(57)【要約】【課題】  屋根からの雨水を樋を通じて、側溝に排水するのではなく、雨水を水資源として、活用するものである。大腸菌のないクラスターの小さい活性水に変わり、生活水、および飲料水として使用できる。実用レベルで雨水を安価で、かつ安全確実に浄化する方法、および装置がなかった。【解決手段】  水資源の有効活用の中で、雨水を効率よく安価な飲料水として安定的に供給できる、浄化方法および装置に係わる発明である。屋根から樋を通じて捕集した雨水を、破砕花崗岩からなる濾過塔を経由した後、高電導竹炭粒滞留下のエアブロー槽を通過させ、その後、高電導竹炭ブロック片滞留下の槽を２回通過させ、しかる後、パイウォーター源水で処理した高電導活性竹炭ブロック片と、活性セラミック滞留下の１次活性処理槽を通過することにより、飲料水として適合する水に雨水を変える。その後、飲料水として最終段階の処理を、１００〜１５０メッシュの金網で濾過した後、２次的に活性セラミック滞留下の槽を通過させる、一連の処理槽を有することを特徴とする、雨水浄化方法及び装置である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樋を通じた雨水を浄化するにあたり、濾過塔、高電導竹炭収納配置のエアーバブル槽、高電導竹炭収納配置の第１竹炭処理槽、高電導竹炭収納配置の第２竹炭処理槽、高電導活性竹炭層と活性セラミック層との２層が収納配置の１次活性化処理槽、浄化水貯槽、および金網濾材を経由して、活性セラミック収納配置の２次活性化処理槽からなる構成の処理槽群を経て、雨水処理することを特徴とする、雨水浄化方法及び装置
【請求項２】
濾過塔は、縦長で下部から、水だめ室、その上部に三層構造からなる濾材充填層、更にその上部に、濾過雨水だめ室、からなる構成で、雨水は、下部の水だめ室から入り、次いで濾材充填層を水圧により下部から上部へと移送し濾過雨水だめ室に入ることを特徴とし、下部の水だめ室は、雨水流入口と、略反対側に、蓄積ゴミを定期的に排除するドレン抜き口が設置され、水だめ室上部に配置された濾材充填層は、目皿を介してあり、天然濾材として、破砕花崗岩が、下層より小石、中砂、小砂の順に３層配置し、これら濾材層が互いが混じり合わないよう、仕切網で仕切られ収納配置され、これら濾材を通過した水は、濾過雨水だめ室に入り、定常状態では、濾過雨水だめ室から次工程のエアーバブル槽に、非定常で連続して大量に雨水が流入すると、次工程のエアーバブル槽に設置されたフロートセンサーが働き、濾過塔と次工程のエアーバブル槽との間に設置したフロートバルブが閉じてエアーブロー槽への流入停止し、流入停止した濾過雨水は、オーバーフロー管を通じて、濾過雨水貯槽に移送される機構である、一連の濾過塔構造および機能を有することを特徴とする請求項１記載の雨水浄化方法及び装置
【請求項３】
エアーバブル槽は、下部にエアー吹き出し口があり、その上部に高電導竹炭粒層を収納配置した構成からなることを特徴とし、濾過雨水は、槽下部から入りエアー撹拌されながら竹炭粒層を通過する。竹炭粒は、電気抵抗値５０Ω／ｃｍ以下の親指大の電導竹炭であって、処理槽水量１００リットルあたり０．５〜２ｋｇ収納配置しており、また槽上部には、濾過塔からの流入を量をコントロールするセンサーとして、フロートが設置されてあり、濾過槽からの濾過雨水流入量が多いとき、コントロール機能が働く機構を有している一連のエアーバブル槽構造、および構成を特徴とする請求項１，２記載の雨水浄化方法及び装置
【請求項４】
エアーバブル槽で処理された水は、配管を通じ、第１竹炭処理槽下部より入り、この槽の配管上部位置に高電導竹炭ブロック層収納配置した構成からなることを特徴とし、竹炭は、電気抵抗値５０Ω／ｃｍ以下の電導竹炭ブロックが、処理槽水量１００リットルあたり１〜３ｋｇ収納配置しており、ここで処理された水は、次工程の第２竹炭処理槽の槽下部から入り、同一構成の処理槽で繰り返し処理することを特徴とする、請求項１記載の雨水浄化方法及び装置
