(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水管と、原水管から導入した原水を処理する水処理手段と、水処理手段で処理した後の処理水を移送する処理水管と、処理水管に接続された排水用枝管と、排水用枝管の開閉弁とを有する一方及び他方の水処理ユニットとを備え、一方の処理水管と他方の処理水管とは互いに処理水を合流するように接続されており、一方の水処理ユニットと他方の水処理ユニットとを交互に水処理運転しており、一方の水処理ユニットが水処理運転をしているときには他方の水処理ユニットでは水処理手段の再生運転と再生運転後に準備運転を行っており、準備運転中は処理水が安定するまで排水用枝管の開閉弁を開いて排水用枝管から処理水を排水する水処理装置であって、
一方の処理水ユニットと他方の処理水ユニットとの各処理水管の管路には、通水抵抗が異なる２種類の管が並列に設けてあり、水処理運転をしているときには処理水が通水抵抗の小さい管を流れ、準備運転をしているときには処理水が通水抵抗の大きい管を流れることにより、水処理運転をしている一方の処理水管の水圧を、準備運転をしている他方の処理水管の水圧よりも高くしていることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
一方の処理水管と他方の処理水管との水圧の差圧を測定する水圧計と、一方の処理水管と他方の処理水管との少なくとも一方に設けた弁と、警告手段とを備え、水処理運転をしている一方の処理水管の水圧が再生運転をしている他方の水圧よりも低い場合に、警報を発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】
通水抵抗が異なる２種類の管は、管径が異なる管であることを特徴とする請求項１又２に記載の水処理装置。
【請求項４】
一方及び他方の水処理管の接続部の下流側に処理水の導電率を測定する導電率計を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項５】
処理水管に接続されて水処理手段に再生用薬液を供給する薬液供給管と、薬液供給管に直列に設けた２つの開閉弁とを備えると共に２つの開閉弁の間に枝管を設けており、枝管には大気に開放可能な開放弁を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項６】
処理水管は、排水用枝管との分岐部に処理水の導電率を測定する導電率計を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原水中のイオン交換をしたり、不純物の除去や分離、あるいは、成分の調整をして、飲料や化粧品、または薬品等に用いる処理水を得るための水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、地下水等の原水を水処理手段に通して不純物を除去し、飲料用の処理水を得る水処理装置が公知である。かかる水処理装置において、２つの水処理ユニット（処理系統）を並列に設け、一方が水処理運転をしているときに、他方は水処理手段の再生運転をすることにより、連続処理することがある。
このような連続処理において、水処理手段の下流に設けた処理水管を共有する場合には、再生処理をしているときの汚水が処理水に混入するおそれがあるため、弁を設けて混入を防止しているが、弁の損傷や経時劣化あるいは異物の介在により弁に漏れが生じるおそれがある。
これに対して、従来、図５における（ａ）に示すように、２つの水処理ユニットの処理水管１０３ａ、１０３ｂに継ぎ手１０１ａ、１０１ｂを設け、再生運転時と水処理運転時とで継ぎ手の接続を変えて、処理水の移送管１０５と排水管１０７に夫々処理水と排水とを流すことが公知である。
更に、図５の（ｂ）に示すように、回転操作により継ぎ手１０１ａ、１０１ｂの接続を変える技術も公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図５（ａ）に示す従来技術では、運転の切り替えごとに継ぎ手の接続を配管し直す必要があるとともに、継ぎ手の接続及び切り離しに手間がかかるという課題がある。
また、図５（ｂ）に示す従来技術では、継ぎ手の接続及び切り離しは容易であるが、運転ごとの切り替えが必要であり、やはり手間がかかるという課題が残るとともに、切り替え装置が複雑になるという不都合がある。
【０００４】
そこで、本発明は、簡易な構成で且つ、水処理運転と再生運転とを交互に連続運転できるとともに処理水中に汚水の混入を防止できる水処理装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、原水管と、原水管から導入した原水を処理する水処理手段と、水処理手段で処理した後の処理水を移送する処理水管と、処理水管に接続された排水用枝管と、排水用枝管の開閉弁とを有する一方及び他方の水処理ユニットとを備え、一方の処理水管と他方の処理水管とは互いに処理水を合流するように接続されており、一方の水処理ユニットと他方の水処理ユニットとを交互に水処理運転しており、一方の水処理ユニットが水処理運転をしているときには他方の水処理ユニットでは水処理手段の再生運転と再生運転後に準備運転を行っており、準備運転中は処理水が安定するまで排水用枝管の開閉弁を開いて排水用枝管から処理水を排水する水処理装置であって、
