(57)【要約】 【課題】  汲み上げた地下水に含まれるヒ素等の有害イオンを容易に除去して安全な飲用水が得られる簡便な有害イオン除去装置及び該装置を用いた井戸水汲み上げ設備の提供。【解決手段】  有害イオン除去装置において、飲料水が通過可能な容器、及び該容器内を通過する飲料水と接触するように該容器内に装填され、飲料水中の有害イオンを除去するための粒子形態の吸着物質、を備えたものとした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲料水が通過可能な容器、及び
該容器内を通過する飲料水と接触するように該容器内に装填され、飲料水中の有害イオンを除去するための粒子形態の吸着物質、
を備えたことを特徴とする有害イオン除去装置。
【請求項２】
前記吸着物質がヒ素吸着物質からなる第１粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の有害イオン除去装置。
【請求項３】
前記吸着物質が鉄イオン吸着物質からなる第２粒子及び／又はマンガンイオン吸着物質からなる第３粒子を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の有害イオン除去装置。
【請求項４】
前記容器が、第１粒子と第２粒子又は第３粒子毎に個別の複数の容器を含むことを特徴とする請求項３に記載の有害イオン除去装置。
【請求項５】
前記容器が、飲料水の給水配管内に交換可能に装着される筒状容器からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有害イオン除去装置。
【請求項６】
前記筒状容器が一端部に入口と他端部に出口とを備え、これら入口と出口の少なくとも一方に別の同様な筒状容器との連結機構を備えていることを特徴とする請求項５に記載の有害イオン除去装置。
【請求項７】
前記容器が入口と出口とを備え、これら入口と出口のそれぞれに市販の飲料用プラスチック成形容器の口を接続するための連結構造が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有害イオン除去装置。
【請求項８】
前記容器が、可撓性のホースからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有害イオン除去装置。
【請求項９】
前記容器が、飲料水の給水栓の出口に装着される接続開口部を有する透水性の袋からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有害イオン除去装置。
【請求項１０】
前記袋の内部に、前記吸着物質が複数の層からなる積層形態で装填されていることを特徴とする請求項９に記載の有害イオン除去装置。
【請求項１１】
前記積層の少なくとも一層が第１粒子で形成され、少なくとも別の一層が第２粒子又は第３粒子で形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の有害イオン除去装置。
【請求項１２】
飲料水貯槽と、ポンプ装置と、該ポンプ装置によって該貯槽内の飲料水を導出し且つ再び該貯槽へ還流させる循環配管系とを更に備え、前記容器が該循環配管系の途中に介装されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有害イオン除去装置。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の有害イオン除去装置と、動力駆動式又は手動式の揚水ポンプと、該ポンプによって井戸の水を汲み上げるための揚水管と、該揚水管に接続された給水栓とを備えた井戸水汲み上げ設備であって、前記容器が前記揚水管又は前記給水栓に装着されていることを特徴とする井戸水汲み上げ設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばヒ素などの有害イオンを飲料用に汲み上げた地下水中から除去するための除去装置および該装置を用いた井戸に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、高濃度のヒ素にさらされている人は、中国全土で２００万人、インド、バングラデシュで１０００万人と推定されている。特に汚染のひどいバングラデシュは、丘陵地帯を除く国土の大半で手押しポンプ井戸の水がヒ素で汚染されており、深刻な環境問題に直面している。
【０００３】
イギリス国際開発省（ＤｆＩＤ）の報告書によれば、１９９８年から１９９９年にかけてバングラデシュの６４県中６１県で３５３４本の井戸水をサンプリング調査したところ、約２５％の井戸から国の飲料水基準値（０．０５ｍｇ／Ｌ）を超えるヒ素が検出されている。これに基づいて推計すると、バングラデシュの国民１億２５５０万人のうち２８００万人から３５００万人が同国の基準を超えたヒ素を含む井戸水を飲用していることになる。
【０００４】
世界保険機構（ＷＨＯ）では、飲料水中のヒ素濃度の基準値を０．０１ｍｇ／Ｌとするガイドラインを示しており、前記ＤｆＩＤの調査において、この値を超えるヒ素を含んでいた井戸は約４５％にのぼっており、この状況に対して現地マスコミは「世界最大規模の環境汚染」という表現を使い始めている。
