(57)【要約】【課題】浄化された水がいつでも使用できる小規模施設用の水処理装置であって、小型化かつ省スペース化を図ることが可能な水処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】被処理水を溜める貯水タンク４と、オゾンを発生させるオゾン発生装置６と、貯水タンク４内の水を取り出すための給水管２１とを備え、貯水タンク４内にタンク内処理ユニット１０を設け、タンク内処理ユニット１０は、貯水タンク４内の水入口部下方に配置され、収容ケース１１内に、第１フィルター１３と、第１フィルター１３の上流側および／または下流側にオゾン発生装置６が発生するオゾンを供給する上側曝気室１２、下側曝気室１４を設けた構成としたことで、貯水タンク４に給水される水は、最初に、貯水タンク４内に配置した第１フィルター１３とオゾンにより水処理が行われ、貯水タンク４内に溜まるので、小型化かつ省スペース化が可能になるという効果を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を溜める貯水タンクと、
オゾンを発生させるオゾン発生装置と、
前記貯水タンク内の水を取り出すための給水管とを備え、
前記貯水タンク内に被処理水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するためのタンク内処理ユニットを設け、
前記タンク内処理ユニットは、
前記貯水タンク内の水入口部下方に配置され、
収容ケース内に、第１フィルターと、前記第１フィルターの上流側および／または下流側に前記オゾン発生装置が発生するオゾンを供給する曝気室とを設けた構成としたことを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記第１フィルターは、活性炭の吸着作用と微生物による有機物分解作用により水処理を行う生物活性炭で構成することを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記第１フィルターの下流側の被処理水にオゾンを供給するためのオゾン供給位置を、前記タンク内処理ユニットの内側および外側の両方にしたことを特徴とする請求項１または２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記貯水タンク内への給水が行われていない期間のオゾン供給量を、給水が行われている期間のオゾン供給量よりも少なくしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記給水管に、被処理水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するための第２フィルターを配置したことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項６】
前記第２フィルターは、活性炭のみか、あるいは、活性炭と被処理水のマンガン成分の除去を接触濾過法により行うマンガン砂により構成されていることを特徴とする請求項５に記載の水処理装置。
【請求項７】
前記第２フィルターの逆洗時のオゾン供給量を、逆洗していない時のオゾン供給量よりも多くしたことを特徴とする請求項５または６に記載の水処理装置。
【請求項８】
前記タンク内処理ユニットの水位を検出する水位検出手段を有し、前記水位検出手段が満水位を検出した場合にメンテナンスを促す報知を行うことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小規模施設用の水処理装置であって、井水、河川水、雨水、水道水等（被処理水）の中に含まれる鉄分やマンガン成分等の除去、脱臭、脱色、殺菌、有機物分解などにより水処理を行う水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
井水や河川等の水源から汲み上げた水や雨水を、例えば家庭用の洗濯や風呂水として利用したり、植物栽培用に散水したりしたいという要望がある。
【０００３】
ところが、昨今は、地層自体の変化や汚染物質の地下水脈への浸透等により、井水の水質悪化が著しく、汲み出した井水をそのまま利用しにくいという事態が生じている。同様に、河川の水も水質悪化を生じていることが多い。ここでいう水質悪化とは、水の濁度および色度が高くなることや、水から異臭が生じることなどである。