【請求項５】
第２竹炭処理槽で処理された水は、配管を通じ、１次活性化槽の下部より入り、この槽の配管上部位置に、活性竹炭層と活性セラミック層とを収納配置した構成からなることを特徴とし、活性竹炭は、電気抵抗値５０Ω／ｃｍ以下の高電導竹炭を、２価３価鉄塩により活性化処理ものを、処理槽水量１００リットルあたり１〜３ｋｇ収納しており、また活性セラミックは、２価３価鉄塩処理したものを、処理槽水量１００リットルあたり０．５〜１．０ｋｇ収納配置しており、かかる構成からなる、活性化処理槽であることを特徴とする、請求項１記載の雨水浄化方法及び装置
【請求項６】
一連の処理槽を通過した雨水は、活性浄化された水として貯水槽に貯えられる。貯水槽は、配管を通じ下部から貯えられ、この貯水槽は、生活水を取り水するポンプ配管と、槽下部に設けたドレン溜まり、バルブ付きのドレン抜き配管と、次の工程との間に設けられた、１００〜２００メッシュの濾過金網による仕切りからなる、貯水槽てあることを特徴とする、請求項１記載の雨水浄化方法及び装置
【請求項７】
貯水槽から、１００〜２００メッシュの濾過金網を通過した濾過浄化水は２次活性処理槽に入る。２次活性処理槽は、活性セラミック層を収納配置した構成で、処理槽水量１００リットルあたり０．５〜１．０ｋｇ収納配置され、処理して得られた水は、調理用、飲料用、および備蓄浄化水用として、ポンプ配管より取り水できる、２次活性化処理槽である請求項１記載の雨水浄化方法及び装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、雨水を確実に生活用水、飲料用水として浄化する、浄化方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  雨水は、貴重な水資源であることは言うまでもないが、公共の上水道施設が整備拡充されるに伴い、軽視されがちである。雨水の大半は、利用されることなく、樋を経て側溝に琲出されており、活用されていない。近年、この雨水を地下タンクに貯め、トイレ、菜園などに利用する動きがあるが雨水を水資源として最大限活用するには、浄水化する必要がある。【０００３】  また、降雨量の少ない地域や、河川の少ない離島、山岳地帯など、渇水時は、給水制限が頻発し、時には給水車が発動することもある。【０００４】  本発明は、降雨の少ない時に可能な限り捕集し、浄水化して活用し、降雨量が多い時には、余った雨水は、備蓄して渇水時に備え浄水化して利用する。飲料水はもとより、生活全般に雨水を資源として活用する、雨水浄化方法及び装置を提供するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  解決しようとする問題点は、一般的には、公共水道、地下水は豊富で、水が大切な資源としての意識がなく、問題意識が少ない。しかし、降雨が無く、給水池の水量が減り給水制限が起きると、水の大切さを知らされるのが現実である。この時のために一般住宅においても、雨水の活用と、雨水の備蓄活用が必要である。現在、実用レベルで、確実に雨水を浄化できる資材、装置がなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明は、高温で炭化された高電導竹炭、およびパイウオーター源水による処理による活性化竹炭、活性化セラミックなどを水浄化資材として使い、これらの資材を単独、ないし組み合わせた処理槽を順次通過させることにより、雨水の浄水化が、確実にかつ、簡単にできることを確認し、雨水の浄化方法、装置を完成したことによる。
