JP3902386B2 - 水処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、プール、浴場の浴槽といった大型の水槽から、ビルの屋上などに配置される給水槽、一般家庭用の浴槽といった小型の水槽まで、種々の水槽に貯留された被処理水を滅菌処理することができる、新規な水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば屋内外に設置されたプール、あるいは旅館の浴場や公衆浴場における浴槽などは、その水質を維持するために定期的に、いわゆる（サラシ粉、高度サラシ粉）や次亜塩素酸ソーダ（ＮａＣＩＯ）の水溶液を投入して滅菌処理をする必要がある。
しかし従来は、この作業を、プールや浴場の従業者などが手作業で行っており、しかもカルキや次亜塩素酸ソーダの水溶液は刺激性を有するため、とくに営業時間内に投入する際には十分に注意しながら作業を行わねばならないなど、処理をするのに大変な労力を要するという問題があった。
【０００３】
またとくにカルキは固形粉末であるため、投入後、溶解して濃度が均一になるまでに時間を要し、その間、プールや浴槽を使用できないという問題もあった。また、ビルの屋上などに配置される給水槽や、あるいは一般家庭用の浴槽の場合は、水道水中に含まれる塩素イオンの滅菌力のみに頼っているのが現状であり、とくに給水槽の場合には、内部に藻が繁殖するなどして水質が悪化することが１つの社会問題ともなっている。
【０００４】
また、一般家庭用の浴槽の場合は通常、ほぼ１〜２日ごとに水を入れ替えるため水質の点で問題はないように思われがちであるが、浴槽に接続されたボイラー内は頻繁に清掃できないために雑菌やかびなどが繁殖しやすく、やはり水質の悪化が懸念される。
【０００５】
この発明の目的は、上記のような種々の水槽に貯留された被処理水を、簡単かつ効率的に滅菌処理することができる、新規な水処理装置を提供することにある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本願出願人は、上述のような各水槽に貯留された被処理水を電解槽に導き、電気化学反応により滅菌処理する水処理装置を発明した。
この発明した水処理装置では、電極を有する電解槽へ被処理水を供給し、被処理水に対して電気化学反応（いわゆる電気分解）を施す。施された電気化学反応により、次亜塩素酸イオン、塩素ガス、ＨＣＩＯ等が発生し、それらが被処理水に溶けることによって、被処理水が滅菌されるようになっている。
【０００７】
このように電解槽を用い、電気化学反応により滅菌をする水処理装置においては、電解槽内の被処理水の水位を一定範囲に制御すべく、水槽内の水位をフロートスイッチ等を利用して検知し、電解槽への被処理水の流入量を調整している。
【０００８】
ところが、フロートスイッチが故障したり、制御装置が誤動作等すると、電解槽内の水位を一定範囲に制御できなくなり、被処理水が電解槽から溢れ出す問題があった。
【０００９】
被処理水が漏れ出すと、短絡や漏電の心配がある。とくに、被処理水には高濃度の含塩素化合物が含まれているので、腐食の問題も懸念され、このような課題を解決するような水処理装置にする必要があった。
この発明は、上述のような課題を解決し、安全かつ良好に滅菌処理をすることのできる新規な水処理装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１に記載の発明は、被処理水を貯留する水槽と、当該水槽から導入された被処理水を電気化学反応によって滅菌する電解槽と、前記被処理水を水槽から電解槽に導入し、かつ滅菌処理後に水槽に還流させる水処理経路とを備えた水処理装置において、前記電解槽は、電解槽内の水位が所定の水位を超えた場合に、余剰処理水を外部へ排出する排水経路を有しており、当該排水経路は、所定水位を超えた余剰水のみが流れ出し、電解槽上部内のガスが漏れないように、一方の端部が電解槽の被処理水中で開口した逆U字型に屈曲形成され、オーバーフロー水がサイフォン作用を起こさないように前記逆U字部分の頂部を前記電解槽の上端開口より上方に位置させたことを特徴とする水処理装置である。
【００１１】