【０００５】
１９８３年に、バングラデシュと接するインド・西ベンガル州で最初のヒ素中毒患者が発見された。原因は地層のヒ素が地下水に溶け出し、それを手押しポンプ井戸で汲み上げて飲用していたためと判明した。カルカッタにあるジャダブプール大学環境学部（ＳＯＥＳ）は、１９９５年までにヒ素汚染の井戸を４２７ヵ村で確認し、患者は２０万人に上ると推計した。
【０００６】
一方、バングラデシュで手押しポンプ井戸が使われだすのは、パキスタンから独立した１９７１年以降のことである。これは、それまで飲用していた池の水や浅井戸の水が下痢や赤痢などの感染症の原因になるとして、ＵＮＩＣＥＦやＷＨＯといった国際機関、外国のＮＧＯなどの援助によって、深さ３０メートル前後の手押しポンプ井戸の水に切り換えられていったためである。８０年代に入り、掘削費が安くなってから個人所有の井戸が全国に普及し、現在では、約４００万本の井戸が存在し、国民の９５〜９７％が井戸水を飲んでいるといわれている。
【０００７】
このバングラデシュで最初に井戸水のヒ素汚染が確認されたのは、インドとの国境付近で、井戸水のモニタリングをしていた地方自治農村開発協同組合省の公衆衛生工学局（ＤＰＨＥ）がチャパイナバブガンジ県バロバリアユニオンの４本の井戸から基準を超えるヒ素を検出した１９９３年である。翌１９９４年、同じチャパイナバブガンジ県で、保険家族福祉省の予防社会医学研究所（ＮＩＰＳＯＭ）は８人のヒ素中毒患者を確認。このことが、１９９５年にインド・カルカッタで開かれた「地下水のヒ素に関する国際会議」で報告されて、バングラデシュのヒ素汚染は国際的に知られるようになっていく。
【０００８】
長期間にわたってヒ素を摂取することで起こる疾病は「慢性ヒ素中毒」と呼ばれる。結膜炎や胃腸炎や気管支炎などの粘膜症状に始まり、皮膚に色素沈着、色素脱失、角化といった特徴的な症状をもたらし、末梢神経、泌尿器、肝臓、循環器などを侵す病気で、怖いのは、長い潜伏期間を経て皮膚や肺や肝臓に癌を発生させることである。３段階に分けた症度評価では、バングラデシュの患者は殆ど軽度あるいは中度の段階にあるとされ、いまのところ重度の患者は少ない。しかしながら全国規模の健康調査が実施されていないため、患者の総数は把握されていない。
【０００９】
現在では安全な飲料水対策として、雨水利用の推進、ポンド・サンド・フィルター（ＰＳＦ）の設置、地上２００ｍ以上の深井戸の掘削や、各種のヒ素除去装置（例えば特許文献１参照）の開発などが行われている。
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−４７７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、いずれの対策も未だ不十分である。まず雨水は長期保存の技術が確立されていないこと、池の水は乾期の終わりに枯渇して安定した水供給ができないこと、また粗雑な方法で深井戸をつくると上部の汚染水を引き込む恐れがあることなど多くの問題点が指摘されている。また、ヒ素除去装置の利用は、ごく一部の家庭しか設置されていないのが現状であり、広く普及させるには時間もコストも掛かり、装置によっては維持管理等が容易でないものもある。
【００１２】
上記問題点に鑑み、本発明の目的は、汲み上げた地下水に含まれるヒ素等の有害イオンを容易に除去して安全な飲用水を得ることのできる簡便な有害イオン除去装置および該装置を用いた井戸水汲み上げ設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る有害イオン除去装置は、飲料水が通過可能な容器、及び該容器内を通過する飲料水と接触するように該容器内に装填され、飲料水中の有害イオンを除去するための粒子形態の吸着物質、を備えたものである。
【００１４】
請求項２に記載の発明に係る有害イオン除去装置は、請求項１に記載の有害イオン除去装置において、前記吸着物質がヒ素吸着物質からなる第１粒子を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３に記載の発明に係る有害イオン除去装置は、請求項２に記載の有害イオン除去装置において、前記吸着物質が鉄イオン吸着物質からなる第２粒子及び／又はマンガンイオン吸着物質からなる第３粒子を更に含むことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４に記載の発明に係る有害イオン除去装置は、請求項３に記載の有害イオン除去装置において、前記容器が、第１粒子と第２粒子又は第３粒子毎に個別の複数の容器を含むことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項５に記載の発明に係る有害イオン除去装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有害イオン除去装置において、前記容器が、飲料水の給水配管内に交換可能に装着される筒状容器からなるものである。
【００１８】
請求項６に記載の発明に係る有害イオン除去装置は、請求項５に記載の有害イオン除去装置において、前記筒状容器が一端部に入口と他端部に出口とを備え、これら入口と出口の少なくとも一方に別の同様な筒状容器との連結機構を備えているものである。