【０００４】
例えば、井水では、鉄分やマンガン成分の含有量が多いことに起因する、いわゆる「赤水」により、水の濁度および色度が高くなっていることがあり、そのままでは家庭用水などに利用しにくい。
【０００５】
従来から、このような水質の悪化した被処理水の処理を行う多数の水処理装置が提案されている。
【０００６】
水処理装置としては、オゾン処理により、水中の鉄分を酸化し、酸化された鉄分を濾材により除去するとともに、オゾンの酸化作用で、井水中の雑菌、大腸菌、ウイルス等を殺菌するようにした受水型井水改善装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２７１５２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような従来の水処理装置においては、受水槽の外側に濾材や活性濾材を充填する第１段処理機および第２段処理機を有する構成となっており、装置が大型化している。
【０００９】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、小型化かつ省スペース化を図ることが可能な水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして、この目的を達成するために、本発明は、被処理水を溜める貯水タンクと、オゾンを発生させるオゾン発生装置と、前記貯水タンク内の水を取り出すための給水管とを備え、前記貯水タンク内に被処理水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するためのタンク内処理ユニットを設け、前記タンク内処理ユニットは、前記貯水タンク内の水入口部下方に配置され、収容ケース内に、第１フィルターと、前記第１フィルターの上流側および／または下流側に前記オゾン発生装置が発生するオゾンを供給する曝気室を設けた構成としたことを特徴としているものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被処理水を溜める貯水タンクと、オゾンを発生させるオゾン発生装置と、前記貯水タンク内の水を取り出すための給水管とを備え、前記貯水タンク内に被処理水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するためのタンク内処理ユニットを設け、前記タンク内処理ユニットは、前記貯水タンク内の水入口部下方に配置され、収容ケース内に、第１フィルターと、前記第１フィルターの上流側および／または下流側に前記オゾン発生装置が発生するオゾンを供給する曝気室を設けた構成としたことで、貯水タンクに給水される水は、最初に、貯水タンク内に配置した第１フィルターとオゾンにより水処理が行われ、貯水タンク内に溜まるので、小型化かつ省スペース化が可能になるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の水処理装置における概略構成図
【図２】本発明の水処理装置における制御構成を示すブロック図
【図３】本発明の水処理装置における制御部のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の請求項１記載の水処理装置は、被処理水を溜める貯水タンクと、オゾンを発生させるオゾン発生装置と、前記貯水タンク内の水を取り出すための給水管とを備え、前記貯水タンク内に被処理水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するためのタンク内処理ユニットを設け、前記タンク内処理ユニットは、前記貯水タンク内の水入口部下方に配置され、収容ケース内に、第１フィルターと、前記第１フィルターの上流側および／または下流側に前記オゾン発生装置が発生するオゾンを供給する曝気室を設けた構成としたことを特徴としたものである。これにより、貯水タンクに給水される水は、最初に、貯水タンク内に配置した第１フィルターとオゾンにより水処理が行われ、貯水タンク内に溜まるので、小型化かつ省スペース化を図ることができるという効果を奏する。
【００１４】
