WO2013057893A1

WO2013057893A1 - 水質浄化システム

Info

Publication number: WO2013057893A1
Application number: PCT/JP2012/006407
Authority: WO
Inventors: 廣田　達哉
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2013-04-25
Also published as: JP2013086034A; JP5982626B2

Abstract

水質浄化システムは、ポンプと、吸込側配管と吐出側配管とにおいてそれぞれ第１分岐位置、第２分岐位置から分岐させて第１流路、第２流路とし、被処理水、または被処理水の水質を改善した浄水を循環させる循環流路とを備えている。循環流路は、水質改善装置と、一次貯水槽とを有している。さらに水質浄化システムは、第１水路切替部～第４水路切替部と、二次貯水槽と、制御部とを備えている。そして、第１水路切替部～第４水路切替部により被処理水、または浄水が循環流路を循環するか、浄水が二次貯水槽へ流れるかが切替えられる。

Description

水質浄化システム

　本発明は、水質浄化システムに関する。

　井水、河川等の水源から汲み上げた水、または雨水が例えば植物栽培用に散水されるとともに、家庭用の洗濯水、風呂水として利用されるために、これらの水を浄化する小規模水質浄化システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

　従来の水質浄化システムのうちの大多数は、貯水槽に溜められた水の水質を改善する機能を有する、またはフィルタ等により浄化した水を貯水槽内に貯めていた。

　また従来の水質浄化システムでは貯水槽内の水が減ってきた場合、貯水槽に浄化されていない水が追加供給される。このため浄水使用時、貯水槽内の水全体が浄化されている必要があり、貯水槽内の水の浄化中は水が取り出せない、あるいは浄化されていない水を使用しなければならない場合もあった。さらに浄化された処理水である浄水と被処理水とが混合する事により、再び浄水にするまで貯水槽内の水をすべて浄化しなければならず、効率的な処理ができなかった。

　また、フィルタ等により浄化した水が貯水槽内に貯められる場合、フィルタ等の浄化装置を１回通過した水が貯水槽に溜められる。このように浄化装置の１回通過により浄水とされる必要があるため、水質浄化システムは、高機能にする必要があり、大型、かつ高価格になっていた。

　一方市場からは、浄水がいつでも使用でき、より構造がシンプルであり、簡単な施工、且つ設置面積も小さい水質浄化システムが要望されている。

特開２００７－１８５６１５号公報

　本発明は、被処理水の水質を改善する水質浄化システムである。水質浄化システムは、被処理水を吸込側配管により汲み上げ吐出側配管から吐出するポンプと、循環流路とを備えている。循環流路は、吸込側配管と吐出側配管とにおいてそれぞれ第１分岐位置、第２分岐位置から分岐させて第１流路、第２流路とし、第１流路と第２流路とを接続部により接続して構成される。そして循環流路では被処理水、または被処理水の水質を改善した浄水が循環する。循環流路は、被処理水を浄水にする水質改善装置と、水質改善装置を通過した浄水を貯水する一次貯水槽とを有している。さらに水質浄化システムは、吸込側配管において第１分岐位置からポンプに対して離れる位置、吐出側配管において第２分岐位置からポンプに対して離れる位置、第１流路、および第２流路にそれぞれ設けた第１水路切替部、第２水路切替部、第３水路切替部、および第４水路切替部を備えている。また水質浄化システムは、吐出側配管の第２水路切替部からポンプに対して離れた位置に一次貯水槽を出た浄水を溜める二次貯水槽と、ポンプを駆動させるとともに第１水路切替部、第２水路切替部、第３水路切替部、および第４水路切替部を制御する制御部とを備えている。そして、第１水路切替部、第２水路切替部、第３水路切替部、および第４水路切替部により被処理水、または浄水が循環流路を循環するか、浄水が二次貯水槽へ流れるかが切替えられる。