【００１９】
請求項７に記載の発明に係る有害イオン除去装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有害イオン除去装置において、前記容器が入口と出口とを備え、これら入口と出口のそれぞれに市販の飲料用プラスチック成形容器の口を接続するための連結構造が設けられているものである。
【００２０】
請求項８に記載の発明に係る有害イオン除去装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有害イオン除去装置において、前記容器が、可撓性のホースからなることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項９に記載の発明に係る有害イオン除去装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有害イオン除去装置において、前記容器が、飲料水の給水栓の出口に装着される接続開口部を有する透水性の袋からなることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項１０に記載の発明に係る有害イオン除去装置は、請求項９に記載の有害イオン除去装置において、前記袋の内部に、前記吸着物質が複数の層からなる積層形態で装填されているものである。
【００２３】
請求項１１に記載の発明に係る有害イオン除去装置は、請求項１０に記載の有害イオン除去装置において、前記積層の少なくとも一層が第１粒子で形成され、少なくとも別の一層が第２粒子又は第３粒子で形成されていることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項１２に記載の発明に係る有害イオン除去装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有害イオン除去装置において、飲料水貯槽と、ポンプ装置と、該ポンプ装置によって該貯槽内の飲料水を導出し且つ再び該貯槽へ還流させる循環配管系とを更に備え、前記容器が該循環配管系の途中に介装されているものである。
【００２５】
請求項１３に記載の発明に係る井戸水汲み上げ設備は、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の有害イオン除去装置と、動力駆動式又は手動式の揚水ポンプと、該ポンプによって井戸の水を汲み上げるための揚水管と、該揚水管に接続された給水栓とを備えた井戸水汲み上げ設備であって、前記容器が前記揚水管内又は前記給水栓に装着されているものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明による有害イオン除去装置においては、吸着物質の交換など容器単位で取り扱いのできる簡便な構成で簡単に飲料水から有害イオンを除去して安全な飲料水を得ることができるものであり、家庭レベルでの維持管理が容易で地下水汚染地域への普及に好適という効果がある。
【００２７】
また、本発明による有害イオン除去装置を用いた井戸水汲み上げ設備は、地下水の汲み上げ時に自動的に飲料水からの有害イオンの除去が効率的に行えるものであり、新たに設置される井戸だけでなく、既存の井戸でも構成することができるため、地下水汚染が確認されている井戸を安全に再利用できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明においては、飲料水が通過可能な容器内に飲料水中の有害イオンを除去するための粒子形態の吸着物質を装填してなる有害イオン除去装置であり、この容器内を飲料水を通過させるという簡便な方法で前記吸着物質に接触した飲料水中の有害イオンが吸着除去できるものである。
【００２９】
従って、この有害イオン除去装置を用いて、井戸から汲み上げた地下水など有害イオンで汚染された飲料水を前記容器内に通過させれば、有害イオンが除去されて安全な飲料水を確保することができる。さらに本発明の有害イオン除去装置においては、有害イオン吸着物質として、粒子形態のものを用いているため、飲料水に有害イオン吸着後の物質が流出混入し易い粉末状吸着物質を用いる場合より容器内への吸着物質の保持が容易であり、粉末吸着物質の流出を防ぐための微細フィルターも必要なく、吸着物質の交換など容器単位で取り扱いのできる簡便な構成であるので、家庭レベルでの維持管理が容易で地下水汚染地域への普及に好適である。
【００３０】
なお、本発明で用いる吸着物質の第１粒子としては、まず、ヒ素吸着物質からなるものが挙げられる。このようなヒ素吸着物質を装填した容器からなる有害イオン除去装置は、バングラデシュをはじめ、地下水のヒ素汚染問題が深刻な地域への利用に好適である。ヒ素吸着物質としては、飲料水との接触でその飲料水中のヒ素を吸着除去できるものであれば広く使用可能であり、従来から市販され、ヒ素汚染水の浄化等に利用されているものでもよく、例えば水酸化ランタン、炭酸ランタン、炭酸イットリウムなどの希土類系化合物が挙げられる。
【００３１】
