(57)【要約】【課題】井戸水などの原水を、酸化装置を用いずに簡易に、雑用水や融雪水などとして適する水質の水に浄化することができる浄水装置を提供する。【解決手段】ろ過槽１内にろ過材として動物性活性炭２を収容し、このろ過槽内に井戸水などの原水を酸化処理しないまま流入させて前記ろ過材としての動物性活性炭２に通すことによりその動物性活性炭２のイオン交換能により原水中の鉄・マンガンイオンを除去して浄化する。前記動物性活性炭２を通って浄化処理される処理水の鉄・マンガン濃度が前記原水の鉄・マンガン濃度の５０％以下となるように設定し、また前記動物性活性炭２を通る前記原水のろ過流速が５０ｍ／Ｈ以下となるように設定する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過槽を備え、このろ過槽内にろ過材として動物性活性炭を収容し、このろ過槽内に井戸水などの原水を酸化処理しないまま順方向に流入させて前記ろ過材としての動物性活性炭に通し、その動物性活性炭によるイオン交換能により原水中の鉄・マンガンイオンを除去して浄化処理し、この処理水を飲用以外の用途に用いることを特徴とする浄水装置。
【請求項２】
前記動物性活性炭を通って浄化処理される処理水の鉄・マンガン濃度が前記原水の鉄・マンガン濃度の５０％以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の浄水装置。
【請求項３】
前記動物性活性炭を通る前記原水のろ過流速が５０ｍ／Ｈ以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の浄水装置。
【請求項４】
前記原水をろ過槽内に順方向に流入させるろ過運転の状態から原水をろ過槽内に逆方向に逆流させてろ過槽内のろ過材として動物性活性炭を洗浄する逆洗運転に切替えることが可能な切替弁を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の浄水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、井戸などの水源から取水した原水を簡易に浄化する浄水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の除鉄・除マンガン用の浄水装置は、特開２０００−３００９１３号公報などに見られるように、井戸などの水源から取水した原水を導入するろ過槽を備え、このろ過槽の内部の上層部にアンスラサイトなどの除鉄用ろ過材が、下層部にセラミック製ろ過砂の表面に二酸化マンガンをコーティングした除マンガン用ろ過材がそれぞれ収容されている。
【０００３】
そして、原水がろ過槽内に流入する一次側の流通路に酸化装置が設置され、この酸化装置により原水中に次亜塩素酸ナトリウムなどの薬液が注入され、この薬剤でその原水に含まれる鉄イオンが酸化され不溶性の水酸化第二鉄となり、ろ過槽内のアンスラサイトによりその水酸化第二鉄が捕捉され、原水中から除去される。
【０００４】
原水中のマンガンイオンは次亜塩素酸ナトリウムでは酸化・析出されることはなく、ろ過槽内に導入されたときにその内部のマンガンコーティングろ過材の自触媒作用により接触酸化され、水和二酸化マンガンとしてろ過材に凝着し、原水中から除去される。そしてろ過材表面に凝着した水和二酸化マンガンは次亜塩素酸ナトリウムにより常に活性化される。
【０００５】
ところで、井戸水などの原水中には、鉄・マンガンの他にもアンモニア性窒素・亜硝酸性窒素・有機物などの次亜塩素酸ナトリウムを消費する還元性物質が含まれており、鉄・マンガンを浄化処理するために必須となる塩素濃度計算を原水に対し適切に行なう必要がある。塩素濃度計算を適切に行なうためには、鉄・マンガン以外にも原水中に含まれる可能性のある上記の様々な物質を予め水質検査により判別してその濃度を特定しなければならない。さらに、酸化装置により注入する薬液の濃度やポンプで注入するときの注入比率の厳格な設定なども必要となり、専門的知識と経験を有する者が操作・設定しなければならない。
【０００６】
もし、酸化装置の調整を誤ったり、薬液の補充を怠るようなことがあると、塩素不足・塩素切れが生じ、原水中の鉄イオンが酸化されず、ろ過材表面の二酸化マンガンが鉄イオンとイオン交換され、ろ過槽を通過した処理水中のマンガン濃度が原水よりも高くなるといういわゆるマンガン流出事故を起こしてしまう。
【０００７】
鉄・マンガンなどの陽イオンを除去するろ過装置として、陽イオン交換樹脂を用いたいわゆる軟水器などが市販されているが、これは水中の硬度成分を除去するもので、鉄を吸着すると再生効率が低下する、交換樹脂が高価である、再生に塩水を使用するため補充が必要である、再生に要する時間が１時間以上で断水時間が長引く、などの難点がある。
【０００８】
