(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に含まれる濁質成分を除去するための水処理装置において、
貯水から被処理水を吸引して吐出するための電動式ポンプと、
ろ材を内封したろ過装置と、薬剤保持部と、被処理水へ薬剤を投入する薬剤添加調整部と、を有し、前記電動式ポンプからろ過装置へ前記被処理水を送水する配管の経路中で、前記薬剤添加調整部が前記被処理水の流量に応じて薬剤を被処理水へ投入する水処理装置であって、
前記薬剤添加調整部は前記配管内部の流量に応じて回転する薬剤投入部を有し、前記薬剤投入部は前記薬剤保持部から注入される薬剤を一時的に保持する一方と他方の薬剤注入空間を有し、一方の前記薬剤注入空間と他方の前記薬剤注入空間とは前記被処理水が流通する流体通路によって接続されており、前記薬剤投入部の回転により前記薬剤保持部と前記薬剤注入空間とが一時的に接続され、一方の前記薬剤注入空間に薬剤が注入された時に、前記流体通路内の被処理水が伝達する圧力によって他方の前記薬剤注入空間に保持した薬剤が前記配管内部に添加される水処理装置。
【請求項２】
前記薬剤投入部がタービン状の形状であることを特徴とする請求項１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、水道水等の中に含まれる濁質成分の除去などにより水の浄化を行う水処理装置に関するものである。
【０００２】
下水、各種廃水、用水、海水など各種原水を浄化する水浄化装置としてろ過装置が上げられる。ろ過にはろ材として砂、繊維、膜等が使用されており、原水中の濁質成分とろ材間で発生するふるい効果や吸着効果により、原水中の濁質成分が除去される。より効果的な水浄化のために、従来、この種のろ過装置は、原水中へ薬剤添加が一般的に行われており、水処理の浄化性能向上、及びろ過時間の短縮に効果的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
添加する薬剤は、原水中に含まれている微細な粒子を凝集させるための凝集剤、溶解成分を不溶化するための酸化剤等の前処理用薬剤がある。
【０００４】
以下、その水浄化装置について図６を参照しながら説明する。
【０００５】
図６に示すように、水処理装置１０１は配管１０２と電動式ポンプ１０３、攪拌槽１０４、ろ過槽１０５を備え、薬剤保持部１０６に保存されている薬剤が薬剤添加手段１０７により攪拌槽１０４へ添加される。
【０００６】
また、この種の水処理装置には薬剤の添加量が被処理水の状態に応じて調整されているものがある。薬剤添加手段１０７は、攪拌槽内の水の状態を計測する測定部１０８より得られた情報を制御部１０９に伝達し、攪拌槽１０４へ添加する薬剤量を調整する機構を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−７３９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来の水処理装置においては、測定した被処理水の状態は、電気的に制御部へ伝達され、薬剤注入ポンプなどで薬剤添加量を調整する構成となっており、電気的な制御機構や設置のための電気配線を必要とするので、水処理装置の製造コストが高くなるという課題を有していた。
【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、高度な測定装置を必要とせず、被処理水の状態を把握し、薬剤の添加量を調整する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、本発明に係る水処理装置は、水に含まれる濁質成分を除去するための水処理装置において、貯水から被処理水を吸引して吐出するための電動式ポンプと、ろ材を内封したろ過装置と、薬剤保持部と、被処理水へ薬剤を投入する薬剤添加調整部と、を有し、前記電動式ポンプからろ過装置へ前記被処理水を送水する配管の経路中で、前記薬剤添加調整部が前記被処理水の流量に応じて薬剤を被処理水へ投入する水処理装置であって、前記薬剤添加調整部は前記配管内部の流量に応じて回転する薬剤投入部を有し、前記薬剤投入部は前記薬剤保持部から注入される薬剤を一時的に保持する一方と他方の薬剤注入空間を有し、一方の前記薬剤注入空間と他方の前記薬剤注入空間とは前記被処理水が流通する流体通路によって接続されており、前記薬剤投入部の回転により前記薬剤保持部と前記薬剤注入空間とが一時的に接続され、一方の前記薬剤注入空