これらのヒ素吸着物質は主に粉末として扱われているが、例えば、ヒ素吸着物質が分散されたアルギン酸ゲル球体とすることによって、吸着物質の粒状形態を得ることができる。このゲル球体は、アルギン酸塩水溶液に吸着粉末を混合してなる原液を、該水溶液と接触してゲル化凝固反応を生じせしめる溶液中にノズル装置によって滴下することによって、原液の液滴を凝固ゲル化させて製造することができる。
【００３２】
このような滴下ゲル化法によるゲル球体としての吸着粒子は、滴下時のノズル径や流量、滴下速度等の設定条件を調整することによって所望の粒子径のものを得ることができ、本発明において、フィルターを必要としない実質的に取り扱いが容易な粒径、例えば  最も好適な粒径１．０ｍｍ程度を含む０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内で適宜選択できる。
【００３３】
また、さらに第２粒子、第３粒子としてヒ素以外の有毒イオンを吸着する物質を用いれば、より安全な飲料水が得られる。第２粒子または第３粒子としては、飲料水への含有が好ましくないものを対象とするもの、例えば鉄イオン吸着物質、マンガンイオン吸着物質が挙げられる。具体的な吸着物質としては、例えばアロフェン、イモゴライトなどの非晶性粘度鉱物などを用いればよい。これらのヒ素吸着物質以外の吸着物質の場合も、粉末であれば上記のようにゲル球体を得て粒子形態のものとすることができる。
【００３４】
また、これら互いに異なる吸着物質からなる第１粒子、第２粒子、第３粒子は、それぞれ個別の複数の容器内に装填されるものとすれば、各粒子は容器毎に取り扱うことができるため、各粒子の寿命に応じて容器毎に交換でき、各吸着物質を効率的に利用できると共に、有毒イオン除去装置としての維持管理も容易となる。
【００３５】
このようにそれぞれ異なる吸着粒子が装填された複数の容器は、それぞれ別個に用いて各有害イオンの除去処理を別工程で行ってもよいが、実際の使用箇所において複数の容器を飲料水の流れに沿って配置することが可能であれば、各容器を連続的に用いて複数の有害イオンの除去を一度に行えば効率的である。この場合、ヒ素吸着物質からなる第１粒子が装填された容器を最も上流側に配置すれば、他の吸着物質のヒ素汚染が回避でき、使用後の取り扱い処理が容易となる。
【００３６】
以上のような有害イオン除去装置は、容器に飲料水を通過させるという単独での使用以外にも、既存の設備に取り付けて用いることも可能である。例えば、内部に吸着物質が装填される容器を、飲料水の給水配管内に交換可能に装着される筒状のものとすれば、既存の配管設備のまま飲料水からヒ素等の有害イオンを吸着除去することができ、簡便な管理で安全な飲料水が供給できる。
【００３７】
このような筒状容器を用いる場合、吸着物質の装填は、例えば容器内に吸着粒子を充填してその容器両端に飲料水は通過可能で吸着粒子は通過できない所定サイズの貫通孔を備えた栓部材を取り付けるという簡単な構成で行える。
【００３８】
また、互いに異なる吸着物質からなる第１粒子および第２粒子、第３粒子をそれぞれ装填した個別の複数の筒状容器を給水配管内に装着する場合、各筒状容器は、一端部に入口、他端部に出口を備え、少なくとも一方に別の筒状容器との連結構造を備えた構成とすれば、複数の筒状容器を飲料水の流れ方向に沿って順次連結することができ、給水配管内への装着も容易となる。
【００３９】
また、有害イオン除去装置として単独で用いる際に、例えば、飲料水の供給と回収に市販の飲料用プラスチック成形容器を利用することができれば、飲用水の有害イオン除去作業がどこでも簡単に行える。この場合、内部に有害イオン吸着物質が装填される容器に入口と出口を備え、両口にそれぞれ前記成形容器の口と接続できる連結構造を設けたものとすれば良い。
【００４０】
市販の飲料用プラスチック容器としては、所謂ペットボトルが最も入手し易いが、これは一般的に口がスクリューキャップで閉じられるように雄ネジ加工されているものが殆どであるため、このようなプラスチック成形容器を利用するのであれば、その口の雄ねじに螺合するように前記容器の入口および出口にそれぞれ雌ネジ加工を施しておけば良好な接続状態が得られる。この場合も、プラスチック成形容器の口との接続のための連結構造とは別に、吸着粒子が装填された容器同士が連結できる連結構造を設けても良い。
【００４１】
また、吸着物質が装填される容器として、可撓性のホースを利用しても良い。このホースは、一般に広く市販されているものでよく、ホース一端側を飲料水の供給部へ取り付ければ他端側から有害イオンが除去された飲料水を回収することができる。またホース一端側を通常のホースと同様に水道蛇口に取り付けるだけで蛇口から供給される飲料水中の有害イオンの除去ができる。
【００４２】
このように可撓性ホースを利用する場合も、ホース容器の入口と出口の少なくとも一方に別のホース容器との連結構造を設けておけば、互いに異なる吸着物質からなる粒子を装填した複数のホース容器を一連に連結でき、一度に複数種の有害イオンの除去が行える。
【００４３】
また、容器の他の形態としては、透水性の袋からなるものが利用できる。この袋は、内部に吸着物質が装填され、飲料水の給水栓の出口に装着される接続開口部を備えたものとすれば、給水栓から出る飲料水は袋内に入り吸着物質との接触で有害イオンが除去されてから袋外へ透過する。この袋は、透水性のものであれば良く、例えば布袋などが使用できる。