一方の処理水ユニットと他方の処理水ユニットとの各処理水管の管路には、通水抵抗が異なる２種類の管が並列に設けてあり、水処理運転をしているときには処理水が通水抵抗の小さい管を流れ、準備運転をしているときには処理水が通水抵抗の大きい管を流れることにより、水処理運転をしている一方の処理水管の水圧を、準備運転をしている他方の処理水管の水圧よりも高くしていることを特徴とする。
【０００６】
この請求項１に記載の発明では、２つの水処理ユニットを交互に水処理運転して、連続的に原水を水処理する。原水の処理は、水処理手段によりイオン交換したり、不純物成分を除去または減少させたり、懸濁物質を除いたりして処理水とするものである。水処理手段は、一定期間の水処理運転後に再生運転が必要になるが、再生運転が必要になった一方の水処理ユニットで再生運転をおこない、再生運転後に原水を処理手段に通水して排水用枝管に流す準備運転を行う。他方の水処理ユニットでは、水処理運転をおこなう。水処理手段を通過後の処理水は処理水管により処理水タンクや次工程に移送され、飲料水や医療用水等に用いられる。
一方及び他方の処理水管は、処理水が合流するように相互に接続されており、次工程への移送は一つの管に纏められており、従来のような継ぎ手を用いて接続を切り替える必要がないので、構成の簡易化と運転作業の簡略化が図られている。
即ち、一方の水処理ユニットを運転しているときには、他方の水処理ユニットは、水処理手段の再生運転をした後に準備運転をしており、再生運転中の処理水（薬品又は汚水等を含むもので、以下「再生水」という）が処理水中に混入する虞があるが、水処理運転をしている一方の処理水管の水圧の方が準備運転中の他方の処理水管よりも高い水圧なので、準備運転中の再生水が処理水中に混入するのを防止できる。
通水抵抗が異なる管を設けて、水処理運転時には通水抵抗の小さい管に通水し、再生運転時に通水抵抗が大きい管に通水するので、通水する経路を切り替えるだけで、水処理運転をしている一方の処理水管の水圧を大きくすることができる。
これにより、水圧に差を設けるためのポンプや、高価なインバータポンプ等を使用することなく、簡易な構成で簡単に水圧の調整を行うことができ、設備コストも低減できる。
水処理手段の再生運転後に水処理運転の前に水処理運転と同様な工程の準備運転をするが、準備運転では水処理手段等が安定するまでの再生水を排水用枝管に流して排水する。したがって、準備運転での再生水を排水することにより、再生処理による残留薬液の混入を防止できる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、一方の処理水管と他方の処理水管との水圧の差圧を測定する水圧計と、一方の処理水管と他方の処理水管との少なくとも一方に設けた弁と、警告手段とを備え、水処理運転をしている一方の処理水管の水圧が準備運転をしている他方の水圧よりも低い場合に、警報を発することを特徴とする。
【０００８】
この請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、処理水管に弁を設けておき、再生運転時及び準備運転時にはその処理水管の弁を閉じるので、排水処理をしている処理水管に再生水が混入するのを防止できるが、弁の劣化や損傷あるいは、異物等により弁が完全に閉まっていなかったこと等を原因として、水処理運転をしている一方の処理水管の水圧が準備運転をしている他方の水圧よりも低くなった場合には、警報を発して注意を喚起する。これにより、水圧の違いにより弁からの再生水の漏れを防止でき、高い水圧の処理水中に低い水圧の再生水が混入するのを防止できる。尚、「警報手段」は、音を発したり、ランプを点灯又は点滅させたりして、作業者に注意を喚起する手段であればその方法は制限されない。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、通水抵抗が異なる２種類の管は、管径が異なる管であることを特徴とする。
【００１２】
この請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、通水抵抗は、異なる口径の管を設けるだけであるから水圧の調整が簡単な構成にできる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、一方及び他方の水処理管の合流地点では、その下流側に処理水の導電率を測定する導電率計を備えることを特徴とする。
【００１４】
