排出された生活排水を利用した水力発電装置６からの電力を、浄化装置８とポンプ１０の該少なくとも一方に直接（蓄電池１８を介さずに）供給、の２つを行う。次に、Ｓ２２で、電力需要量が、（ａ）の太陽光発電装置２０からの電力と（ｂ）の水力発電装置６からの電力とで満たされるかどうか判断する。
　Ｓ２２で、満たされると判断した場合は、Ｓ２３で、太陽光発電装置２０の余剰電力で蓄電池１８を充電し、Ｓ２４で蓄電池１８が満タンかどうか判断する。Ｓ２４で、蓄電池１８が満タンでないと判断した場合、Ｓ２５で太陽光発電装置２０の余剰電力でさらに蓄電池１８を充電し、再びＳ２４で蓄電池１８が満タンになったかどうか判断する。Ｓ２４で蓄電池１８が満タンであると判断した場合、Ｓ２６で生活排水タンク１２が満タンかどうか判断する。Ｓ２６で生活排水タンク１２が満タンでないと判断した場合、Ｓ２７で生活排水タンク１２に生活排水を貯め、再びＳ２６で生活排水タンク１２が満タンかどうか判断する。Ｓ２６で生活排水タンク１２が満タンであると判断した場合、Ｓ２８で、太陽光発電装置２０の余剰電力の逃げ場を確保するためにクローズド循環系で生活用水の循環を行う。
　Ｓ２２で満たされないと判断した場合、Ｓ２９で生活排水タンク１２に生活排水が貯まっているかどうか判断する。Ｓ２９で生活排水タンク１２に生活排水が貯まっていると判断した場合、Ｓ３０で生活排水タンク１２の生活排水を放出し、該生活排水の位置エネルギーを利用した水力発電装置６の発電電力を、浄化装置８とポンプ１０の少なくとも一方に供給する。そして、それでも電力需要量が満たされない場合には、Ｓ３１で蓄電池１８に充電されている電力を浄化装置８とポンプ１０の少なくとも一方に供給する。Ｓ２９で生活排水タンク１２に水が貯まっていないと判断した場合は、Ｓ３１で蓄電池１８に充電されている電力を浄化装置８とポンプ１０の少なくとも一方に供給する。
　幾つかの実施形態に係る制御部２６は、電気料金低減モードを実行可能に構成されている。図５は、電気料金低減モードの制御フローである。制御部２６は、電気料金低減モードをスタートすると以下の制御を行う。
　Ｓ４１で、現在の時刻、現在の電気料金単価を確認する。次に、Ｓ４２で電気料金単価の高い時間帯を認識する（該時間帯を入力するか、電気契約内容から参照する）。そして、Ｓ４３で電気料金単価の高い時間が何時間あるかを確認する。Ｓ４４で、電気料金単価の高い時間帯の電気需要量予想を確認する。Ｓ４５で、電気料金単価の高い時間帯の水需要量予想、水力発電量予想を確認する。Ｓ４６で電気料金単価の高い時間帯の太陽光発電量予想を確認する。Ｓ４７で、蓄電池１８の放電と水力発電装置６の発電（生活排水タンク内の生活排水を利用した発電を除く）のみで上記電気料金の高い時間帯の電力需要量を満たせるかどうか（系統電力が不要かどうか）判断する。
　Ｓ４７で電力需要量を満たせると判断した場合は、Ｓ４８で上記電気料金の高い時間帯より前に蓄電池１８の充電を完了させる。Ｓ４７で電力需要量を満たせないと判断した場合は、Ｓ４９で、生活排水タンク１２からの生活排水の放出に伴う水力発電装置６の発電を更に行えば上記電気料金の高い時間帯の電力需要量を満たせるかどうか（系統電力が不要かどうか）、を判断する。Ｓ４９で電力需要量を満たせると判断した場合は、Ｓ５０で上記電気料金の高い時間帯より前に蓄電池１８及び生活排水タンク１２を満タンにする。Ｓ４９で電力需要量を満たせないと判断した場合は、Ｓ５１で上記電気料金が高い時間帯より前に蓄電池１８及び生活排水タンク１２を満タンにした上で、電力需要量のうち満たされない部分に対しては、外部電源（電力系統）から電力を供給する。
　このように制御部２６が電気料金低減モードを実行することにより、時間帯による電気料金の差を考慮して、太陽光発電装置２０、水力発電装置６、蓄電池１８、生活排水タンク１２を効率的に活用し、電気料金を低減することが可能となる。
　次に、上述の電力需要量予想、水需要量予想、水力発電量予想、太陽光発電量予想の算出フローについて図６を用いて説明する。以下の算出は、制御部２６（図１参照）によって行われる。