【００４４】
さらに、この袋の内部に吸着物質が複数の層からなる積層形態で装填される構成とすれば、飲料水から複数の有毒イオンを一度に除去することができる。例えば、そのうちの少なくとも一層をヒ素吸着物質からなる第１粒子で形成し、他の層を第２粒子や第３粒子で形成することができる。このような積層形態は、袋自体に複数の層空間を設け、各空間にそれぞれ粒子を充填することにより形成することができる。また、それぞれの粒子を充填した透水性の小袋を容器本体となる袋内に積層装填する構成でも良い。
【００４５】
また、以上のように吸着物質が装填された容器を一度だけ通過させて有害イオンを除去処理する構成でも、吸着物質の性能と装填量の設定によって充分安全な飲料水が得られるが、例えば、ポンプ装置によって飲料水貯槽内の飲料水を導出し且つ再び飲料水貯槽へ還流させる循環配管系の途中に容器を介装してなる有害イオン除去装置を構成して何度も容器を通過させて有害イオンの除去処理を繰り返すものとすれば、一度の容器通過による除去処理に比べて同量の吸着物質でより徹底した有害イオンの除去ができ、また少量の吸着物質で同程度の除去効果が得られる。
【００４６】
このような飲料水の循環により繰り返し処理が行える有害イオン除去装置においても、循環配管系への容器の介装が、それぞれ第１〜第３粒子が装填された別個の容器を複数個配置できるものとすれば、ヒ素をはじめ、鉄イオン、マンガンイオンなどの複数種の有害イオンの除去が同時に効率的に行える。
【００４７】
また、以上のような有害イオン除去装置を用いて井戸水汲み上げ設備を構成すれば、地下水の汲み上げ時に自動的に飲料水からの有害イオンの除去が効率的に行える。このような井戸水汲み上げ設備は、動力駆動式又は手動式の揚水ポンプによって井戸の水を汲み上げるための揚水管や該揚水管に接続された給水栓の内部に有害イオン除去装置の容器を装着することによって構成できる。このような設備は、新たに設置される井戸だけでなく、既存の井戸でも構成することができるため、地下水汚染が確認されている井戸を再利用しながら安全な飲料水を得ることが可能となる。
【実施例１】
【００４８】
本発明の第１の実施例として、筒状容器からなる有毒イオン除去装置を用いた井戸水汲み上げ設備を図１に示す。図１（ａ）は本実施例の井戸水汲み上げ設備の全体構成を示す概略縦断面図であり、図１（ｂ）は本井戸水汲み上げ設備に用いられる有害イオン除去装置の装着部を示す部分拡大図、図１（ｃ）は容器同士の連結部を示す部分拡大図である。
【００４９】
なお、本井戸水汲み上げ設備は、基本的構成は従来からある一般的な井戸と同様であり、地面を地下水層まで掘削してコンクリート壁の井戸枠２を形成し、地面上に設置されたポンプ１から井戸枠２内の水中へ揚水管３を配したものである。本実施例における有毒イオン除去装置８は、互いに異なる有害イオンを吸着除去するための各種粒状吸着物質をそれぞれ内部に装填した複数個の筒状容器（１０，２０，３０）を揚水管３内に装着してなるものである。
【００５０】
筒状容器（１０，２０，３０）は、それぞれ揚水管３の内径と合致する外径を有し、長手方向の両端部には、容器内部に吸着粒子を保持しながらも飲料水は通過できる複数の貫通孔が形成された栓部材（１２，１３）からなる飲料水の入口（下方地中側）Ｘと出口（上方地面側）Ｙとを備え、さらに筒状容器同士が一方の入口側と他方の出口側とで互いに連結できる連結構造Ｚを設けている。
【００５１】
この連結構造Ｚとしては、筒状容器同士を飲料水の通過を妨げることなく着脱可能に連結できる機構であればどのようなものでも採用可能であるが、例えば、一方の容器端の外周面に施した雄ねじ加工部と他方の容器端の内周面に施した雌ネジ加工部との螺合接続など、できるだけ着脱作業か簡単であることが望ましい。
【００５２】
このように連結構造Ｚによって一連に連結された筒状容器（１０，２０，３０）は、台座５からポンプ１を取り外せば台座面に露呈する揚水管３の上端開口から揚水管３内へ容器下端から挿入できるが、井戸水汲み揚げ時の最下流となる最も地上側に配置される筒状容器１０の上端には、一連の筒状容器を挿入していくと揚水管３の上端開口縁に掛止するフランジ９が設けられている。
【００５３】
従って、このフランジ９による揚水管３の上端開口縁への掛止によって、一連の筒状容器（１０，２０，３０）全体が下垂状態で揚水管３に固定され、上端固定の下垂状態において台座上にポンプ１を載置して戻せば、有害イオン除去装置８の揚水管３内への装着が完了する。
【００５４】
また、吸着粒子の寿命に応じた所定の使用期間後に、再びポンプ１を台座５から降ろしてフランジ９を外して一連の筒状容器（１０，２０，３０）を引っ張り上げれば有害イオン装置８は容易に取り外すことができる。取り外した一連の筒状容器（１０，２０，３０）は、容器同士の連結を解除して交換が必要な吸着粒子が装填されている容器のみを交換して連結し直してから上記と同様に揚水管３内へ装着するという簡単な作業で吸着物質の交換が行えるので、本井戸水汲み上げ設備は、小地域や家庭レベルで安全且つ容易に維持管理できる。
【００５５】