請求項２の発明は、被処理水を貯留する水槽と、当該水槽から導入された被処理水を電気化学反応によって滅菌する電解槽と、前記被処理水を水槽から電解槽に導入し、かつ滅菌処理後に水槽に還流させる水処理経路とを備えた水処理装置において、前記電解槽は、電解槽内の水位が所定の水位を超えた場合に、余剰処理水を外部へ排出する排水経路を有しており、当該排水経路は、所定水位を超えた余剰水のみが流れ出し、電解槽上部内のガスが漏れないように、一方の端部が電解槽の被処理水中で開口した逆U字型に屈曲形成され、前記排水経路を通じて、オーバーフローした被処理水の有無を検知する溢水検知手段を有し、溢水検知手段の信号に基づいて、被処理水のオーバーフローを検知したら報知動作を行うことを特徴とする水処理装置である。
【００１５】
請求項１の構成によれば、フロートスイッチの故障等により、電解槽の被処理水の水位を所定水位に維持できなくなった場合でも、所定の水位を超えた被処理水は排水経路へオーバーフローさせ、ドレン口へ送られるようになる。従って、溢れた被処理水による短絡や漏電などのおそれを最小限に抑えることができる。
【００１６】
排水経路を逆U字形状に屈曲させ、一方の端部を電解槽の被処理水中に開口することによって、排水経路は一方端が常に被処理水にて閉ざされるので、電気分解で発生した水素ガスなどが、排水経路に漏洩することがない。これにより、ガスが不所望に排水経路を通じてドレン口に流入するおそれがなく、安全性をより一層向上させることができるようになる。
【００１７】
排水経路の逆U字形部分の頂部が電解槽の上端開口より上方に位置するようにすることによって、オーバーフロー水がサイフォン作用を起こさない。従って、所定水位を超えた余剰水のみ排水でき、サイフォン作用によって不必要に大量の被処理水が排出されるのを防止できる。
【００１９】
また、請求項２の構成によれば、被処理水が排水経路を通じて、オーバーフローするとブザー等により報知されるようになる。ユーザーは報知動作を確認することにより、電解槽の水位制御の故障に気づき、装置を停止させたり、故障箇所を応急修理するなど適切な処置を迅速に行うことができるようになり、万一の水位制御の故障による被害を最小限度に留めることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。図１は、この発明の一実施形態にかかる水処理装置１を、プールや浴場の浴槽などの大型の水槽２に組みこんだ構造を簡略化して示す図である。
【００２１】
図に見るように水槽２には、砂ろ過のためのフィルター２１を組みこんだ、循環ポンプ２２によって多量の被処理水Ｗを常時、図中二重実線の矢印で示す方向に循環させるための主循環経路２０が設置されており、水処理装置１の水処理経路１０は、図中実線の矢印で示すように、上記主循環経路２０の、フィルター２１より下流側の分岐点Ｊ１から分岐して、複数枚の電極板１１０…からなる電極組１１と、微細気泡除去用のフィルター１２とを内蔵した、電解槽を兼ねる気液分離槽１３を経たのち、上記分岐点Ｊ１より下流側の合流点Ｊ２で、再び上記主循環経路２０に合流するように接続されている。
上記水処理経路１０の、分岐点Ｊ１から気液分離槽１３に至る途上には順に、開閉弁Ｂ１、流量調整のための調整弁Ｂ２、流量計Ｓ１、電磁弁Ｂ３、および被処理水をろ過して有機物などを除去するためのフィルター１４が配置されている。
【００２２】
また電磁弁Ｂ３とフィルター１４との間には、被処理水の水圧を測定するための圧力計Ｓ３が接続されている。
【００２３】
この圧力計Ｓ３と前記流量計Ｓ１とは主に、主循環経路２０から水処理経路１０への被処理水の供給が何らかの原因でストップしたり減少したりして、気液分離槽１３内の水位が所定量以上に低下した際に、電極組１１や、後述する送出用ポンプＰ１への通電を停止して運転を停止することで、これらの部材の破損を未然に防止するために設けられている。
【００２４】
水処理経路１０の、気液分離槽１３から合流点Ｊ２に至る途上には順に、気液分離槽１３内から被処理水を送出することで、被処理水Ｗを水処理経路１０内で循環させるためのための送出用ポンプＰ１、流量計Ｓ４、逆流防止のための逆止弁Ｂ７、流量調整のための調整弁Ｂ８、Ｂ９、および開閉弁Ｂ１０が配置されており、また流量計Ｓ４と逆止弁Ｂ７との間には被処理水の水圧を測定するための圧力計Ｓ５が接続されている。
【００２５】