間に薬剤が注入された時に、前記流体通路内の被処理水が伝達する圧力によって他方の前記薬剤注入空間に保持した薬剤が前記配管内部に添加される水処理装置の構成であり、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、水に含まれる濁質成分を除去するための水処理装置において、水に含まれる濁質成分を除去するための水処理装置において、貯水から被処理水を吸引して吐出するための電動式ポンプと、ろ材を内封したろ過装置と、薬剤保持部と、被処理水へ薬剤を投入する薬剤添加調整部と、を有し、前記電動式ポンプからろ過装置へ前記被処理水を送水する配管の経路中で、前記薬剤添加調整部が前記被処理水の流量に応じて薬剤を被処理水へ投入する水処理装置であって、前記薬剤添加調整部は前記配管内部の流量に応じて回転する薬剤投入部を有し、前記薬剤投入部は前記薬剤保持部から注入される薬剤を一時的に保持する一方と他方の薬剤注入空間を有し、一方の前記薬剤注入空間と他方の前記薬剤注入空間とは前記被処理水が流通する流体通路によって接続されており、前記薬剤投入部の回転により前記薬剤保持部と前記薬剤注入空間とが一時的に接続され、一方の前記薬剤注入空間に薬剤が注入された時に、前記流体通路内の被処理水が伝達する圧力によって他方の前記薬剤注入空間に保持した薬剤が前記配管内部に添加される構成にしたことにより、配管内を流通する被処理水の流体力学的作用により薬剤添加調整部の薬剤添加機構を動作し、配管内の流量に対応した薬剤量を被処理水へ添加することが可能となるので、電力制御を必要としない手段で薬剤を最適な量で投入することができるという効果を得ることができる。特に、薬剤注入のために大きな圧力を必要とせず、一定量の薬剤を安定的に添加することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１の水処理装置を示す模式図
【図２】本発明の実施の形態２の水処理装置の薬剤添加調整部を示す模式図
【図３】（ａ）本発明の薬剤投入部の正面図、（ｂ）本発明の薬剤投入部の側面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態２で固体薬剤を使用した場合の薬剤保持部と薬剤注入空間接続時の模式図、（ｂ）同非接続時の模式図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態２で液体または気体薬剤を使用した場合の薬剤保持部と薬剤注入空間接続時の模式図、（ｂ）同非接続時の模式図
【図６】従来の水処理装置を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明請求項１に係る水処理装置は、水に含まれる濁質成分を除去するための水処理装置において、貯水から被処理水を吸引して吐出するための電動式ポンプと、ろ材を内封したろ過装置と、薬剤保持部と、被処理水へ薬剤を投入する薬剤添加調整部と、を有し、前記電動式ポンプからろ過装置へ前記被処理水を送水する配管の経路中で、前記薬剤添加調整部が前記被処理水の流量に応じて薬剤を被処理水へ投入する水処理装置であって、前記薬剤添加調整部は前記配管内部の流量に応じて回転する薬剤投入部を有し、前記薬剤投入部は前記薬剤保持部から注入される薬剤を一時的に保持する一方と他方の薬剤注入空間を有し、一方の前記薬剤注入空間と他方の前記薬剤注入空間とは前記被処理水が流通する流体通路によって接続されており、前記薬剤投入部の回転により前記薬剤保持部と前記薬剤注入空間とが一時的に接続され、一方の前記薬剤注入空間に薬剤が注入された時に、前記流体通路内の被処理水が伝達する圧力によって他方の前記薬剤注入空間に保持した薬剤が前記配管内部に添加されるものである。これにより、配管内の流量に応じた大きさで薬剤添加調整部の薬剤添加機構を動作し、その動作量に対応した量の薬剤が添加されるため、配管内の流量に対応した薬剤量を被処理水へ添加することが可能となるので、電力制御を必要としない手段で、薬剤を配管内被処理水へ最適量で投入することができるという効果を奏する。
【００１４】
特に、薬剤注入のために大きな圧力を必要とせず、一定量の薬剤を安定的に添加することができるという効果を奏する。
【００１５】