　まず、電力需要量予想の算出方法について図６（Ａ）を用いて説明する。Ｓ６１で天気予報より天候／気温／湿度からなる、当日を含む今後１週間分の天気予報情報セットを確認する。次に、Ｓ６２で、不図示のデータベースを参照して、過去に該データベースに時々刻々と記録された天候／気温／湿度からなる天気実績情報とＳ６１で確認した今後１週間分の天気予報情報セットとをパターンマッチングし、該天気予報情報セットに最も類似する１週間分の天気実績情報を選択する。次に、Ｓ６３において、Ｓ６２で選択した１週間分の天気実績情報に対応する１週間分の日・時間別電力使用量実績を上記データベースから抽出し、電力需要量予想として出力する。なお、Ｓ６２で選択した１週間分の天気実績情報において、今後１週間分の天気予報情報セットと天気の傾向が一致しない日がある場合には、Ｓ６３において、該一致しない日の電気需要量予想を補正してから出力してもよい。補正の方法としては、例えば、該一致しない日の天気予報情報に類似する天気実績情報を上記データベースから選択し、該天気実績情報に対応する日の時間別電力使用量実績をその日の電力需要量予想として出力してもよい。
　次に、水需要量予想と水力発電量予想の算出方法について図６（Ｂ）を用いて説明する。Ｓ７１で天気予報より天候／気温／湿度からなる、当日を含む今後１週間分の天気予報情報セットを確認する。次に、Ｓ７２で、不図示のデータベースを参照して、過去に該データベースに時々刻々と記録された天候／気温／湿度からなる天気実績情報とＳ７１で確認した今後１週間分の天気予報情報セットとをパターンマッチングし、該天気予報情報セットに最も類似する１週間分の天気実績情報を選択する。次に、Ｓ７３において、Ｓ７２で選択した１週間分の天気実績情報に対応する１週間分の日・時間別水使用量実績及び水力発電量実績を上記データベースから抽出し、水需要量予想及び水力発電量予想として出力する。なお、Ｓ７２で選択した１週間分の天気実績情報において、今後１週間分の天気予報情報セットと天気の傾向が一致しない日がある場合には、Ｓ７３において、該一致しない日の水需要量予想及び水力発電量予想を補正してから出力してもよい。補正の方法としては、例えば、該一致しない日の天気予報情報に類似する天気実績情報を上記データベースから選択し、該天気実績情報に対応する日の時間別水使用量実績及び水力発電量実績をその日の水需要量予想及び水力発電量予想として出力してもよい。
　まず、太陽光発電量予想の算出方法について図６（Ｃ）を用いて説明する。Ｓ８１で天気予報より天候／気温／湿度からなる、当日を含む今後１週間分の天気予報情報セットを確認する。次に、Ｓ８２で、不図示のデータベースを参照して、過去に該データベースに時々刻々と記録された天候／気温／湿度からなる天気実績情報とＳ８１で確認した今後１週間分の天気予報情報セットとをパターンマッチングし、該天気予報情報セットに最も類似する１週間分の天気実績情報を選択する。次に、Ｓ８３において、Ｓ８２で選択した１週間分の天気実績情報に対応する１週間分の日・時間別太陽光発電量実績を上記データベースから抽出し、太陽光発電量予想として出力する。なお、Ｓ８２で選択した１週間分の天気実績情報において、今後１週間分の天気予報情報セットと天気の傾向が一致しない日がある場合には、Ｓ８３において、該一致しない日の太陽光発電量予想を補正してから出力してもよい。補正の方法としては、例えば、該一致しない日の天気予報情報に類似する天気実績情報を上記データベースから選択し、該天気実績情報に対応する日の時間別太陽光発電量実績をその日の太陽光発電量予想として出力してもよい。
　以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではない。例えば上述した実施形態を組み合わせても良く、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
　本発明の少なくとも一実施形態は、公共の上水道網とは別に、特定の建物を対象として構築される生活用水循環システムにおいて好適に用いることが出来る。
２　生活用水循環システム
４　水需要体
６　水力発電装置
８　浄化装置
１０　ポンプ
１２　生活排水タンク
１４　通知手段
１６　生活用水タンク
１８　蓄電池
２０　太陽光発電装置
２２　手動発電機
２４　選択部
２６　制御部
　２６Ａ　水需要量予想部
　２６Ｂ　電力需要量予想部
　２６Ｃ　水力発電量予想部
　２６Ｄ　太陽光発電量予想部
　２６Ｅ　蓄電池残量読込部
　２６Ｆ　生活排水タンク残量読込部