本発明は、樋から出た雨水を、破砕した花崗岩粒度を篩い分けし、これを濾材として充填した濾過塔で雑ゴミを除いたのち、高電導性の高い竹炭粒滞留下、エアブローによるバッキをエアーバブル槽で行い、さらに、高電導竹炭滞留下の１次竹炭処理槽、２次竹炭処理槽を２回通過させ、しかる後、高電導活性竹炭と活性セラミック資材滞留下の１次活性化処理槽工程を通過させ、雨水を浄化する方法である。なお、この段階で飲料水として適する良質の活性ミネラル水となるが、飲料水には、更にステンレス金網で濾過し、活性セラミック滞留下の２次活性化処理槽を通過する工程でもつて、身体によい健康活性ミネラル水に仕上げることができた。【０００７】  濾過塔に充填の破砕花崗岩は、六甲水系の湧き水としてよく知られておりこれを濾材として大砂、中砂、砂に篩い分けし、３層構成で使用したところ、身体に悪影響のある有害物質の溶けだしが全く無く、水の透過性ならびに水切れがよく、雑ゴミが簡単に分離できることが判明した。また、高電導竹炭は、従来の吸着機能に加え、遠赤外線放出能に優れ、嫌気性の雑菌の繁殖が抑制できる。また、竹炭本来のミネラル分として身体によいカリウム、他が適度に溶け出すこと、また、雨水は、酸性を呈する酸性雨であるが、竹炭で処理することにより、竹炭のミネラル分で中和されアルカリ性にシフトする。
さらに、次の工程として、２価、３価鉄塩を含むパイウオーター源水の活性水で処理した活性竹炭、および活性セラミック槽を通過して貯水槽に貯える。貯水槽に貯えた水はクラスターが小さくでき、大腸菌、嫌気性菌類が棲めない水に変わり、飲料水として適用できるクラスに仕上がる。この貯水槽には、取り水できるポンプ配管があり、特に、濾過しない状態で、洗濯用水、トイレ他生活用水として使用する。この段階の水は、クラスターの小さい活性水に変わっており、汚れの落ち、トイレの脱臭効果もよく効き、充分すぎるものである。この貯水槽の水で飲料水として適合する水に仕上がっているが、飲料水として、さらに、金網１００〜２００メッシュを通過濾過させ、水を飲料水として完全安心できるものに変える手段として、さらに活性セラミック滞留下で処理する。この最終槽で仕上がった水は、ポンプ配管により、調理用水、飲料水として使用する。また、降雨量の多いとき仕上がったこの水は、予備の浄水槽タンクに備蓄保管する。予備浄水タンクに保管した水は、１ケ月後も、大腸菌検査の結果、無菌で良好であった。このことは、クラスターの小さい活性水として改質しており、腐敗菌が繁殖できない活性状態を維持しているものと認識している。【０００８】  濾過塔の構造は、縦長で、下部には、雨水の流入口とドレン抜き配管のある水だめ室、その上に濾材充填の濾過層、その上部に次工程送りのバルブ付き配管とオーバーフロー配管がある濾過水だめ室、からなる構成である。樋からの水は流入口を通り、水だめ室に入る。水だめ室から水圧で濾過層を経由して濾過水だめ室に移送する経路をたどる。濾過層は、下より、ピンポン玉より小さめの破砕花崗岩小石が、略２０ｃｍ高さ充填されており、その上部に、同質の小指爪大の破砕花崗岩中砂が、略２０ｃｍ高さ充填され、最上層に、同質の破砕花崗岩小砂略２０ｃｍ高さ充填されてされた構成となっている。また、それぞれサイズの濾材が混じり合わないよう、荒さの異なる金網で分離配置されている。雨水は濾過され、濾過塔上部に設けた濾過雨水だめ室には入り、配管パイプを通じ、次工程のエアーバブル槽に配管により下部から入る。なお、濾過塔下部の水だめ室には、雨水流入口と略反対位置にフロートバルブ付きの配管が設けられている。この配管は、繰り返し濾過で、ゴミが蓄積したときバルブを開くことにより水が逆流し、水だめ室内に溜まるゴミを簡単に排除できるよう設置されている。また、濾過雨水室の次工程移送のバルブ付き配管は、次工程のエアーバブル槽の水位レベルによりフロートバルブが開閉できるようにフロートセンサーが設置されており、定常状態では開き、雨量が多く濾過雨水が多量に流入したときこのフロートセンサーが働き、フロートバルブが閉じる構造となっている。このバルブにより絶えず一定量の濾過雨水が次工程のエアバブル槽に入るようコントロールできる。