この請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、一方及び他方の処理水管の合流地点よりも下流側では、導電率計により処理水の導電率を測定しているので、再生水が混入した場合には、測定している導電率が変化するので、容易に再生水の混入を検知できる。
また、再生水の混入に限らず、水処理手段の異常あるいは水処理装置への異物の混入等も容易に検知できる。
尚、導電率計の測定値が目標値からずれた場合には、再生水の混入や異物の混入の可能性が高いので、警報を鳴らすことにより、作業員に処理水の異常を知らしめることが望ましい。これにより、作業員は水処理装置の運転を止めたり、弁や管の点検をする。従って、品質の高い処理水を得ることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、処理水管に接続されて水処理手段に再生用薬液を供給する薬液供給管と、薬液供給管に直列に設けた２つの開閉弁とを備えると共に２つの開閉弁の間に枝管を設けており、枝管には大気に開放可能な開放弁を設けたことを特徴とする。
【００１６】
この請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、再生運転時に水処理手段に薬液を供給した後、水処理運転では薬液を供給する２つの開閉弁を閉じるが、仮に薬液側の開閉弁が摩耗や劣化または異物の混入等により完全に閉じない場合が生じても、枝管の開放弁を開けているので、薬液は開放弁から排出されて処理水管に薬液が混入するのを防止できる。
一方、処理水管側の開閉弁が完全に閉じない場合には、枝管の開放弁を開けているので、枝管側が負圧になり、枝管側に残留している薬液があっても処理水管への薬液の侵入が防止できる。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発明において、処理水管は、排水用枝管との分岐部に処理水の導電率を測定する導電率計を備えることを特徴とする。
【００２０】
この請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、導電率計の測定により、処理水の導電率が所定の範囲に達したところで、準備運転終了の確認ができるとともに、排水用枝管の弁を自動的に閉じ処理水を次工程に移送する。従って、導電率計により準備運転の終了確認が容易にできるとともに測定値に応じて自動的に弁の開閉を行うことができるので、自動運転を可能としつつ品質の高い処理水を得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１〜図４は、水処理装置の概略的な配管図であり、各運転状態における流れを示したものである。
【００２２】
まず、本実施の形態にかかる水処理装置１の配管を説明する。水処理装置１には、２つの水処理ユニット３、５を並列に備えており、一方の水処理ユニット３と他方の水処理ユニット５とは、略同じ回路構成であるとともに、各水処理ユニット３、５の処理水は、共通の処理水貯留槽７に移送されて貯めるようになっている。以下の構成の説明では、一方の水処理ユニット３について説明し、他方の水処理ユニット５では一方の水処理ユニット３と同じ部分には同一の番号を付することによりその部分の詳細な説明を省略するが、一方の水処理ユニット３には番号の後に「ａ」を付し、他方の水処理ユニット５には、番号の後に「ｂ」を付して区別することにする。
【００２３】
原水管９ａは、第１水処理手段１１ａに接続されており、原水管９ａには弁１３ａが設けられているとともに、弁１３ａの上流側には排液管１５ａが接続されている。この排液管１５ａの下流側は、排液タンク１６に接続されている。第１水処理手段１１ａは、イオン交換膜を通して液中のプラスイオンを水素イオンと交換するイオン交換塔である。
第１水処理手段１１ａの下流側には、中間処理水管１７ａが接続されており、この中間処理水管１７ａの下流側には、第２水処理手段１９ａが接続されている。中間処理水管１７ａには第１水処理手段１１ａ側に弁２１ａが設けられており、弁２１ａと第２水処理手段１９ａとの間に通水抵抗の小さい太管２３ａと通水抵抗の大きい細管２５ａとが並列に接続されており、その下流に弁２７ａを設けた迂回管２９ａが設けられている。尚、太管２３ａと、細管２５ａとには、それぞれ弁３０ａ、３１ａが設けられている。
【００２４】
第２水処理手段１９ａには、処理水を移送する処理水管３５ａが接続されており、この処理水管３５ａには排水用岐管３７ａが接続されており、排水用岐管３７ａは弁４０ａにより開閉されるようになっている。排水用岐管３７ａは、再生運転後、準備運転のときの処理水を排出するものである。即ち、排水用岐管３７ａと処理水管３５ａとの分岐点には導電率計４１が設けられており、再生運転と同様な処理をおこなう準備運転のときにその処理水の導電率を導電率計４１により測定し、所定の導電率を得られていることを確認した後、処理水の流れを排水用枝管３７ａから処理水管３５ａに切り替えるようになっている。
【００２５】