　２６Ｇ　電力供給源制御部
　２６Ｈ　蓄電池充電源制御部
　２６Ｉ　モード選択部

Claims (11)

  1. 　少なくとも１つの建物を対象として構築される生活用水循環システムであって、
    　水需要体から排出される生活排水の位置エネルギーを利用して発電する水力発電装置と、
    　前記水力発電装置の下流側に設けられ、前記生活排水を浄化して生活用水を生成する浄化装置と、
    　前記浄化装置によって生成された生活用水を前記水需要体に供給するためのポンプと、
    を有し、
    　前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方には、前記生活排水の位置エネルギーを利用して前記水力発電装置から得られる電力が供給される生活用水循環システム。
  2. 　前記水力発電装置よりも上方に設けられ、前記水需要体から排出される生活排水を前記水力発電装置に供給する前に貯留可能な生活排水タンクを更に有する請求項１に記載の生活用水循環システム。
  3. 　前記生活排水タンクは、前記少なくとも１つの建物における複数の階にそれぞれ設けられる請求項２に記載の生活用水循環システム。
  4. 　災害時に前記複数の階における上方の階での排泄を前記水需要体に促すための通知を行う通知手段を更に有する請求項３に記載の生活用水循環システム。
  5. 　前記ポンプによって前記水需要体に供給される生活用水を、前記水需要体に使用される前に貯留可能な生活用水タンクを更に有する請求項１～４のいずれか１項に記載の生活用水循環システム。
  6. 　前記生活用水タンクは、前記少なくとも１つの建物における複数の階にそれぞれ設けられる請求項５に記載の生活用水循環システム。
  7. 　前記水力発電装置から得られる電力によって充電可能な蓄電池を更に有し、
    　前記浄化装置と前記ポンプの少なくとも一方は、前記蓄電池に充電されている電力が供給される請求項１～６のいずれか１項に記載の生活用水循環システム。
  8. 　更に、太陽光発電装置を備え、
    　前記蓄電池は、前記太陽光発電装置から得られる電力によって充電可能に構成される請求項７に記載の生活用水循環システム。
  9. 　前記蓄電池を充電するための手動発電機を更に有する請求項７又は８に記載の生活用水循環システム。
  10. 　前記水力発電装置よりも上方に設けられ、前記水需要体から排出される生活排水を前記水力発電装置に供給する前に貯留可能な生活排水タンクと、
    　太陽光発電装置と、
    　前記水力発電装置及び前記太陽光発電装置から得られる電力によって充電可能な蓄電池と、
    　前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方に供給する電力の供給源を、前記水力発電装置、前記太陽光発電装置、前記蓄電池、電力系統の少なくとも１つから選択する選択部と、
    　前記選択部による前記供給源の選択を制御する制御部と、
    を更に有し、
    　前記制御部は、前記生活用水の需要量予想、前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方を駆動するための電力の需要量予想、前記水力発電装置の発電量予想、前記太陽光発電装置の発電量予想、前記蓄電池の残量、前記生活排水タンクの残量、の少なくとも１つに基づいて、前記選択部による前記供給源の選択を制御する請求項１に記載の生活用水循環システム。
  11. 　前記選択部は、前記蓄電池を充電するための電力の供給源を、前記水力発電装置、前記太陽光発電装置、電力系統の少なくとも１つから選択するよう構成され、
    　前記制御部は、前記生活用水の需要量予想、前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方を駆動するための電力の需要量予想、前記水力発電装置の発電量予想、前記太陽光発電装置の発電量予想、前記蓄電池の残量、前記生活排水タンクの残量、の少なくとも１つに基づいて、前記選択部による前記蓄電池を充電するための電力の供給源の選択を制御する請求項１０に記載の生活用水循環システム。
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