このような井戸水汲み上げ設備により、有害イオンとして、ヒ素だけでなく、例えば鉄やマンガンを除去する場合、第１粒子としてのヒ素吸着粒子３１が内部に装填された筒状容器３０、第２粒子としての鉄吸着粒子２１が装填された筒状容器２０、マンガンイオン吸着物質からなる第３粒子としてのマンガン吸着粒子１１が装填された筒状容器１０をそれぞれ別個に用意して上記の如く一連に連結されてなる有害イオン除去装置８を構成すればよい。この場合、マンガン吸着粒子１１や鉄吸着粒子２１がヒ素で汚染されると、使用後の処理取り扱いが面倒になるため、ヒ素吸着粒子３１が装填された筒状容器３０が最も上流（地中側）に配置されるように連結する。
【００５６】
以上のような構成を備えた本実施例の井戸水汲み上げ設備においては、ポンプ本体１をハンドルによる手動あるいは動力により駆動させるだけで、汲み上げられていく地下水は、順次各筒状容器内を通過しながらそれぞれの吸着粒子との接触によってヒ素を含む各有害イオンが一度に吸着除去され、安全な飲料水となって給水栓４から供給されていく。
【００５７】
なお、本実施例における井戸水汲み上げ設備では、有害イオン除去装置８を揚水管３内に装着する場合を示したが、給水栓４内に装着する構成としても、井戸水の汲み上げ時に自動的に有害イオンを除去した飲料水を得ることができる。
【実施例２】
【００５８】
上記第１の実施例においては、井戸水汲み上げと同時に飲料水中の有害イオンを除去するための設備を示したが、井戸設備とは別に構成したものを単独で使用することによって、既に汲み上げた地下水を処理して有害イオンが除去された安全な飲料水を得ることができる有害イオン除去装置の一例を本発明の第２の実施例として図２（ａ）に示す。
【００５９】
本実施例による有害イオン除去装置４０は、主にヒ素吸着物質からなる第１粒子４２が内部に装填される容器として筒状容器４１を用いるものであって、またヒ素除去処理すべき飲料水Ｗ１の供給部と処理後の飲料水Ｗ２の回収部に、所謂ペットボトルといわれる市販のプラスチック成形容器（Ｐ１，Ｐ２）を利用するものである。
【００６０】
本実施例における筒状容器４１は、両端部に第１粒子４２を容器内に保持しながら飲料水が通過できる複数の貫通孔を有する栓部材（４３，４５）からなる飲料水の入口Ｘ４および出口Ｙ４を備えており、該入口Ｘ４と出口Ｙ４のそれぞれ端部側内周にプラスチック容器（Ｐ１，Ｐ２）の口を接続するための連結構造として、プラスチック容器口雄ねじ部分と螺合する雌ねじ部（４４，４６）がそれぞれ形成されたものである。
【００６１】
従って、本有害イオン除去装置４０は、ヒ素除去後の飲料水Ｗ２を回収するためのプラスチック容器Ｐ２を載置し、その口に筒状容器４１の出口側の雌ねじ部４６を螺合して接続し、次いでその筒状容器４１の入口側の雌ねじ部４４にヒ素除去処理すべき飲料水Ｗ１を供給するための底部を取り除いたプラスチック容器Ｐ１の口を螺合接続して漏斗状に連結することによって構成される。
【００６２】
以上のような構成の有害イオン除去装置４０においては、井戸などで汲み上げておいた地下水をプラスチック容器Ｐ１内へ注入するだけで、地下水（飲料水Ｗ１）はプラスチック容器Ｐ１から筒状容器４１へ落下していき、該容器４１内を第１粒子４２に接してヒ素を吸着除去されながら通過して、プラスチック容器Ｐ２内へ落下し、安全な飲料水Ｗ２として回収される。
【００６３】
また、このような飲料水の供給、回収に市販のプラスチック成形容器を利用した有害イオン除去装置に構成においても、プラスチック容器の口との接続のための連結構造とは別に互いに連結の可能な機構を備えた筒状容器を複数個用いることによってヒ素だけでなくその他の有害イオンを除去することができる。
【００６４】
例えば、図２（ｂ）に示すように、ヒ素吸着粒子５２が装填された第１の筒状容器５１と、鉄吸着粒子及びマンガン吸着粒子５６が装填された第２の筒状容器５５との２個の筒状容器から有害イオン除去装置５０を構成する。
【００６５】
この場合、第１の筒状容器５１は、処理すべき飲料水Ｗ１を供給するためのプラスチック容器Ｐ１の口と螺合して接続される連結機構としての雌ねじ部５３が入口Ｘ５側に形成されたものとし、第２の筒状容器５５は、処理後飲料水Ｗ２を回収するためのプラスチック容器Ｐ２の口に螺合して接続される連結機構としての雌ねじ部５７が出口Ｙ５側に形成されたものとすると共に、第１の筒状容器５１の出口部５４と第２の筒状容器５５の入口部５８とが互いに連結する構造を備えたものとすれば、飲料水Ｗ１供給用のプラスチック容器Ｐ１から第１の筒状容器５１、第２の筒状容器５５、さらに飲料水Ｗ２回収用プラスチック容器Ｐ２までを連結し、ヒ素と鉄及びマンガンの除去を一度に行える。
【００６６】
以上のような、所謂ペットボトルなどの市販のプラスチック容器を利用した有害イオン除去装置を用いれば、例えば、夜就寝前に予め汲み上げておいた地下水を供給用プラスチック容器Ｐ１内に注入しておくだけで、夜間にヒ素や他の有害イオンの除去処理が進み、翌朝にはその日用の飲料水Ｗ２がプラスチック容器Ｐ２に回収されており、これを安全に飲用することができる。
【実施例３】
【００６７】
次に、本発明の第３の実施例として、有害イオン除去装置の容器として可撓性ホースからなるものを用いた場合を図３（ａ）に示す。この可撓性ホースは、所謂水道用ホースなど、広く一般に普及しているもので良い。
【００６８】