また、前記第１フィルターは、活性炭の吸着作用と微生物による有機物分解作用により水処理を行う生物活性炭で構成するようにしてもよい。これにより、活性炭に吸着した有機物は微生物により分解されるので、第１フィルターの寿命が長くなり、メンテナンス頻度が少なくなるという効果を奏する。
【００１５】
また、前記第１フィルターの下流側の被処理水にオゾンを供給するためのオゾン供給位置を、前記タンク内処理ユニットの内側および外側の両方とする構成にしてもよい。これにより、第１フィルター通過時に鉄、マンガン成分等を除去できると共に、第１フィルター通過後の貯水タンク内に溜まっている水の除菌が行われることで水質が維持できるという効果を奏する。
【００１６】
また、前記貯水タンク内への給水が行われていない期間のオゾン供給量を、給水が行われている期間のオゾン供給量よりも少なくする構成にしてもよい。これにより、オゾン供給量の最適化が図れるので、消費電力が少なくてすみ、余剰オゾンを処理するための追加プロセスも必要としないという効果を奏する。
【００１７】
また、前記給水管に、被処理水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するための第２フィルターを配置する構成にしてもよい。これにより、オゾン成分の除去と、貯水タンク内でオゾンにより酸化された鉄、マンガン成分を確実に除去できるという効果を奏する。
【００１８】
また、前記第２フィルターは、活性炭のみか、あるいは、活性炭と被処理水のマンガン成分の除去を接触濾過法により行うマンガン砂とする構成にしてもよい。これにより、オゾン成分の除去と、鉄分やマンガン成分の確実な除去が可能になるという効果を奏する。
【００１９】
また、前記第２フィルターの逆洗時のオゾン供給量を、逆洗していない時のオゾン供給量よりも多くする構成にしてもよい。これにより、効率よく逆洗が行われることから逆洗時間の短縮化が図れるという効果を奏する。
【００２０】
また、前記タンク内処理ユニットの水位を検出する水位検出手段を有し、前記水位検出手段が満水位を検出した場合にメンテナンスを促す報知を行う構成にしてもよい。これにより、第１フィルターの目詰り状態を検出することができ、メンテナンスの必要性が容易に判断できるという効果を奏する。
【００２１】
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。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の水処理装置１における概略構成図である。
【００２３】
図１に示すように、被処理水（本実施例では井戸水）を汲み上げるためのポンプ２と貯水タンク４とが貯水管３により接続され、被処理水は、ポンプ２で汲み上げられ、貯水タンク４内に溜められる。貯水タンク４内には水位検出手段１７が備えられている。水位検出手段１７の信号に応じてポンプ２の動作を制御することにより、常時、貯水タンク４内に所定水位の水を溜めておくことができる。
【００２４】
被処理水としては、井水以外に、河川水、雨水、水道水などを対象とすることができる。
【００２５】
貯水タンク４内に被処理水が溜められる際、貯水管３の先端部より吐出された被処理水は、まず、その全量がタンク内処理ユニット１０で鉄分やマンガン成分等の除去が行われた後に、貯水タンク４内に溜められる。
【００２６】
タンク内処理ユニット１０は、収容ケース１１と、上側曝気室１２と、第１フィルター１３と、下側曝気室１４とで構成されている。
【００２７】
収容ケース１１の大きさは、被処理水の水質レベルと目標とする処理後の水質レベルにより決定される第１フィルター１３の容量から決められる。また、収容ケース１１の形状は、価格面から円筒形とするのが好ましい。
【００２８】
上側曝気室１２では、オゾン発生制御ボックス８内のエアーポンプ５とオゾン発生装置６により生成されたオゾンを含む空気が散気管１５より被処理水内に供給される。オゾン発生装置６は、例えば放電電極を有し、放電電極への高電圧パルス印加により生じる無声放電によってオゾンを発生する。散気管１５は、軽石のような多孔質の部材で作られている。
【００２９】
逆止弁７は、水がオゾン発生装置６やエアーポンプ５内に浸入しないようにするために設けられている。オゾン供給により、鉄分やマンガン成分等の酸化、脱臭、脱色、殺菌、有機物分解が行われる。有機物分解により低分子化するため、下流側の第１フィルターとして活性炭を含むものとすれば、その吸着作用を向上させることができる。