この圧力計Ｓ５と上記流量計Ｓ４とは主に、水処理経路１０から主循環経路２０への被処理水の還流が何らかの原因でストップしたり減少したりして、気液分離槽１３内の水位が所定量以上に上昇した際に、気液分離槽１３の空気導入口１３１aなどから水が溢れるのを防止すべく、開閉弁Ｂ１、Ｂ１０を閉じて、水処理経路１０を主循環経路２０から遮断するために設けられている。
【００２６】
気液分離槽１３は、図２にも示すように、その主体をなす箱状の槽本体１３０と、この槽本体１３０の上部開口１３０cを塞いで気液分離槽１３の上面部を構成する大蓋体１３１とで構成されており、このうち槽本体１３０内は、前述した微細気泡除去用のフィルター１２によって、２つの気液分離領域１３０ａ、１３０bに区画されている。
【００２７】
そしてこの２つの気液分離領域１３０ａ、１３０bのうち、最上流側の気液分離領域１３０ａ内に、前述した複数枚の電極板からなる電極組１１が配置されて、気液分離槽１３が、電気化学反応のための電解槽として兼用されている。
また最下流側の気液分離領域１３０ｂの底部には、被処理水の送出口１３０ｄが形成されており、この送出口１３０ｄからの、水処理経路１０の後半部分を形成する配管１０１上に、前述した送出用ポンプＰ１が配置されている。
【００２８】
一方、上記気液分離槽１３内の、各気液分離領域１３０ａ、１３０ｂにおける被処理水Ｗの水面より上側で、かつフィルター１２の上辺より上側には、大蓋体１３１との間に隙間が形成されており、それによって気液分離槽１３内に、図中一点鎖線の矢印で示すように、上記各気液分離領域１３０ａ、１３０ｂに亘るガス流通路１３ａが形成されている。
【００２９】
また大蓋体１３１のうち、水流に対するフィルター１２の抵抗の影響で、図に見るようにその水位が最も低くなり、それによって水面上に十分な空間のある、最下流側の気液分離領域１３０bの直上位置には、フィルター１２で被処理水Ｗから分離された、微細気泡に起源するガスを槽外へ強制的に排出するための、吸い込み型のブロアＦ１を途中に配置した排気管Ｆ２が接続されており、一方、最上流側の気液分離領域１３０ａの直上位置には、上記ブロアＦ１によって、槽外へ排出されるガスに代えて、槽内に空気を導入するための、空気導入口１３１ａが形成されているとともに、水処理経路１０の前半部分を形成する配管１００が接続されている。
【００３０】
また、大蓋体１３１にはフィルター１２を保持した小蓋体１３２が、大蓋体から分離可能な状態で配置されている。この小蓋体１３２はフィルター１２のメンテナンスを行うときに利用される。小蓋体１３２と大蓋体の間は図示しないシール部材が設けられていて、隙間から被処理水やガスが漏れないようにシールされている。
【００３１】
また、大蓋体１３１の略中央位置には、気液分離領域１３０ａ内の水位を一定範囲に制御する水位制御手段としてのフロートスイッチＳＷが、その水位検知部ＳＷ１を、気液分離領域１３０ａ内に挿入するように配置されている。
【００３２】
フロートスイッチＳＷは、水位検知部ＳＷ１で検知した、最上流側の気液分離領域１３０ａ内の、被処理水Ｗの水位を検知して、開閉弁Ｂ１の開閉や、調整弁Ｂ２による流量の調整を行うことで、槽１３への被処理水の流入量を調整し、それによって、当該領域１３０ａの被処理水Ｗの水位を所定水位に制御するものである。
【００３３】
さらに、気液分離槽の最上流側の側壁には、オーバーフローした被処理水を排水する排水管３０が接続されている。
この排水管３０は側面視逆Ｕ字形状に屈曲形成されており、一方の端部３０aが図示しないドレン口に接続され、他方の端部３０bが気液分離槽の側壁であって、被処理水に水没する位置に接続されている。他方の端部３０bは常に被処理水に水没しているので、被処理水Ｗから分離され槽上部空間に漂っている、微細気泡に起源するガス等が排水管３０へ侵入するのを防いでいる。
【００３４】
また、排水管３０は、逆Ｕ字部分の内面における下側頂部（図２のＡ）がフロートスイッチＳＷで制御される所定水位時の水面より若干上方に位置し、かつ、気液分離槽１３の上端開口１３０cより下方に位置するように配設されている。フロートスイッチＳＷや開閉弁Ｂ１、調整弁Ｂ２の動作不良、制御装置の故障等によって、気液分離槽１３に流入する被処理水の流入量が調節できなくなり、気液分離槽１３の被処理水Ｗの水位を所定水位に制御不能になった場合は、所定水位を超えて流入する被処理水は、気液分離槽１３の上端開口１３０cから溢れる前に排水管３０へオーバーフローし、図示しないドレン口へ排出されるようになる。