ろ過材として動物性活性炭（骨炭）が一般に知られており、この動物性活性炭の主成分はリン酸カルシウムで、安価であるため古くから脱色用途に使用されてきたが、金属イオンとのイオン交換能を有することも知られており、家庭用浄水器の内部の活性炭とブレンドして水道水に含まれている鉛などの重金属イオンを吸着する手法（特開平６−１１４３７１号、特開平８−１８２９８４号）、人工的なリン酸カルシウムを用いる方法（特開昭４８−２０３５４号）などが提案されている。しかしながら、動物性活性炭のみを使用して井戸水などの鉄・マンガンイオンが含まれている原水を処理して浄化する浄水装置は提案されていない。
【特許文献１】特開２０００−３００９１３号公報
【特許文献２】特開平６−１１４３７１号公報
【特許文献３】特開平８−１８２９８４号公報
【特許文献４】特開昭４８−２０３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一方で、近年の水道料金の漸増に伴い、エンドユーザの中には、飲用・炊事・手洗いといった飲用がらみの用途ではなく、散水・洗浄・トイレ水洗などの雑用水には水道水に替えて井戸水を使用したいという要望がある。また、夏期のヒートアイランド現象を抑えるための打ち水用としても水道水に替えて井戸水を使用したいという要望も多くなってきている。
【００１０】
冬期の豪雪地域においては、道路や駐車場に積もった雪を融かすための融雪水として水道水を用いることが一般に行なわれているが、井戸水に含まれる鉄分の影響で、道路や駐車場が赤茶色に変色し、景観を損ねるという問題が生じている。
【００１１】
この発明は、このような諸事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、井戸水などの原水を、酸化装置を用いずに簡易に、雑用水や融雪水などとして適する水質の水に浄化することができる浄水装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の浄水装置は、ろ過槽を備え、このろ過槽内にろ過材として動物性活性炭を収容し、このろ過槽内に井戸水などの原水を酸化処理しないまま順方向に流入させて前記ろ過材としての動物性活性炭に通し、その動物性活性炭によるイオン交換能により原水中の鉄・マンガンイオンを除去して浄化処理し、この処理水を飲用以外の用途に用いることを特徴としている。
【００１３】
前記動物性活性炭を通って浄化処理される処理水の鉄・マンガン濃度が前記原水の鉄・マンガン濃度の５０％以下となるように設定し、また前記動物性活性炭を通る前記原水のろ過流速が５０ｍ／Ｈ以下となるように設定する。
【００１４】
さらに、前記原水をろ過槽内に順方向に流入させるろ過運転の状態から原水をろ過槽内に逆方向に逆流させてろ過槽内のろ過材として動物性活性炭を洗浄する逆洗運転に切替えることが可能な切替弁を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の浄水装置によれば、井戸水などの原水を、酸化装置を用いずに簡易に、雑用水や融雪水などとして適する水質の水に浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１にはこの発明の一実施形態に係る浄水装置を示してあり、この浄水装置はろ過槽１を備え、このろ過槽１は有底筒状の胴部１ａと、この胴部１ａの上端の開口部に締結された鏡板１ｂとで密閉構造に構成されている。そしてこのろ過槽１の内部にろ過材として動物性活性炭２が収容されている。
【００１８】
ろ過槽１の側面上部には、流入管４および流出管５が設けられている。これら流入管４および流出管５は、胴部１ａの側面を貫通するようにろ過槽１の外側から内部に水平に挿入され、流入管４の端部には散水管７が取り付けられ、流出管５の端部にはガイド管８が取り付けられている。
【００１９】
散水管７は動物性活性炭２の上層面の上側に配置され、その先端部が鏡板１ｂの内面中央に向いて立ち上がるように延びている。ガイド管８は動物性活性炭２の上層から下層に向けて挿入され、その下端部に連結管９が取り付けられ、この連結管９の一端部にスリット状の孔を有する樹脂製のフィルタ１０が取り付けられている。連結管９の他端部は、凍結防止用のヒータのねじ込み口を兼ねるドレン口１１としてろ過槽１の外部に突出し、このドレン口１１が封止栓１２で密封されている。
【００２０】
ろ過槽１の外側には、流入管４および流出管５の双方に接続されて水の流路を複数に切替える切替弁１５が設けられている。この切替弁１５は、流入口１６、流出口１７、戻し口１８、吐出口１９および排出口２０を有し、前記流出口１７がろ過槽１の流入管４に接続され、前記戻し口１８がろ過槽１の流出管５に接続され、通常のろ過運転時には前記流入口１６が流出口１７、流入管４を介して散水管７に通じ、前記吐出口１９が戻し口１８、流出管５を介してガイド管８に通じる状態にある。
【００２１】
ろ過運転時には、揚水ポンプ（図示せず）を介して井戸などの水源から原水が汲み上げられ、この原水が次亜塩素酸ナトリウムなどの薬液の注入による酸化処理の工程を経ることなく、そのまま切替弁１５の流入口１６に供給される。そしてこの原水が流入口１６から流出口１７、流入管４、散水管７を通してろ過槽１内に導入される。