また、濾過雨水だめ室のオーバーフロー配管は、降雨量の激しいとき、フロートセンサーが働きフロートバルブが閉じたとき、濾過雨水室からオーバーフローした濾過雨水が予備タンクに流入貯水できる。したがって、降雨が少ないとき、この予備タンクからポンプで、エアブロー槽に移送でき、予備タンクの雨水を使用活用でき���構成である。予備タンクの容量は、梅雨時の降雨量と平均使用水量を想定し、設定することが水資源活用上有効である。【０００９】  濾過塔から配管を通じ流入した濾過雨水は、配管を通じ下部よりエアーバブル槽に入る。エアーバブル槽は、下部にエアー吹き出し口があり、その上部に高電導竹炭粒層収納配置した構成からなっている。濾過雨水は、エアーバブルと滞留竹炭粒により、嫌気性雑菌が死滅排除できると同時に、酸性雨水がアルカリ性にシフトする。高電導竹炭５０Ω／ｃｍ以下の竹炭粒は、処理槽水量１００リットルあたり０．５〜２．０ｋｇ収納配備される。エアーバブル槽の上部には濾過塔からの雨水流入量が一定となるようフロートセンサーがあり、フロートバルブが働くことにより、流入量に大幅な変化が無く、良好なバッキ結果が得られる。また、エアーバブル槽の竹炭粒は、好気性バクテリアの住みかとしての役割もあり、エアーと併用することにより、好気性バクテリアを繁殖させ、嫌気性菌を排除する機能を高める効果がある。なお、竹炭粒の収納量は、下限値で、ｐＨ値を充分引き上げる作用があり、経済ベース、効果とを考え上限設定した。【００１０】  エアーバブル槽を経た水は、槽上部に設けられた配管を通じ、次の第１竹炭処理槽の下部から入る。第１竹炭処理槽は、水が配管により下部から入る構造で、その上部に高電導竹炭ブロック層収納配置した構成である。ここでバッキされた雨水は、竹炭収納層を通過しほぼ完全な中性水に変わる。高電導竹炭は電気抵抗値５０Ω／ｃｍ以下の竹炭ブロック片が、処理槽水量、１００リットルあたり１．０〜２．０ｋｇ収納配備している。第１竹炭処理槽を経た水は、槽上部の配管により、第２竹炭処理槽の下部に入る。第２竹炭処理槽の構成は、第１竹炭処理槽と全く同一である。第２竹炭処理槽の下部から入り高電導竹炭収納層を水が通過することにより浄化レベルがより高められる。この段階で水は、完全な中性水に変わる。なお、第１、第２竹炭処理槽、共に使用される竹炭は、高電導竹炭がブロック片で使われる。粒状竹炭を使用しても差し支えないが炭粉が分散して、水が黒く濁ることがあり、ここではブロック片を使用することが好ましい。【００１１】  第２竹炭処理槽を出た水は、配管により、１次活性化処理槽に入る。一次活性化処理槽は、活性高電導竹炭収納層と、活性セラミック収納層との２層からなる配置構成である。ここで、活性高電導竹炭ブロックと活性セラミックにより、活性化処理される。ここでは、浄化はもとより、水のクラスターを小さくし一段とエネルギーレベルの高い水に変へる。この処理により、嫌気性菌ならびに、大腸菌は完全に死滅排除でき、完全な活性ミネラル水となる。活性高電導竹炭量は、処理槽水量、１００リットルあたり  １．０〜３．０ｋｇ収納し、活性セラミック量は、処理槽水量、１００リットルあたり、０．５〜１．０ｋｇ収納し配置される。処理される水量が入り側の、フロートセンサーの働きにより、処理量をほぼ一定に保たれるので、大腸菌のない活性水が安定して得られるのである。従って、いずれの活性資材量も下限域に近いところで機能上充分である。上限値は、経済性を考慮し設定した。【００１２】  １次活性化処理槽で活性化処理された水は、次の��化貯水槽で貯えられる。ここに貯えられた水は無菌で活性飲料水としても充分適用できるものであるが、飲料水としては更に、濾過することが好ましい。この水は、ポンプ配管から取り水し、洗濯用水、風呂、トイレ用、菜園用水など生活用水として使う。【００１３】  浄化貯水槽で貯えた水は、１００〜２００メッシュの金網濾過を経由して、２次活性処理槽に入る。２次活性処理槽は、活性セラミック層収納配置された構成である。この活性セラミック層を通過処理することにより完璧な水となる。活性セラミック収納は、処理槽水量、１００リットルあたり、０．５〜１．０ｋｇ収納配置し、完全で安全な健康活性水として、ポンプ配管により調理用、飲料水用として使用する。また、梅雨時など雨量の多いときは、活性水であるから保存が利き、大型タンクに貯水して、渇水期に使用できる。なお、金網は、細かい程良いが、濾過機能、メンテナンス面から設定した。