また、請求項２に係る水処理装置は、薬剤投入部がタービン状の形状であってもよい。これにより薬剤投入部が、配管内を流通する被処理水の流体力学的作用を受けることで、薬剤添加調整部の薬剤添加機構を動作し、配管内の流量に対応した薬剤量を被処理水へ添加することが可能となるので、電力制御を必要としない手段で一定量の薬剤を安定的に投入することができるという効果を奏する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１に示すように、水処理装置１は貯水としての井戸または貯水槽に接続された配管２に繋がる電動式ポンプ３と、電動式ポンプ３の下流に接続されるろ過装置４を備えている。電動式ポンプ３からろ過装置４へ送水する配管２の経路中には、被処理水へ薬剤を投入する薬剤添加調整部５を有し、薬剤添加調整部５は薬剤保持部８を備えており、被処理水の流量に応じて薬剤保持部８から被処理水へ薬剤を投入する。
【００１７】
水処理装置１を構成するろ過装置４はろ材６を封入されている容器であり、ろ材６は砂、繊維、フィルターなど、一般のろ過に使用されるろ材であればこれに限らない。
【００１８】
水処理時には、電動式ポンプ３により貯水されている原水がろ過装置４内へ導入される。ろ過装置４内へは流量調整弁７により導入される原水量が調整される。原水はろ材６を通過する際に、原水中の濁質成分がろ材６表面へ吸着することで水が浄化され、浄化された処理水はろ過装置４の下流側の配管を通って水処理装置１の外へ排出される。この時、微細な粒子やイオン物質はろ材６の表面へ吸着しにくく浄化が困難な場合があるため、ろ過前に薬剤を添加することで高い浄化効果を得ることができる。ろ過での浄化効果を高めるために添加される薬剤として、凝集剤、酸化材が使用される。凝集剤は微細粒子を凝集させてろ材への吸着を容易にさせるために添加され、凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、硫酸バンド、ポリシリカ鉄（ＰＳＩ）などが使用されるが、前記効果を発揮するものであればこれらに限らない。酸化剤はイオン物質を不溶化し、ろ材への吸着を容易にさせるために添加され、酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、塩素、オゾンなどが使用されるが、前記効果を発揮するものであればこれらに限らない。
【００１９】
各構成要素の接続は、それぞれを直接接続するか、あるいは配管２を介して行う方法の、いずれかに限定されないが、各構成要素の配置や操作性を考慮して接続方法を決めることが好ましい。また、配管２の途中に必要に応じて、バルブや分岐、エルボなどの部材を設置してもよい。
【００２０】
用いられる配管２は、電動式ポンプ３の水圧に耐えられる材質、構造であればよいが、耐久性、加工のしやすさから、例えば、塩化ビニル樹脂や鋼管、あるいはこれらの複合材料を用いた直管が使用できる。なお、呼び径は損失水頭が低くなるよう大きい方が好ましく、例えば１５から５０ミリメートルのもので、厚みは１から５ミリメートル程度のものが好ましい。
【００２１】
電動式ポンプ３は、貯水としての井戸あるいは貯水槽から地下水を吸い上げ、吐出する電動機で駆動するポンプであって、例えば渦巻きポンプ、ジェットポンプ、カスケードポンプなどの遠心ポンプや、軸流ポンプ、斜流ポンプなどがある。一般家庭に用いる場合、井戸の深さは、浅井戸であれば１０メートルから２０メートル程度、深井戸であれば２０メートルから３０メートル以上吸い上げる必要があり、後段の配管２やろ過装置４の損失水頭を考慮すると、２０メートル以上の揚程があるものがよく、渦巻きポンプやジェットポンプなどの遠心ポンプがより好ましい。
【００２２】
また、電動式ポンプ３は電源スイッチで運転を操作する非自動式ポンプまたは、圧力ろ過装置および圧力スイッチを備えて所定の圧力以下になると自動で動作する自動式ポンプがあり、本発明の水処理装置１にはいずれのポンプも使用することができる。電動式ポンプ３で吐出する流量は、例えば５リットルから５０リットル毎秒程度であるが、一般家庭用であれば５リットルから１５リットル毎秒程度が得られるような揚程と流量の特性をもつようなものが好ましい。
【００２３】
このような構成によれば、前記薬剤添加調整部５は前記被処理水の流量に応じて被処理水へ薬剤が添加する構造であるため、配管内を流通する被処理水の流体力学的作用により薬剤添加調整部の薬剤添加機構を動作し、配管内の流量に対応した薬剤量を被処理水へ添加することが可能となる。このため、電力制御を必要としない手段で、薬剤を配管２内の被処理水へ最適量で投入することができる。
【００２４】