【００２２】
ろ過槽１内に導入された原水はろ過材としての動物性活性炭２を通過し、この際、動物性活性炭２のイオン交換能により原水中に含まれる鉄・マンガンイオンが除去される。鉄・マンガンイオンが除去された処理水はフィルタ１０、連結管９、ガイド管８、流出管５、戻し口１８を経て吐出口１９から吐出され、所定の給水部に送られ、各種の用途に使用される。
【００２３】
このように原水に含まれる鉄・マンガンイオンはろ過槽１内の動物性活性炭２により除去される。このため、従来のようにろ過槽１の一次側に酸化装置を設置することが不要で、安価でコンパクトな浄水装置を構成することができる。そして、酸化処理が不要であるから、予め原水に含まれる物質を水質検査により判別して原水に注入する薬液量を調整し、その調整で原水の塩素濃度を適切に保つような面倒で煩わしい作業を省略することができる。さらにろ過材にマンガンコーティングがなされていないため、処理水中にマンガンイオンが流出するような恐れもない。
【００２４】
ところで、発明者らの実証試験によると、動物性活性炭２による通水初期の鉄イオン吸着比率は９０％程度であるが、積算使用水量の増加に伴い処理水中の鉄濃度が上昇していき、一定の積算使用水量に達すると水道水の水質基準（鉄0.3mg/L）を越えてしまう。
【００２５】
そこで、この浄水装置を除鉄・除マンガン用として使用する場合には、その処理水の濃度基準が原水の５０％以下であるものとし、処理水の用途を飲用以外の散水・洗浄・トイレ水洗などの雑用水やヒートアイランド現象を抑えるための打ち水用、豪雪地域の融雪用などに限定する。
【００２６】
鉄・マンガンの濃度基準を原水の５０％以下とすれば、ろ過材の交換時期（寿命）が延び、処理水の積算使用水量が増大する。そして、ろ過材の寿命が延びることから、ろ過材の交換周期を長く設定して経済的な負担や作業上の負担を軽減することができる。
【００２７】
一般的な井戸水の鉄濃度は３mg/L以下、マンガン濃度は0.5mg/L以下であるが、上述の本実施形態における濃度基準であれば、鉄濃度は1.5mg/L以下、マンガン濃度は0.25mg/L以下となり、着色等の問題が緩和され、散水・洗浄・トイレ水洗などの雑用水やヒートアイランド現象を抑えるための打ち水用、豪雪地域の融雪用として使用しても問題がない。特に、本実施形態では、塩素注入を行なっていないため、散水された水に含まれるマンガンイオンが気中酸化されることはなく、着色の問題は全く生じない。
【００２８】
動物性活性炭２による吸着比率はろ過流速ＬＶに支配されており、ＬＶ＝50m/Hの場合には吸着比率が９０％であるが、ＬＶ＝80m/Hになると６０％にまで低下してしまう。したがって、ろ過流速は50m/H以下に制限する。これによりイオン吸着比率を上げ、ろ過材の交換時期を延ばし、ろ過材の交換周期を経済的な周期に設定することができる。
【００２９】
また、ろ過材としての動物性活性炭２は、鉄・マンガンをその細孔に吸着するため、積算使用水量が増加しても、ろ過抵抗は変化しないが、井戸水に含まれる微細な濁質成分や浅井戸などで気爆酸化された鉄分などの異物がろ過材表面に蓄積してろ過抵抗が増加する。このため本実施形態の浄水装置では前記切替弁１５による原水の流通方向の切替えでろ過槽１内の動物性活性炭２を撹拌して洗浄する逆洗運転を実施することが可能となっている。
【００３０】
すなわち、この逆洗運転時には、切替弁１５の内部の弁路が切替えられ、井戸などの水源から汲み上げられた原水が流入口１６から戻し口１８に送られ、さらにこの戻し口１８から流出管５、ガイド管８を通り、フィルタ１０からろ過槽１の内底部に噴出される。噴出された原水は、動物性活性炭２の下層から上層に向って流通するとともに散水管７内に流入する。
【００３１】
このように逆洗運転時には、原水がろ過運転時とは逆に動物性活性炭２の下層から上層に向って逆流するように流通するため、動物性活性炭２が撹拌され、この撹拌で動物性活性炭２の表面に付着している濁質成分や鉄分などの異物が除去される。そして動物性活性炭２を洗浄した原水は濁質成分や鉄分などの異物を含むことにより汚水となり、この汚水が散水管７内に流入し、さらに流入管４、流出口１７を経て排出口２０から外部に排出される。これにより動物性活性炭２を洗浄し、ろ過抵抗を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の一実施形態に係る浄水装置の構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００３３】
１…ろ過槽
２…動物性活性炭（ろ過材）
４…流入管
５…流出管
７…散水管
８…ガイド管
９…連結管
１０…フィルタ
１５…切替弁
１６…流入口
１７…流出口
１８…戻し口
１９…吐出口
２０…排出口
【図１】
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