処理水管３５ａには、導電率計４１の下流に弁４３ａと、弁４３ａの上流側及び下流側との差圧を測定する差圧計４５が設けられており、弁４３ａの下流側の圧が大きくなった場合には弁４３ａを閉じるようになっている。換言すれば、一方の処理水管３５ａと他方の処理水管３５ｂとは下流で接続されているので、再生運転している他方の処理水管３５ｂの水圧が高まった場合にはそれに連通している一方の処理水管３５ａの水力が高くなるので、そのような場合は処理水中に再生水の侵入のおそれがあるので、ランプや表示を点灯させたり、音を発生したりして、作業者に注意を喚起し、場合によっては、水処理運転をしている処理水管３５ａの弁４３ａを閉じるようになっている。
一方の処理水管３５ａと他方の処理水管３５ｂとの合流地点４６の下流側にも導電率計４７が設けられており、仮に再生運転をしている他方の処理水管３５ｂから再生水が混入した場合には、導電率計４７により検知できるようなっている。また、導電率計４７は、処理水貯留槽７の直前で、ここに入る最終的な処理水の状態を確認するものでもある。
【００２６】
次に、再生運転時に使用する薬品の供給管について説明する。酸性液が貯留された酸性タンク４９は薬液供給管５１により第１水処理手段１１ａ、１１ｂに接続されており、アルカリ性液が貯留されたアルカリタンク５３は薬液供給管５５により第２水処理手段１９ａ、１９ｂに接続されている。本実施の形態では、酸性液としては塩酸水、アルカリ液としては水酸化ナトリウム水を用いている。
薬液供給管５１、５５には、第１水処理手段１１ａ、１１ｂ、第２水処理手段１９ａ、１９ｂとの接続部のそれぞれに直列に接続した２つの開閉弁５７、５９を設けるとともに２つの開閉弁５７、５９の間に枝管６３を設けており、枝管６３には大気に開放可能な開放弁６１を設けている。薬液の供給を停止しているときに、２つの開閉弁５７、５９を閉じるが、仮に薬液側の開閉弁５９が摩耗や劣化または異物の混入等により完全に閉じない場合が生じても、枝管６３の開放弁６１を開けているので、薬液は開放弁６１から排出されて処理水管３５ａ（または中間処理水管１７ａ）に薬液が混入するのを防止できる。一方、処理水管３５ａ（または中間処理水管１７ａ）側の弁５７が完全に閉じない場合には、枝管６３の開放弁６１を開けているので、枝管６１側が負圧になり、枝管６１側に残留している薬液があってもその薬液が処理水管３５ａ（または中間処理水管１７ａ）に侵入するのを防止できる。
【００２７】
次に、本実施の形態における水処理装置１の運転について説明する。図１は一方の処理水ユニット３が水処理運転をしており、同時に他方の水処理ユニット５が再生運転をしている場合である。一方の処理水ユニット３では、図１において実線矢印でその流れを示すように、原水管９ａに供給された原水は、第１水処理手段１１ａでプラスイオンのイオン交換処理がなされた後、中間処理水管１７ａ、太管２３ａ、第２水処理手段１９ａ、処理水管３５ａ、導電率計４７を通って、処理水貯留槽７に処理水が貯められる。
他方の処理水ユニット５では、各弁５７、５９が開き、弁６１が閉じており、第１水処理手段１１ｂに塩酸水、第２水処理手段１９ｂにアルカリ水が供給される。第１水処理手段１１ｂに供給された塩酸は、原水管９ｂ、排液管１５ｂを経て排液タンク１６に排出される。第２処手段１９ｂに供給されたアルカリは迂回管２９ｂを通って排液タンク１６に排出される。
【００２８】
図２では、一方の処理水ユニット３では引き続いて処理水運転をしており、他方の水処理ユニット５では、準備運転をしている。準備運転では、通常の水処理運転（一方の水処理ユニット３における処理）と同様に、原水を第１水処理手段１１ｂ及び第２水処理手段１９ｂに流すが、処理水管３５ｂの処理水は分岐管３７ｂを通って、排水される。この準備運転では、原水は細官２５ｂに流し、処理水管３５ｂでは導電率計４１で処理水の導電率を測定し、所定の値になるまで分岐管３７ｂにより処理水が排水され、所定の導電率に達したところで、自動的に弁４０ｂを閉じ同時に弁４３ｂを開いて処理水を処理水貯留槽水７に移送する水処理運転をおこなう。
【００２９】
図３は、一方の水処理ユニット３では再生運転をおこない、他方の水処理ユニット５では水処理運転をする場合である。他方の水処理ユニット５では、原水を太管２３ｂに流し、処理した水が、処理水管３５ｂから処理水貯留槽７に導入される。一方の水処理ユニット３では、第１及び第２水処理手段１１ａ、１９ａを薬液により再生処理した後の薬液を排液タンク１６に排出する。
【００３０】
図４は、一方の水処理ユニット３では、原水を細官２５ａに流して準備運転をおこない、他方の水処理ユニット５では原水を太管２３ｂに流して引き続き水処理運転をする。その後、図１に示す一方の水処理ユニット３で水処理運転、他方の水処理ユニット５で再生運転をおこなう。本実施の形態では、上述した図１〜図４の工程が繰り替えされ、連続した水処理運転をおこなうものである。
【００３１】
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、地下水等の原水を飲料水に水処理する例であったが、化粧水や薬品に用いる液に水処理するものであってもよく、用途は限定されない。