【００３５】
排水管３０の逆Ｕ字部分内面における上側頂部（図２のＢ）は、気液分離槽１３０の上端開口１３０cより上方位置になるように配設されているので、オーバーフロー水がサイフォン作用を起こさない。これにより、所定水位を越えた余剰水のみ排水でき、サイフォン作用によって不必要に大量の被処理水が排出されるのを防止できる。
【００３６】
配管１００から気液分離槽１３に流入する被処理水の最大流入量に比べて、排水管３０が処理できるオーバーフロー水の排水量が多くなるように排水管３０の断面積を大きくしても、サイフォン作用を防止できる。
【００３７】
また、排水管３０の一方端３０aの近傍には、排水管内に被処理水がオーバーフローしてきたことを検知する溢水検知手段３９が設けられている。溢水検知手段３９は図３に示すように、例えば、マイクロスイッチ３６と排水管３０内に挿入された水受板３７とからなり、排水管３０内にオーバーフローした被処理水が流れ込んでくると、被処理水の流入圧力で水受板が押し下げられることにより、マイクロスイッチ３６がＯＮし、溢水の検知が行われる。３８は、水受板３７と排水管の隙間を塞ぐシール材である。
【００３８】
溢水検知手段３９が、被処理水のオーバーフローを検知すると、図示しないブザーや表示部等に通電され、ユーザーに報知される。
水位制御の故障により、排水管３０内に被処理水がオーバーフローしていることは、外部からは容易に察知することができなかったが、本願では被処理水がオーバーフローするとブザーや表示部等により報知されるようになる。ユーザーは報知動作を確認することにより、気液分離槽１３の水位制御の故障に気づき、装置を停止させたり、故障箇所を応急修理するなど適切な処置を迅速に行うことができるようになり、万一の水位制御の故障による被害を最小限度に留めることができる。
【００３９】
尚、図示しないが、上記気液分離槽１３の下側に、漏れた被処理水の受け皿を配置させてもよい。万が一、気液分離槽１３で水漏れが発生したとしても、漏れた被処理水による短絡や漏電などのおそれを、最小限に抑えることができる。
【００４０】
電極組１１を構成する電極板１１０としては、例えばチタン（Ｔｉ）製の基板の表面全面に金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金−イリジウム（Ｐｔ−Ｉｒ）などの貴金属の薄膜を、めっき法や焼成処理によってコーティングしたものなどが使用される。
【００４１】
微細気泡除去用のフィルター１２や、有機物等を除去するフィルター１４としては、いずれも天然あるいは化学繊維製の不織布などが使用される。
中でも特に微細気泡除去用のフィルター１２としては、当該フィルター１２が、電極組１１による電気化学反応の直後に配置されるため、ポリプロピレン繊維などの、電気化学反応によって発生する含塩素化合物や活性酸素等に対して十分な耐性を有する繊維で形成され、しかも微細気泡を容易に透過させないために、目の細かい不織布が好適に使用される。
【００４２】
上記各部を備えた水処理装置１を用いて、水槽２内の被処理水Ｗを滅菌処理するには、まず通常どおり循環ポンプ２３を作動させて、主循環経路２０内を、図１に二重実線の矢印で示すように多量の被処理水Ｗを常時、循環させながら、送出用ポンプＰ１を作動させるとともに、開閉弁Ｂ１、Ｂ１０を開く。
そうすると、主循環経路２０内を循環している被処理水Ｗの一部が、主に主循環経路２０の内圧と、大気圧下にある気液分離槽１３との圧力差によって水処理経路１０内に流入して、まず調整弁Ｂ２を通って流量が調整され、ついで流量計Ｓ１で流量が、残留塩素センサー（図示せず）で残留塩素濃度が、そして圧力計Ｓ３で水圧が、それぞれ測定されたのち、フィルター１４に送られて有機物などが除去される。上記調整弁Ｂ２による流量の調整は、流量計Ｓ１の測定流量に応じて調整される。
【００４３】
つぎに被処理水は、気液分離槽１３の最上流側の気液分離領域１３０ａに送られて、当該領域１３０ａ内で、図示しない残留塩素センサーによって測定された残留塩素濃度の測定結果などに基づいて電極組１１に通電することで、電気化学反応によって滅菌処理されたのち、フィルター１２を透過して下流側の気液分離領域１３０ｂに順次、送られて行く間に、前記の機構によって微細気泡が除去されて、見た目もきれいな澄んだ状態とされる。