まず、本有害イオン除去装置６０は、所定長さのホース容器６１内にヒ素吸着粒子６２が装填され、その両端部がヒ素吸着粒子６２を内側に保持しながらも飲料水は通過できる貫通孔を多数有する栓部材（６３，６４）が設けられて飲料水の入口Ｘ６と出口Ｙ６とが形成されてなるものである。
【００６９】
このような可撓性ホースからなる容器６１の場合、例えば、入口側の端部を処理すべき飲料水Ｗ１を供給するためのバケツ容器Ｂ１の底部給水口に嵌め込んで固定し、該バケツ容器Ｂ１を高所に設置してホース容器６１を下垂状態とした状態で出口側下方に回収用バケツ容器Ｂ２を設置するだけで簡便な有害イオン除去装置６０が構成される。
【００７０】
このような構成においては、既に井戸などから汲み上げておいた地下水（飲料水Ｗ１）をバケツ容器Ｂ１内に注入するだけで、飲料水Ｗ１はホース容器６１内を自然落下していき、所定時間かけて容器６１内の第１粒子６２に接触しつつヒ素が吸着除去されながら通過し、出口Ｙ６からヒ素除去済の飲料水Ｗ２が排出されて回収用のバケツ容器Ｂ２内に溜まって行くので、これを安全に飲用することができる。
【００７１】
また、このようなホース容器６１からなる有害イオン除去装置６０は、図３（ｂ）に示すように、ホース容器６１の入口側端部を通常のホース使用時のように水道の蛇口２５に嵌め込んで固定するだけで、蛇口２５から供給されるヒ素に汚染された水道水からヒ素を除去しながら安全な飲料水を得ることができる。
【００７２】
以上のような有害イオン除去装置として可撓性ホースからなる容器を用いる際には、異なるホース容器毎に各種吸着粒子を装填したものを複数個用意しておき、上記のようなバケツ容器Ｂ１や水道の蛇口６５へ付け替えるだけでヒ素以外の有害イオンも除去することができるが、異なる有害イオン吸着粒子がそれぞれ充填された複数個のホース容器を互いに連結して一本の長いホース容器を構成して用いれば、一度にヒ素を含む複数種の有害イオンの除去が行える。
【００７３】
例えば、図３（ｃ）に示すように、ヒ素吸着粒子７２が内部に装填される第１のホース容器７１と、鉄吸着粒子７４が内部に装填される第２のホース容器７３と、マンガン吸着粒子７６が内部に装填される第３のホース容器７５とを一連に連結して一本のホース状の有害イオン除去装置７０が構成できる。
【００７４】
この場合、第１のホース容器７１の入口側には内部にヒ素吸着粒子７２を保持しながらも飲料水を通過させる貫通孔が多数形成されている栓部材７７が設けられ、その端部が飲料類供給用のバケツ容器Ｂ１の底部給水口に嵌め込まれるホース全体の入口Ｘ７となり、一方第３のホース容器７５の出口側には内部にマンガン吸着粒子７６を保持しながらも飲料水を通過させる貫通孔が多数形成されている栓部材７８が設けられてホース全体の出口Ｙ７となり、第１のホース容器７１の出口側端部と第２のホース容器７３の入口側端部、さらに第２のホース容器７４の出口側端部と第３のホール容器７５の入口側端部とが互いに連結されるものである。
【００７５】
例えば、この各ホース容器同士を連結する機構としては、飲料水は流通させながらホース容器内に各吸着粒子を保持するための栓部材を利用する構成としても良い。即ち、有害イオン除去装置７０では、第１のホース容器７１の出口側端部と第２のホース容器７３の入口側端部との間、及び第２のホース容器７４の出口側端部と第３のホール容器７５の入口側端部との間に、それぞれホース端部同士を連結できる連結部材Ｚ７を配し、この連結部材Ｚ７が、飲料水は通過させながらもその両側でホース容器内に各吸着粒子を保持できる栓部材として機能するものとすれば良い。
【実施例４】
【００７６】
また、本発明の有害イオン除去装置の吸着物質が装填される容器としては、以上の実施例のような筒状、ホース状という管状のものに限らず、例えば、袋状の容器など、内部に吸着粒子を保持し、飲料水が該吸着粒子の接触した後に袋外へ排出できるものであれば利用できる。
【００７７】
そこで、次に、本発明の第４の実施例として、透水性の布袋からなる容器を吸着粒子の装填用に用いた場合を図４に示す。図４（ａ）に示す有害イオン除去装置８０は、内部にヒ素吸着粒子８２が充填された布袋容器８１を、袋の開口部８３で例えば井戸水汲み上げポンプ１の給水栓４の出口に装着して接続するだけで簡便に構成されるものである。
【００７８】
この有害イオン除去装置８０によれば、通常通りポンプ１を駆動させて井戸水を汲み上げれば、その汲み上げられて給水栓４から排出される地下水は、布袋容器８１を介して第１粒子８２によりヒ素が吸着除去された安全な飲料水として回収される。
【００７９】
なお、このような透水性の布袋容器を用いる構成としては、図４（ａ）に示すように、単純な袋形状のものの内部に吸着粒子を充填するものに限らず、図４（ｂ）に示すように、布袋容器８４の内部を二重構造として表面側にヒ素吸着粒子８２を充填するための空間８５を形成した構成のものとしても良い。
【００８０】
さらに、ヒ素吸着粒子８２以外に他の有害イオンを吸着する粒子をさらに装填して、複数種の有害イオンを一度に除去できる容器構成としても良い。この場合、例えば、図４（ｃ）に示すように、布袋容器８６の内部を多重構造として複数の積層空間（８７，８８）を形成すれば、各層内にそれぞれヒ素吸着粒子８２および鉄吸着粒子やマンガン吸着粒子などの他の吸着粒子８９を積層形態で装填することができる。
【００８１】