　このような構成の水質浄化システムは第１水路切替部、第２水路切替部、第３水路切替部、および第４水路切替部の制御により、一次貯水槽から二次貯水槽へ送水できる。被処理水は循環流路内において循環し、一時的に一次貯水槽に貯水される。そして水質改善装置により複数回の浄化処理が行われた浄水が、二次貯水槽に送られ貯水される。被処理水のみが浄化処理されるため、浄化効率が向上する。また被処理水は複数回の浄化処理により浄化するため、ポンプ等も小型タイプでよく、各々の装置の設置スペース、および工事の手間も大幅に削減できる。

図１は、本発明の実施の形態１の水質浄化システムの構成を示すブロック図である。図２は、同水質浄化システムのブロック回路図である。図３は、同水質浄化システムの制御部のフローチャートである。図４は、本発明の実施の形態２の水質浄化システムの構成を示すブロック図である。図５は、本発明の実施の形態３の水質浄化システムの構成を示すブロック図である。図６は、同水質浄化システムのブロック回路図である。

　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態では、水質浄化システムにより水質が改善される井戸、河川もしくは池等の水源から汲み出した水、または雨水を、「被処理水」とする。そして、水質が改善されて浄化された被処理水は、「浄水」とする。

　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１の水質浄化システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように被処理水２４の水質を改善する水質浄化システム１は、ポンプ２、循環流路７、第１水路切替部３、第２水路切替部５、第３水路切替部４、第４水路切替部６、フィルタ８、オゾン生成・混合器９、水質センサ１０、一次貯水槽１１、二次貯水槽１３、制御部３２、および水位センサ１２を備えている。

　ここでポンプ２は、被処理水２４（本実施の形態１では井戸水）を吸込側配管２５により汲み上げ、吐出側配管２６から吐出する。循環流路７は、第１流路２９と第２流路３０とを接続部３１により接続して被処理水２４、または被処理水２４の水質を改善した浄水を循環させる。第１流路２９は吸込側配管２５において、第１分岐位置２７から分岐されている。また第２流路３０は吐出側配管２６において、第２分岐位置２８から分岐されている。そして循環流路７は、被処理水２４を浄水にする水質改善装置であるフィルタ８およびオゾン生成・混合器９と、一次貯水槽１１とを有している。水質センサ１０は、浄水の浄化度合いを検出する。一次貯水槽１１は、水質改善装置を通過し浄化された循環流路７内の浄水を貯水する。水位センサ１２は、一次貯水槽１１の水位を検出する。

　第１水路切替部３は、吸込側配管２５において第１分岐位置２７からポンプ２に対して離れる位置に配置されている。第２水路切替部５は、吐出側配管２６において第２分岐位置２８からポンプ２に対して離れる位置に配置されている。第３水路切替部４は、第１流路２９に配置されている。第４水路切替部６は、第２流路３０に配置されている。

　一次貯水槽１１を出た浄水を溜める二次貯水槽１３は、吐出側配管２６の第２水路切替部５からポンプ２に対して離れた位置に配置されている。制御部３２は、ポンプ２を駆動させるとともに第１水路切替部３、第２水路切替部５、第３水路切替部４、および第４水路切替部６を制御する。

　そして第１水路切替部３、第２水路切替部５、第３水路切替部４、および第４水路切替部６により被処理水２４、または浄水が循環流路７を循環するか、浄水が二次貯水槽１３へ流れるかが切替えられる。一次貯水槽１１と二次貯水槽１３とにそれぞれ設けられた水位センサ１２と水位センサ１４とは、実線にて示す所定の低水位ＷＬと、破線にて示す所定の高水位（満水位）ＷＨとの２つの水位を検知する。

　水質浄化システム１の運転開始時は、一次貯水槽１１が空であるので第１水路切替部３、第４水路切替部６が開き、第３水路切替部４、第２水路切替部５が閉じ、ポンプ２の運転が始まる。一次貯水槽１１の水位が高水位ＷＨに達すると、第１水路切替部３、第３水路切替部４、第２水路切替部５、第４水路切替部６の働きにより、一次貯水槽１１の被処理水２４が循環流路７を通って、フィルタ８により濾過される。フィルタ８は、例えば第１フィルタ（図示せず）、第２フィルタ（図示せず）から構成されている。第１フィルタは例えばマンガン砂等を用いた砂濾過フィルタであり、主として被処理水２４中に含まれるマンガン成分、および鉄分を除去する。第２フィルタは例えば活性炭フィルタであり、主として被処理水２４中の臭い成分、および雑菌成分を吸着して除去する。