【００３０】
第１フィルター１３は、オゾン酸化により固化した鉄分やマンガン成分等の除去を行う。また、脱臭、有機物分解が行われる。第１フィルター１３の材料は、活性炭、生物活性炭、除鉄用濾材、マンガン砂、濾過砂、セラミック濾材、アンスラサイト、ゼオライトを単一または複数を積層することにより構成される。寿命、価格面を考慮すると、好ましくは、生物活性炭とするのがよい。
【００３１】
生物活性炭は、活性炭の吸着作用と微生物による有機物分解作用により水処理を行うものであり、活性炭に吸着した有機物が微生物により分解されるので、寿命が長くなる。また、オゾンと生物活性炭との組合せとすることで、オゾンにより生物分解が容易なレベルにまで低分子化した有機物が、下流側の生物活性炭で除去されるため、効率よく有機物分解を行うことができる。
【００３２】
下側曝気室１４では、オゾン発生装置６により生成されたオゾンを含む空気が散気管１６より被処理水に供給される。オゾンの供給は、タンク内処理ユニット１０の内側および外側の両方に行われる。タンク内処理ユニット１０の内側にオゾンを供給することで、第１フィルター１３内の溶存酸素濃度を高めることができるため、生物活性炭内の微生物の働きを活性化させることができる。
【００３３】
また、タンク内処理ユニット１０の外側にオゾンを供給することで、貯水タンク４内で長時間溜まったままの状態の間に細菌類が繁殖してしまうことを防止することができ、水質維持が可能になる。
【００３４】
上側曝気室１２および下側曝気室１４へのオゾン供給の制御方法について、貯水タンク４内への給水が行われていない期間のオゾン供給量を、ポンプ２により給水が行われている期間のオゾン供給量よりも少なくするようにしている。これにより、オゾン供給量の最適化が図れるので、消費電力が少なくてすみ、余剰オゾンを処理するための追加プロセスも必要としないですむ。例えば、給水が行われていない期間（貯水タンク４内の水質を維持している期間）はオゾン供給を１５分ＯＮ−１５分ＯＦＦの繰り返しとし、給水が行われている期間はオゾン供給を常時ＯＮとして制御を行う。
【００３５】
水位検出手段１８は、タンク内処理ユニット１０内の水位を検出するものである。水位検出手段１８が満水位を検出した場合に、第１フィルター１３が目詰り状態であると判断し、メンテナンスを促す報知を行うようにしている。これにより、メンテナンスの必要性を容易に判断できる。なお、第１フィルター１３が目詰り状態となり、第１フィルター１３内を通過する速度がポンプ２による給水速度よりも遅くなった場合に、タンク内処理ユニット１０内の水位が、貯水タンク４内の水位よりも高くなる。
【００３６】
第２フィルター２０は、オゾン成分の除去、および、鉄分やマンガン成分の確実な除去を行うためのものである。タンク内処理ユニット１０での鉄分やマンガン成分の除去が不十分の場合、貯水タンク４内へのオゾン酸化により色度や濁度が高くなってしまうことがあるが、これを防止することができる。第２フィルター２０を収容するケースは、例えば外径φ２６５ｍｍ×高さ１５００ｍｍである。
【００３７】
第２フィルター２０の材料は、活性炭のみか、あるいは、活性炭と被処理水のマンガン成分の除去を接触濾過法により行うマンガン砂により構成されている。活性炭によりオゾン成分の除去が行われ、ユーザーが生活用水として使用するときにオゾン成分のない快適な水を得ることができる。また、同時に鉄分やマンガン成分の除去が行われる。マンガン砂は、マンガン成分の除去能力が高く、被処理水のマンガン成分が高いときに効果的である。
【００３８】
オゾン供給の制御方法について、第２フィルター２０の逆洗時のオゾン供給量を、逆洗していない時のオゾン供給量よりも多くしている。これにより、第２フィルター２０に吸着している有機物を効率よく分解しながら逆洗が行われるので、逆洗時間の短縮化が図れる。また、第２フィルター２０にマンガン砂が含まれる場合には、オゾン供給によりマンガン砂の確実な再生が行われるのに十分なオゾン供給量を逆洗時に供給するのがよい。これは、被処理水に含まれる２価のイオン状態のマンガン成分は、マンガン砂への吸着により３価の状態となり、オゾンなどの酸化剤がない場合は吸着能力がなくなってしまうことになるが、オゾン供給（酸化剤供給）により４価の元のマンガン砂の状態となり吸着能力の再生が行われるという作用が確実に得られるからである。逆洗時は、ポンプ１９の動作により貯水タンク４内の水が第２フィルター２０内を水処理時とは逆方向に通過し、逆洗配管２７により排水される。制御方法について、例えば、逆洗時はオゾン供給を常時ＯＮとし、逆洗していない時（貯水タンク４内の水質を維持している期間）はオゾン供給を１５分ＯＮ―１５分ＯＦＦの繰り返しとして制御を行う。