なお、本実施の形態では被処理水を、貯水としての井戸または貯水槽からの水としたが、処理対象をこれに限定するものではなく、ろ過等の処理により水を浄化する装置において、前処理として薬剤を添加する用途であれば同様の効果を得ることができる。
【００２５】
（実施の形態２）
図２は実施の形態１の図１における薬剤添加調整部５周辺の詳細な構造を示す。
【００２６】
図２において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
図２において薬剤添加調整部５は、配管２内部の被処理水の送水とともに矢印Ａの方向に回転可能なタービン状の構造をした薬剤投入部５０１と、配管２の外部において薬剤が保持されている薬剤保持部５０２を有している。薬剤投入部５０１には一定量の薬剤を注入可能な薬剤注入空間５０３と、薬剤注入空間５０３の反対側と液体を流通可能な流体通路５０４を備えている。薬剤投入部５０１の回転により、薬剤保持部５０２と薬剤注入空間５０３は一時的に接続される。薬剤保持部５０２と薬剤注入空間５０３が接続された時に、薬剤注入空間５０３が流体通路５０４を介して配管２の内部と流通する。
【００２８】
実施の形態１で前述した、被処理水の流量に応じて運動する動作は、本実施の形態では、タービン状の構造をした薬剤投入部５０１が配管２の内部の被処理水の送水とともに回転することであり、薬剤投入部５０１は被処理水の流量に対応して回転する。つまり、配管２の内部の被処理水への薬剤添加は前記薬剤投入部５０１の回転数に応じて実行される。このような構成を備えることで、配管２の内部の流量に対応した薬剤量を被処理水へ添加することが可能となる。
【００２９】
図３は薬剤投入部５０１の部品図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図を示す。
【００３０】
図３において薬剤注入空間５０３は、薬剤投入部５０１の外周上に位置し、流体通路５０４は薬剤投入部５０１内部を貫通する構成となっている。この時、薬剤注入空間５０３は１つまたは複数存在してよく、使用する薬剤の種類や必要投入量により決定されるものである。また、図３で示した薬剤投入部の構成は一例であり、薬剤添加調整部５の構成を満たすものであればこれに限らない。
【００３１】
ここで、薬剤は、固体、液体、気体いずれかであり、固体の場合と液体または気体の場合で、薬剤の投入機構が異なる。
【００３２】
図４に、薬剤が粒状の固体である場合の薬剤添加調整部５周辺の詳細な構造を示し、（ａ）は薬剤保持部５０２と薬剤注入空間５０３が接続された状態を示し、（ｂ）は薬剤保持部５０２と薬剤注入空間５０３が接続されていない状態を示す。
【００３３】
薬剤に粒状の固体薬剤５０６を用いる場合、薬剤注入空間５０３への薬剤注入は、薬剤注入空間５０３と薬剤保持部５０２が接した時に行われ、弾性体５０５の伸縮作用により固体薬剤５０６が薬剤保持部５０２から薬剤注入空間５０３へ投入される。薬剤保持部５０２と薬剤注入空間５０３が接続された時に、薬剤注入空間５０３が配管２の内部と流通する流体通路５０４を構成したことにより、薬剤投入部５０１が回転中に配管２から薬剤注入空間５０３へ流入する被処理水を、固体薬剤５０６の注入時に配管２の内部へ流し出すことが可能となり、大きな注入圧を必要とせず固体薬剤５０６を前記薬剤注入空間５０３へ注入することができる。前記流体通路５０４の径は、流体は配管２へ流出するが固体薬剤５０６が配管２へ流出しない径であればよく、固体薬剤５０６の大きさは前記流体通路５０４の径よりも大きい必要があるため、使用する固体薬剤５０６の大きさにより、流体通路５０４の径を調整する必要がある。
【００３４】
薬剤注入空間５０３から配管２中の被処理水への固体薬剤５０６の投入は、薬剤投入部５０１が回転し、固体薬剤５０６を保持した薬剤注入空間５０３が配管側へ移動した際に被処理水中へ添加される構成となっている。
【００３５】
一方の薬剤注入空間５０３が配管側へ移動すると、他方の薬剤注入空間５０３と薬剤保持部５０２が接するので、弾性体５０５の伸縮作用により固体薬剤５０６が薬剤保持部５０２から薬剤注入空間５０３へ投入される。
【００３６】
固体薬剤５０６が他方の薬剤注入空間５０３へ投入されると、薬剤注入空間５０３に存在していた液体の被処理水が流体通路５０４の方向に押し出されるので、流体通路５０４と流通しており固体薬剤５０６を保持した一方の薬剤注入空間５０３に圧力が伝達される。
【００３７】
流体通路５０４の被処理水の圧力の作用により、一方の薬剤注入空間５０３に保持されていた固体薬剤５０６が配管２内に放出される。
【００３８】