　次にオゾン生成・混合器９により、被処理水２４中の細菌、およびフィルタ８をすり抜けた微小有機物の分解を行う。なお被処理水２４は、井戸水以外の河川、池、雨水貯留タンクなどから供給される水であってもよい。被処理水２４の種類により、最適な浄化手段を選択すれば、処理できる被処理水２４の種類は大幅に広がる。

　ここで水質改善装置であるオゾン生成・混合器９は、薬液浄化装置、オゾン生成・混合器９、光触媒装置、電気分解装置、および紫外線照射装置のうちの少なくとも一つを用いればよい。すなわち水質改善装置としてオゾン生成・混合器９は必須であり、フィルタ８は必要に応じて付加される。

　通常、被処理水２４には家庭排水の混入等の影響により、多くの有機物が含まれている。ワンパスタイプの浄化方法では、高性能のフィルタ８、または濾過装置により有機物が除去される。しかし高性能のフィルタ８は濾過性能が高いものの、その水路抵抗は非常に大きくなる。そのためポンプ２は大型、高価格、高消費電力となる。

　本発明の実施の形態１では、循環流路７内の被処理水２４は複数回循環して処理する事が可能である為、フィルタ８、およびオゾン生成・混合器９を小型化できる。その結果、水質浄化システム１が安価となるばかりでなく、ポンプ２を小型化することにもつながる。この為、設置スペース、および消費電力も小さくなる。

　更に二次貯水槽１３には、例えば家２０内へ浄水を取り出すための配管２１が接続されている。家２０の中の配管２１には、高圧ポンプ１５とＵＦ（Ultrafiltration　Membrane）膜１６とが備えられている。ＵＦ膜１６は、例えばポリ塩化ビニール、酢酸セルロース、ポリエーテルスルホン、またはポリアクリロニトリルなどから形成される。ＵＦ膜１６の膜モジュール構造は、中空糸型、シート型、スパイラル型、チューブラー型、または回転閉膜型などがある。浄水がＵＦ膜１６により濾過されると、微小な孔径の作用により殺菌され、ウィルス等の極微細な異物が捕獲される。従って浄水中に残留している雑菌、およびウィルスが除かれて飲料用に適した水となる。

　従って水質浄化システム１はＵＦ膜１６により、一次貯水槽１１および二次貯水槽１３の設置場所が高温であっても、二次貯水槽１３内に溜められた浄水が長時間使用されない場合でも、溜められた浄水は再浄化され、飲料用に使用できる。

　図２は、本発明の実施の形態１の水質浄化システムのブロック回路図である。一次貯水槽１１には水位センサ１２、循環流路７には水質センサ１０が設けられている。また二次貯水槽１３内には、水位センサ１４が設置されている。制御部３２は水質センサ１０の出力により、フィルタ８およびオゾン生成・混合器９の駆動時間、第１水路切替部３、第２水路切替部５、第３水路切替部４、および第４水路切替部６のうちの少なくとも一つを制御する。

　図２に示すように水位センサ１２、１４、水質センサ１０の信号、および運転コース入力信号が制御部３２に入力され、制御部３２はポンプ２、第１水路切替部３、第３水路切替部４、第２水路切替部５、第４水路切替部６、オゾン生成・混合器９、および表示部（図示せず）を制御する。運転コースは、「水質センサコース」と「時間運転コース」とが選択できる。「時間運転コース」は、更に「６０分運転コース」、「３０分運転コース」、および「１０分運転コース」の３コースから選択できる。

　図３は、本発明の実施の形態１の水質浄化システムの制御部のフローチャートである。図３に示すようにユーザが「運転コース」を入力すると、二次貯水槽１３の水位が高水位ＷＨに達しているかをチェックする。二次貯水槽１３の水位が低下（使用者が浄水を使用）すると、次に運転してから「満水状態」に一度なっているかをチェックする。一度も「満水状態」になっていない場合、「初めての使用」と認識し、満水になるまで循環浄化工程を続ける。二次貯水槽１３が、満水になっているのであれば「継続使用」と認識し、低水位ＷＬになるまで待機する。