【００３９】
家２４内のユーザーが給水管２１の先端部の蛇口をひねった際、ポンプ１９の下流側の圧力検出手段２５が所定圧力値以下を検出し、ポンプ１９が動作する。例えば、圧力が０．１ＭＰａ以下時にポンプ１９が動作を行い、圧力が０．１６ＭＰａ以上時にポンプ１９が停止する。ポンプ１９の動作により、貯水タンク４内の水が第２フィルター２０を通過して浄水となり、給水管２１の先端部から吐出される。また、飲用として使用したい場合は、例えば給水管２１の下流側に配置する高圧ポンプ２２とＵＦフィルター２３（ＲＯ膜としてもよい）を通過した水を使用すればよい。
【００４０】
図２は、本発明の水処理装置１における制御構成を示すブロック図である。この実施形態では、貯水タンク４には水位検出手段１７と水位検出手段１８、ポンプ１９の下流側には圧力検出手段２５、第２フィルター２０には逆洗検出手段２６が設置されており、それらの信号はすべて制御部にインプットされている入力信号、および、運転コース入力信号に基づき、水処理装置１に備えられた制御部９は、エアーポンプ５、オゾン発生装置６、ポンプ１９、および、表示部（図示せず）を制御する。
【００４１】
運転コースは、例えば、被処理水の水質レベルに応じて、貯水タンク４内の水質を維持している期間のオゾンの供給方法を「５分ＯＮ―１５分ＯＦＦの繰り返し」、「１０分ＯＮ―１５分ＯＦＦの繰り返し」、「１５分ＯＮ―１５分ＯＦＦの繰り返し」の３つのコースから選択可能である。
【００４２】
図３は、本発明の水処理装置１における制御部のフローチャートを示し、以下に動作を説明する。
【００４３】
まず、ユーザーが「運転コース」を入力すると、次に、水位検出手段１７により貯水タンク４への給水が行われている期間であるかのチェック、逆洗検出手段２６により逆洗中であるかのチェック、ポンプ１９の下流側の圧力検出手段２５により所定圧力値以下であるかのチェックが行われ、貯水タンク４への給水中、逆洗中、所定圧力値以下のいずれかを満たすときに、エアーポンプ５およびオゾン発生装置６を常時ＯＮとし、被処理水にオゾンが供給される。それ以外の時は、エアーポンプ５およびオゾン発生装置６を間欠ＯＮ（間欠方法は、前記「運転コース」に示す時間でＯＮ−ＯＦＦの繰り返し）とし、貯水タンク４内の水質を維持する。
【００４４】
次に、水位検出手段１８によりタンク内処理ユニット１０の水位が満水位未満であるかのチェックが行われ、満水位到達時に第１フィルター１３が目詰り状態であると判断し、表示部（図示せず）での報知を行う。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明にかかる水処理装置は、小型化かつ省スペース化を図ることができるという効果が得られるものであり、井水、河川水、雨水、水道水等（被処理水）の中に含まれる鉄分やマンガン成分等の除去、脱臭、脱色、殺菌、有機物分解などにより水処理を行う小規模施設用の水処理装置として有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１  水処理装置
２  ポンプ
３  貯水管
４  貯水タンク
５  エアーポンプ
６  オゾン発生装置
７  逆止弁
８  オゾン発生制御ボックス
９  制御部
１０  タンク内処理ユニット
１１  収容ケース
１２  上側曝気室
１３  第１フィルター
１４  下側曝気室
１５  散気管
１６  散気管
１７  水位検出手段
１８  水位検出手段
１９  ポンプ
２０  第２フィルター
２１  給水管
２２  高圧ポンプ
２３  ＵＦフィルター
２４  家
２５  圧力検出手段
２６  逆洗検出手段
２７  逆洗配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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