一方の処理水管３５ａと他方の処理水管３５ｂとの水圧を異ならせる方法は、管径の異なる管２３ａ（２３ｂ）、２５ａ（２５ｂ）とを用いることに限らず、オリフィス等により抵抗を付与して水圧を変えるものであってもよい。
一つの水処理ユニット３（５）に２つの水処理手段１１ａ（１１ｂ）、１９ａ（１９ｂ）の２つ設けたが、これに限らず１つでもよいし、３つでもよく、数は制限されない。
また、水処理手段１１ａ（１１ｂ）、１９ａ（１１ｂ）は、イオン交換により水処理することに限らず、濾過等の他の水処理をするものであってもよい。
上述した実施の形態において、各管に設けられている弁は、それぞれ代表的なものを示したものであり、これ以外に各管に弁を設けるものであってもよい。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、一方の水処理ユニットを運転しているときには、他方の水処理ユニットは水処理手段の再生運転をしているので、連続した水処理運転が可能である。また、処理水管を共有できるので装置の構成が簡易であるとともに運転切り替え時の配管の切り離しや接続等の作業が不要である。また、水処理運転をしている一方の処理水管の水圧が準備運転中の他方の処理水管よりも高いので、準備運転中の再生水が処理水中に混入するのを防止できる。
また、簡易な構成で水圧を変えることができ、水圧の調整も簡単であり、且つ設備コストも低減できる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、準備運転時に閉じている処理水管の弁が完全に閉まっていなかった場合等を原因として、水処理運転をしている一方の処理水管の水圧が再生運転をしている他方の水圧よりも低くなった場合には、警報を発するので、作業者に注意を喚起することにより、再生水の漏れを防止でき、高い水圧の処理水中に低い水圧の再生水が混入するのを防止できる。
【００３４】
【００３５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、更に、水圧を調整するための構成が簡易である。
【００３６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様に、処理水の導電率を測定しているので、容易に再生水の混入を検知でき、品質の高い処理水を得ることができる。また、再生水の混入に限らず、水処理装置の水処理手段の異常あるいは異物の混入等も容易に検知できる。
【００３７】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、仮に薬液供給管に設けた開閉弁が摩耗や劣化または異物の混入等により完全に閉じない場合が生じても、処理水管に薬液が混入するのを防止できる。
【００３８】
【００３９】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、導電率計により準備運転の終了確認が容易にできるとともに測定値に応じて自動的に弁の開閉を行うことができるので、自動運転を可能としつつ品質の高い処理水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一方の水処理ユニットが水処理運転、他方の水処理ユニットが再生運転をしている状態を示す水処理装置の配管図である。
【図２】  一方の水処理ユニットが水処理運転、他方の水処理ユニットが準備運転をしている状態を示す水処理装置の配管図である。
【図３】  一方の水処理ユニットが再生運転、他方の水処理ユニットが水処理運転をしている状態を示す水処理装置の配管図である。
【図４】  一方の水処理ユニットが準備運転、他方の水処理ユニットが水処理運転をしている状態を示す水処理装置の配管図である。
【図５】  従来の水処理装置における配管の切り替えを説明する図である。
【符号の説明】
１      水処理装置
３      一方の水処理ユニット
５      他方の水処理ユニット
９      原水管
１１ａ、１１ｂ  第１水処理手段
１９ａ、１９ｂ  第２水処理手段
２３ａ、２３ｂ  太管（通水抵抗の小さい管）
２５ａ、２５ｂ  細管（通水抵抗の大きい管）
３５ａ、３５ｂ  処理水管
３７ａ、３７ｂ  排水用枝管
４０ａ、４０ｂ  排水用枝管の開閉弁
４１      導電率計（排水用枝管の分岐部で測定）
４３ａ、４３ｂ  弁（処理水管の弁）
４５ａ、４５ｂ  水圧計
４７      導電率計（水処理管の下流で測定）
５１、５５    薬液供給管
５７、５９    開閉弁
６１      大気開放弁
６３      枝管
【図１】
0004756759.tif 000002
【図２】
0004756759.tif 000003
【図３】
0004756759.tif 000004
【図４】
0004756759.tif 000005
【図５】
0004756759.tif 000006