　次に、循環浄化工程を説明する。ポンプ２により被処理水２４である井戸水が汲み上げられるがその際、第１水路切替部３、第３水路切替部４、第４水路切替部６は開いていて、第２水路切替部５は閉じている。循環流路７内の被処理水２４は、水質改善装置であるフィルタ８及びオゾン生成・混合器９により水質が改善される。次に第１水路切替部３、第４水路切替部６が閉じ、第３水路切替部４、第２水路切替部５が開き、被処理水２４がオゾン生成・混合器９により浄化され、一次貯水槽１１に送られる。

　ワンパスタイプの従来の浄化方法であれば、一度の通過時に全ての浄化が行われねばならない。そのため高機能の浄化システムが必要となるが、本発明の水質浄化システム１では、循環流路７内を被処理水２４は複数回循環する。その結果、高性能のフィルタ８及びオゾン生成・混合器９が採用されなくても、十分な浄化能力が得られる。

　水質センサ１０の出力が制御部３２に入力される事により、循環流路７内の被処理水２４の浄化程度が把握される。そして所望の浄化度により停止する「水質センサコース」と、水質センサ１０を用いずに循環浄化時間を決定できる「時間運転コース」とを、ユーザは選択できる。その結果、所望の浄化度の浄水が得られる。

　浄水は第３水路切替部４、第２水路切替部５が開き、第１水路切替部３、第４水路切替部６が閉じてポンプ２が動作する事により、二次貯水槽１３に送水される。その時、オゾン生成・混合器９は停止する。一次貯水槽１１の水位が低水位ＷＬになると、第１水路切替部３、第３水路切替部４、第２水路切替部５、および第４水路切替部６が閉じ、ポンプ２とオゾン生成・混合器９とは停止する。そして二次貯水槽１３が、高水位（満水位）ＷＨになる迄、上記運転は繰り返される。

　（実施の形態２）
　本発明の実施の形態２では、実施の形態１と同じ構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明は省略し、異なる点のみを説明する。図４は、本発明の実施の形態２の水質浄化システムの構成を示すブロック図である。実施の形態１の第１水路切替部３、第３水路切替部４、第２水路切替部５、第４水路切替部６に代えて、三方弁１７、１８が用いられている。

　運転開始時、三方弁１７が開き被処理水２４が汲み上げられる。三方弁１７、１８の制御により浄水は、浄化中は循環流路７ａ内において循環し、浄化後は二次貯水槽１３に送水される。前述の実施の形態１と同様に、二次貯水槽１３が高水位（満水位）ＷＨになる迄、上記運転は繰り返される。

　本発明の実施の形態２の水質浄化システム１ａでは、配管構成上は実施の形態１の水質浄化システム１と大きく変わらないが、三方弁１７、１８の個数は第１水路切替部３、第３水路切替部４、第２水路切替部５、第４水路切替部６の個数より少なく、より配管構成がシンプルかつ制御用の配線が少なくなる。

　（実施の形態３）
　本発明の実施の形態３では、実施の形態１と同じ構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明は省略し、異なる点のみを説明する。図５は、本発明の実施の形態３の水質浄化システムの構成を示すブロック図、図６は同水質浄化システムのブロック回路図である。図５に示すように水質浄化システム１ｂは、本発明の実施の形態１の水質浄化システム１において一次貯水槽１１をなくした構成である。また水質浄化システム１ｂは、オゾン生成・混合器９を挟んで循環流路７ｂに水位センサ２２と水位センサ２３とが配置されている。一次貯水槽１１の代わりに循環流路７ｂが、一次貯水槽１１の役割を果たす。

　二次貯水槽１３に浄化後の浄水は、循環流路７ｂ内に空気が入ってこなければ送水できない。しかし、フィルタ８に接続した空気流入用バルブ１９を開く事により空気が流入し、浄水は送水される。このように循環流路７に、空気を取り込むための空気流入用バルブ１９が循環流路７ｂの最上部に設けられている。水位センサ２２と水位センサ２３とは、例えば電極式の水位検出センサであり、循環流路７ｂ内の水位を検出する。水位センサ２２、２３の信号を、制御部３２に入力する事によりポンプ２がエア噛等の不具合を起こす事はない。