また、活性セラミック量の設定は、下限値で機能上問題なく、充分であり、経済性と効果を考え上限値を設定した。
【発明の効果】
【００１４】  本発明の雨水浄化方法および装置は、雨水を水資源として活用するもので、家庭用に設置すれば、渇水時も安全な自家用水として存分に使用できる。また、災害時ライフラインが破損した給水不可の際にも有効な手段となる。さらに、水の使用水量が制限される山の家、プール、離島、夏場渇水の地域、ゴルフ場の散水、大型公共施設の給水に有効である。
高電導性竹炭は、炭としての吸着作用のみならず、硬質で遠赤外線を放出し効果維持能力も高く、竹炭で約半年、活性竹炭、活性セラミックで約１年間機能維持でき、管理も簡単で、かつ、費用対効果も高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  家庭用としては、土地に余裕がある場合樋を通じ庭に地上施設を造るのが最良である。また余裕のない場合は、地下施設として駐車場の下など考えられる。なお、屋根のある大型施設では、水資源の有効活用として、大型給水施設として考えられる。特に、降雨量の多い時期に濾過雨水予備タンクを大容量化すれば水飢饉が解消できる。また、クラスターの小さい活性水は長期保存でき、飲用水の備蓄タンクの併設は有効である。さらに、屋根にソーラーパネルを併設すれば、ポンプの動力源も確保できる。
【実施例】
【００１６】  雨水処理量を、４０〜５０リットル／時間、可能なモデル施設でもって説明する。図１は、本発明装置の実施例の断面図であって、主要構成からなる、１〜９に至る経路および各機能でもって、雨水は、飲用可能な状態に浄化される。水の供給源１は、屋根１１を経て、あらかじめ荒ゴミを除去するステンレス製５ｍｍ角ネット付き樋受け１２、樋１３を通り、濾過塔３に入る。  濾過塔３の下部の水だめ室３１に入り、水圧により、破砕花崗岩のピンポン玉よりやや小さな小石よりなる層３２を経て、更に小さい中砂層３３、砂層３４を経て、雨水濾過水が、濾過塔３の最上部の濾過雨水だめ室３５に溜まる。濾過雨水は配管３６、４５を経由して、次の処理工程、エアーバブル槽４に入る。【００１７】  雨量が激しい時、濾過塔３の濾過雨水だめ室３５の水位レベルが上昇したとき、エアーブロー槽４の上部に設置したフロートセンサー４６が働きフロートバルブ４７が閉じ、濾過雨水だめ室の水位レベルが上昇し、水だめ室３５に設置された配管３９を経て、濾過雨水貯水槽２のタンク内２１に入り貯水される。【００１８】  濾過塔３の水だめ室３１の、雨水流入口１３と略反対側に、排出口３７、バルブ３８が設置されているが、これは、水だめ室３１にゴミが堆積したり、粉砕花崗岩の濾過機能が低下したとき、バルブ３８を開き、ゴミを排出する。【００１９】  エアブロー槽４は容積３５０リットルで、エアー室４１には、エアーポンプからの吹き出し口４２があり、その上部には電気抵抗値３０Ω／ｃｍの親指大の竹炭粒層４３があり、竹炭粒はカートリッジ容器に３．５ｋｇ収納配置されている。ここで処理後の雨水を４４から採取し濾過雨水検査した。ｐＨ値は、酸性側の５．５から６．３となり、アルカリ側にシフトした。【００２０】  エアブロー槽４で処理された雨水は、配管５４を経由して第１竹炭処理槽５に入る。この槽５の容積は３５０リットルで、電気抵抗値１５Ω／ｃｍのブロック状竹炭片が５ｋｇ、カートリッジ容器に収納されている。雨水は、配管５４を経由して、第１竹炭処理槽５の下部の室５１，竹炭ブロック層５２，を通過して処理される。