この構成とした場合、薬剤投入部５０１が１回転する間の薬剤投入量は、薬剤注入空間５０３の体積と薬剤投入部５０１に存在する薬剤注入空間５０３の数で決定することが可能となる。
【００３９】
図５に、薬剤が液体または気体である場合の薬剤添加調整部５周辺の詳細な構造を示し、（ａ）は薬剤保持部５０２と薬剤注入空間５０３が接続された状態を示し、（ｂ）は薬剤保持部５０２と薬剤注入空間５０３が接続されていない状態を示す。
【００４０】
薬剤が液体または気体の非固体薬剤５０７の場合も固体薬剤を用いる場合と同様に、薬剤注入空間５０３への非固体薬剤５０７の注入は、薬剤注入空間５０３と薬剤保持部５０２が接した時に行われる。前記薬剤保持部５０２と薬剤注入空間５０３が接続された時に、前記薬剤注入空間５０３が配管２の内部と流通する流体通路５０４を構成したことにより、非固体薬剤５０７の注入時に、回転中に配管２から薬剤注入空間５０３へ流入する被処理水が配管２へ流れ出ることが可能となり、その後、前記薬剤保持部５０２と薬剤注入空間５０３が接続されている時間、液体または気体の非固体薬剤５０７が薬剤注入空間から流体通路５０４を流通して配管２へ流出する。前記薬剤注入空間５０３が薬剤保持部５０２と接続されないときには、配管２への薬剤流出が停止する構成となっている。この構成とした場合、薬剤投入部５０１が１回転する間の非固体薬剤５０７の投入量は薬剤注入空間５０３の体積、薬剤投入部５０１上に存在する薬剤注入空間５０３の数、薬剤注入空間５０３と薬剤保持部５０２が接する接続時間により決定することが可能となる。
【００４１】
薬剤が固体、液体、気体のいずれかの場合においても薬剤保持部５０２は、内封されている非固体薬剤５０７が薬剤注入空間５０３方向へ一定の圧力を受けている構成となっている。非固体薬剤５０７が一定の圧力を受ける手段としては、弾性体５０５により非固体薬剤５０７へ一定の圧力を与える構造などが上げられるが、前記目的を達成するための手段であれば錘の重量を利用して非固体薬剤５０７へ一定の圧力を与えるなどの方式など、この方法に限定するものではない。
【００４２】
なお、薬剤は、水処理装置の運転時間ともに減少するため、所定量の水処理を行った後に、薬剤保持部５０２へ薬剤の補充を行う必要があり、薬剤保持部５０２は外部から薬剤の補充が可能な構造となっている。
【００４３】
この構成によれば、薬剤添加調整部５が、配管２の内部の流量に応じて回転する薬剤投入部５０１と、配管２の外部に構成される薬剤保持部５０２を有し、薬剤投入部５０１に薬剤保持部５０２から注入される薬剤を保持する薬剤注入空間５０３を有し、前記薬剤保持部５０２と薬剤注入空間５０３は薬剤投入部５０１の回転により一時的に接続され、薬剤保持部５０２と薬剤注入空間５０３が接続された時に、薬剤注入空間５０３が薬剤投入部５０１を介して配管２内部へ流通する構成とすることにより、被処理水の流量が大きい場合は薬剤投入部５０１の回転数が多く、回転とともに行われる薬剤注入回数が多くなり、処理水の流量が小さい場合は薬剤投入部５０１の回転数が少なく、回転とともに行われる薬剤注入回数が少なくなるため、薬剤添加量を配管２内の被処理水の流量に応じた量で添加することが可能となる。
【００４４】
このため、電力制御が不要な手段にて、薬剤注入のために大きな圧力を必要とせず、一定量の薬剤を安定的に薬剤注入空間へ注入することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係る水処理装置は、電力制御を必要としない手段で薬剤を最適な量で投入することができるものであるので、井戸水や貯留水の浄化に使用される家庭用水処理装置等として有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１    水処理装置
２    配管
３    電動式ポンプ
４    ろ過装置
５    薬剤添加調整部
６    ろ材
７    流量調整弁
８    薬剤保持部
５０１    薬剤投入部
５０２    薬剤保持部
５０３    薬剤注入空間
５０４    流体通路
５０５    弾性体
５０６    固体薬剤
５０７    非固体薬剤
【図１】
0006650560.tif 000002
【図２】
0006650560.tif 000003
【図３】
0006650560.tif 000004
【図４】
0006650560.tif 000005
【図５】
0006650560.tif 000006
【図６】
0006650560.tif 000007