　図６は、本発明の実施の形態３の水質浄化システムのブロック回路図である。図６に示すように水位センサ１２、１４、２２、２３、水質センサ１０の信号、および運転コース入力信号が制御部３２に入力され、制御部３２がポンプ２、第１水路切替部３、第３水路切替部４、第２水路切替部５、第４水路切替部６、オゾン生成・混合器９、および表示部（図示せず）を制御する。

　このように本発明の実施の形態３の水質浄化システム１ｂは、一次貯水槽１１をなくすことができる。これにより、更に水質浄化システム１ｂの設置面積が小さくなる。

　本発明の水質浄化システムは、井水、河川の水、または雨水等の水質を改善可能とする。そのため、小規模施設に使用される水質浄化システムとして有用である。

　１，１ａ，１ｂ　　水質浄化システム
　２　　ポンプ
　３　　第１水路切替部
　４　　第３水路切替部
　５　　第２水路切替部
　６　　第４水路切替部
　７，７ａ，７ｂ　　循環流路
　８　　水質改善装置（フィルタ）
　９　　水質改善装置（オゾン生成・混合器）
　１０　　水質センサ
　１１　　一次貯水槽
　１２，１４，２２，２３　　水位センサ
　１３　　二次貯水槽
　１５　　高圧ポンプ
　１６　　ＵＦ膜
　１７，１８　　三方弁
　２０　　家
　２１　　配管
　２４　　被処理水
　２５　　吸込側配管
　２６　　吐出側配管
　２７　　第１分岐位置
　２８　　第２分岐位置
　２９　　第１流路
　３０　　第２流路
　３１　　接続部
　３２　　制御部

Claims

被処理水の水質を改善する水質浄化システムであって、
前記被処理水を吸込側配管により汲み上げ吐出側配管から吐出するポンプと、
前記吸込側配管と前記吐出側配管とにおいてそれぞれ第１分岐位置、第２分岐位置から分岐させて第１流路、第２流路とし、前記第１流路と前記第２流路とを接続部により接続して前記被処理水、または前記被処理水の水質を改善した浄水を循環させる循環流路とを備え、
前記循環流路は、前記被処理水を前記浄水にする水質改善装置と、
前記水質改善装置を通過した前記浄水を貯水する一次貯水槽とを有し、
さらに前記吸込側配管において前記第１分岐位置から前記ポンプに対して離れる位置、前記吐出側配管において前記第２分岐位置から前記ポンプに対して離れる位置、前記第１流路、および前記第２流路にそれぞれ設けた第１水路切替部、第２水路切替部、第３水路切替部、および第４水路切替部と、
前記吐出側配管の前記第２水路切替部から前記ポンプに対して離れた位置に前記一次貯水槽を出た前記浄水を溜める二次貯水槽と、
前記ポンプを駆動させるとともに前記第１水路切替部、前記第２水路切替部、前記第３水路切替部、および前記第４水路切替部を制御する制御部とを備え、
前記第１水路切替部、前記第２水路切替部、前記第３水路切替部、および前記第４水路切替部により前記被処理水、または前記浄水が前記循環流路を循環するか、前記浄水が前記二次貯水槽へ流れるかが切替えられることを特徴とする水質浄化システム。
前記循環流路に空気を取り込むための空気流入用バルブが前記循環流路の最上部に設けられるとともに前記一次貯水槽をなくした事を特徴とする請求項１記載の水質浄化システム。
水質センサが前記循環流路に設けられ、前記制御部は前記水質センサの出力により前記水質改善装置の駆動時間、前記第１水路切替部、前記第２水路切替部、前記第３水路切替部、および前記第４水路切替部のうちの少なくとも一つを制御することを特徴とする請求項１記載の水質浄化システム。
前記水質改善装置は薬液浄化装置、オゾン生成・混合器、光触媒装置、電気分解装置、および紫外線照射装置のうちの少なくとも一つを用いる事を特徴とする請求項１記載の水質浄化システム。