通過処理水を５３から採取し、ｐＨ値を検査したところ、ｐＨ値、６．８〜７．０で、中性に近い値であった。【００２１】  第１竹炭処理槽５で処理された水は、配管６４を経由して第２竹炭処理槽６の下部の室６１に入る。この槽６は第１竹炭処理槽と同一の構成からなり、下部の室６１，５ｋｇ収納の竹炭ブロック層６２、を通過して処理される。処理水を６３から採取し、ｐＨ値を検査したところ、ｐＨ値、７．２〜７．３で完全に中性であることを確認できた。【００２２】  第２竹炭処理槽６で処理された水は、１次活性化処理槽７、容積３５０リットルに、配管７５を経由して入る。まず、最下層の室７１に入り、次いで、電気抵抗値５Ω／ｃｍの竹炭ブロック片をパイウオーター源水で処理した、活性化竹炭層７２を通過処理し、さらに、パイウオーター源水で処理した活性セラミック層７３を通過させ処理する。活性竹炭、および活性セラミックそれぞれ２ｋｇをカートリッジ容器に収納した。この槽の処理水を７４から採取し、公的検査機関に大腸菌検査を依頼した。その結果、大腸菌がいないことを確認し��。【００２３】  １次活性化処理槽７を経た水は、配管８３を経由して、２０００リットル容量の貯水槽８で貯水される。この貯水槽８は槽底部に清掃用配管８７とバルブ８８が設置されている。また、ポンプ配管されており、逆止弁８２、配管８４、ポンプ８５を経由して、洗濯、風呂、および家庭菜園など生活用水配管として利用する。【００２４】  貯水槽８は１５０メッシュのステンレス金網８１を介して、２次活性化処理槽９容積１０００リットルが設置されている。これは、飲料水として、最終濾過と活性セラミック収納層９１を槽底部に設置し、活性セラミックが５ｋｇカートリッジ容器に収納されている。ここで完全に浄化された水は、逆止弁９２、配管９４ポンプ９５を経て、調理用、飲料水用に配管９６を通じ使用される。また、配管９７は、浄水の使用量が少ないとき、および、雨量が多いとき備蓄タンクへの配管として設置されている。処理水９３から採取し、公的検査機関に依頼検査した。その結果、ｐＨ値７．６、大腸菌ゼロとの回答を得た。【００２５】  本発明の、雨水浄化方法装置は、雨水を浄化して生活用水はもとより、飲料水として充分使用できる。また、本発明の特徴は、雨水の多い時、濾過雨水を濾過雨水貯水槽２に備蓄し、ここで備蓄した水２１を降雨がないとき、自動的に、配管２３、ポンプ２２を通じ、濾過塔３の濾過雨水だめ室３５に流入できる機構である。水量は、フロートバルブ２４，フロートセンサー２５により備蓄した水２１が、定量流入することができ、浄水化できるのである。本実験設備の備蓄タンク容量は３０００リットルであるが、降雨の多い梅雨時はオーバーフローすることがあり、使用水量、および推定降雨量に基づき、水資源確保の意味からも容量を検討すればよい。
【産業上の利用可能性】  実施例は、４〜５人家族が生活することを想定し、消費水量、約１０００リットル／日とした試験設備である。企業レベルで考えると、大型屋根から採取できる水量は、莫大であり、生活水はもちろんのこと、飲料水用として、本発明の適用は水資源有効利用の観点から意義がある。また、費用、対効果についても、設備のイニシャルコストはかかるものの、浄化資材は、竹炭が約半年、活性竹炭、活性セラミックが約１年効果が持続し交換頻度もすくなく、メンテナンスも容易で経済的である。さらに、渇水期、および天災でライフラインが止まる時を想定すれば、不可欠な設備となる。設備の材質は、ステンレス、コンクリートおよびＦＲＰ、その他合成樹脂製など考えられるが、設置場所勘案の上、価格見合いで考えればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明の装置の一例を示す断面図である。
【図１】
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