【００４４】
またこの際に被処理水から除去された、微細気泡に起源するガスは、ブロアＦ１を運転することで発生する、空気導入口１３１ａから吸い込み口１３１ｂへ流れる空気の流れに乗って気液分離槽１３内から除去され、排気管Ｆ２を通って、図中黒矢印で示すように室外や排気口など（図示せず）へ排出される。
【００４５】
一方、滅菌処理が完了し、微細気泡が除去された被処理水は、送出用ポンプＰ１の働きによって、最下流側の気液分離領域１３０dから、その底部に設けた送出口１３０ｄを通って槽外に送出され、流量計Ｓ４、逆止弁Ｂ７、調整弁Ｂ８、Ｂ９、および開閉弁Ｂ１０を通って合流点Ｊ２で主循環経路２０に戻され、水槽２に還流される。
【００４６】
上記各部を備えた水処理装置１は、実際には、図４に示すように上記各部やそれを駆動するための電源装置３１、制御装置（シーケンサー）３２、気液分離槽１３、ブレーカ３３等を、適当な大きさのキャビネット３４内に配置するとともに、上記各部のうちポンプ類、フィルター類、圧力計等の、定期的な、あるいは不定期のメンテナンスを行う必要がある部材をキャビネット３４外に配置するなどしてユニット化した状態で、プールなどの設備内に設置される。
【００４７】
キャビネット３４は一方の側面にメンテナンス用の開口が設けられた箱体で形成されていて、前記メンテナンス用開口には横開き式の扉３５が設けられている。キャビネット３４内の上段位置には、制御装置３２、ブレーカー３３、電源装置３１及び、図示しない計器類や操作スイッチ等が配設されている、そして、下段位置には、気液分離槽１３がそのフィルター１２が配置されている側を扉３５側に、電極が配置されている側を奥側にして配設されている。
【００４８】
気液分離槽１３においては、電極１１に比べてフィルター１２の方がメンテナンスを必要とする頻度が高く、気液分離槽１３におけるフィルター１２側をキャビネット２４の扉３５側に配置することにより、メンテナンスにおける作業性を向上させることができる。
この発明は、以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる水処理装置を簡略化して示す図。
【図２】上記水処理装置の要部である、気液分離槽の概略断面図。
【図３】溢水検知手段の構造を示す部分断面図。
【図４】本発明の各部をキャビネットに配置した概略断面図。
【符号の説明】
１ 水処理装置
１３ 電解槽（気液分離槽）
３０ 排水経路
ＳＷ 水位制御手段

Claims (2)

1. 被処理水を貯留する水槽と、当該水槽から導入された被処理水を電気化学反応によって滅菌する電解槽と、前記被処理水を水槽から電解槽に導入し、かつ滅菌処理後に水槽に還流させる水処理経路とを備えた水処理装置において、
   前記電解槽は、電解槽内の水位が所定の水位を超えた場合に、余剰処理水を外部へ排出する排水経路を有しており、当該排水経路は、所定水位を超えた余剰水のみが流れ出し、電解槽上部内のガスが漏れないように、一方の端部が電解槽の被処理水中で開口した逆 U 字型に屈曲形成され、オーバーフロー水がサイフォン作用を起こさないように前記逆 U 字部分の頂部を前記電解槽の上端開口より上方に位置させたことを特徴とする水処理装置。
2. 被処理水を貯留する水槽と、当該水槽から導入された被処理水を電気化学反応によって滅菌する電解槽と、前記被処理水を水槽から電解槽に導入し、かつ滅菌処理後に水槽に還流させる水処理経路とを備えた水処理装置において、
   前記電解槽は、電解槽内の水位が所定の水位を超えた場合に、余剰処理水を外部へ排出する排水経路を有しており、当該排水経路は、所定水位を超えた余剰水のみが流れ出し、電解槽上部内のガスが漏れないように、一方の端部が電解槽の被処理水中で開口した逆 U 字型に屈曲形成され、
   前記排水経路を通じて、オーバーフローした被処理水の有無を検知する溢水検知手段を有し、
   溢水検知手段の信号に基づいて、被処理水のオーバーフローを検知したら報知動作を行うことを特徴とする水処理装置。

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