以上のような透水性の袋からなる容器を用いる有害イオン除去装置では、井戸用のポンプ１の給水栓４に装着するだけでなく、開口部８３が接続できるものであれば、例えば水道の蛇口などに装着して飲料水の有害イオン除去処理に簡単に利用することができる。
【実施例５】
【００８２】
また、以上の実施例では、吸着粒子が装填された容器内を一度だけ通過させて有害イオンを除去処理する構成を示したが、飲料水を循環させて何度も容器内を通過させることによって有害イオンの除去処理を繰り返させる有害イオン除去装置を、本発明の第５の実施例として図５（ａ）に示す。本実施例による有害イオン除去装置９０は、ポンプ装置９２によって貯槽９１内の飲料水Ｗ３を導出し且つ再び貯槽９１へ循環させる循環配管系９３の途中にヒ素吸着物質からなる第１粒子９５が装填された容器９４が介装されて構成されるものである。
【００８３】
この有害イオン除去装置９０では、飲料水Ｗ３が循環配管系９３を循環して繰り返し容器９４内を通過する度に、ヒ素吸着粒子９５に接触してヒ素が吸着除去され、飲料水Ｗ３は貯槽９１に戻る度に、よりヒ素濃度が低減されたものとなる。
【００８４】
吸着粒子が装填された容器内を一度だけ通過させて有害イオンを除去処理する構成では、吸着粒子の性能と装填量を適宜設定することによって充分安全な飲料水が得られるが、飲料水を循環させて何度も容器内を通過させることによって有害イオンの除去処理を繰り返す構成とすれば、一度の容器通過による除去処理に比べて、同量の吸着粒子でより徹底した有害イオンの除去ができ、あるいは少量の吸着粒子で同程度の除去効果が得られる。
【００８５】
このように、比較的少量の吸着粒子の使用で済むことから、容器９４の形態を、例えば循環配管系９３への着脱が簡単なカートリッジ式とすれば、使用後の吸着粒子の交換が容易に行える。また、このようなカートリッジを複数個連結可能に循環配管系９３に設置できる構成とすれば、図５（ｂ）に示すように、循環型の有害イオン除去装置においても、ヒ素吸着粒子９５だけでなく、例えば鉄吸着粒子９７やマンガン吸着粒子９８などをそれぞれカートリッジ毎に装填して互いに連結状態で用いることにより、複数種の有害イオンを一度に吸着除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１実施例による有害イオン除去装置を用いた井戸水汲み上げ設備を示す概略構成図であり、（ａ）は本井戸水汲み上げ設備の全体構成を示す断面図、（ｂ）は本設備の点線Ａで囲んだ有害イオン除去装置の装着部分の拡大図、（ｃ）は筒状容器同士の連結構造部分の概略拡大図である。
【図２】本発明の第２実施例による有害イオン除去装置の概略構成図であり、（ａ）はヒ素吸着粒子が装填された１個の筒状容器を用いた場合の構成図、（ｂ）は互いに連結された２個の筒状容器を用いた場合の構成図である。
【図３】本発明の第３実施例による有害イオン除去装置の概略構成図であり、（ａ）はヒ素吸着粒子が装填された１個のホース容器を用いた場合の構成図、（ｂ）は互いに連結された３個のホース容器を用いた場合の構成図、（ｃ）は（ａ）のホース容器を水道蛇口に用いた場合の構成図である。
【図４】本発明の第４実施例による有害イオン除去装置の概略構成図であり、（ａ）は内部全体にヒ素吸着粒子が充填された布袋容器を用いた場合の構成図、（ｂ）は二重構造の布袋容器を用いた場合の構成図、（ｃ）は各吸着粒子が積層形態で装填される多重項増の布袋容器を用いた場合の構成図である。
【図５】本発明の第５実施例による循環式の有害イオン除去装置の概略構成図であり、（ａ）はヒ素吸着粒子が装填された１個のカートリッジからなる容器を用いた場合の構成図、（ｂ）は３個のカートリッジが連結されてなる容器を用いた場合の構成図である。
【符号の説明】
【００８７】
１：ポンプ
２：コンクリート井戸枠
３：揚水管
４：給水栓
５：台座
８，４０，５０，６０，７０，８０，９０：有害イオン除去装置
９：フランジ
１０，２０，３０，４１，５１，５５：筒状容器
１１，７６，９８：マンガン吸着粒子
１２，１３，４３，４５，６３，６４，７７，７８：栓部材
Ｘ，Ｘ４，Ｘ５，Ｘ６，Ｘ７：入口
Ｙ，Ｙ４，Ｙ５，Ｙ６，Ｙ７：出口
５４：筒状容器の出口部
５８：筒状容器の入口部
Ｚ，：連結構造
Ｚ７：連結部材
２１，７４，９７：鉄吸着粒子
３１，４２，５２，６２，７２，８２，９５：ヒ素吸着粒子
５６：マンガン吸着粒子及び鉄吸着粒子
【００８８】
４４，４６，５３，５７：雌ねじ部
６１，７１，７３，７５：ホース容器
６５：水道水の蛇口
８１，８４，８６：布袋容器
８５：吸着粒子充填空間
８７，８８：積層空間
８３：接続開口部
８９：鉄吸着粒子又はマンガン吸着粒子
９１：飲料水貯槽
９２：ポンプ装置
９３：循環配管系
９４，９６：カートリッジ式容器
Ｐ１：プラスチック成形容器（飲料水供給用）
Ｐ２：プラスチック成形容器（飲料水回収用）
Ｂ１：バケツ容器（飲料水供給用）
Ｂ２：バケツ容器（飲料水回収用）
Ｗ１：飲料水（処理前）
Ｗ２：飲料水（処理後）
Ｗ３：飲料水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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