(57)【要約】【課題】容易に洗浄でき、劣化を防ぐことができる水処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】井戸または貯水槽から水を吸引して吐出するための電動式ポンプ３と、井戸水に含まれる濁質成分を除去するための第一のろ過装置４とを有し、第一のろ過装置４に、ろ過と逆洗浄とを選択的に切替可能な切替バルブ６を備え、切替バルブ６を介して、第一のろ過装置４によりろ過された浄水を供給する浄水通路７と、第一のろ過装置４を逆洗浄した排水を排出する排水通路８とを接続する水処理装置において、第二のろ過装置５は精密ろ材１５とケーシング１６にて構成され、ケーシング１６を取り外して精密ろ材１５を着脱可能とするとともに、精密ろ材１５を洗浄可能な素材とし、精密ろ材１５の円筒型の外側から内側に向かってろ過を実施できる構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
井戸または貯水槽から水を吸引して吐出するための電動式ポンプと、井戸水に含まれる濁質成分を除去するための砂を含む第一のろ過装置と、前記第一のろ過装置の後段に連通する第二のろ過装置とを有し、前記第一のろ過装置に、ろ過と逆洗浄とを選択的に切替可能な切替バルブを備え、前記切替バルブを介して、前記第一のろ過装置によりろ過された浄水を供給する浄水通路と、前記第一のろ過装置を逆洗浄した排水を排出する排水通路とを接続する水処理装置において、前記第二のろ過装置は精密ろ材とケーシングにて構成され、前記ケーシングを取り外して前記精密ろ材を着脱可能とするとともに、前記精密ろ材を洗浄可能な素材とし、前記精密ろ材の円筒型の外側から内側に向かってろ過を実施できる構成であることを特徴とした水処理装置。
【請求項２】
第一のろ過装置に挿入されている砂は、ＳｉとＡｌを含有することを特徴とした請求項１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（被処理水）の中に含まれる濁質や浮遊物質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。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の水処理装置は、逆洗浄機能を自動化されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その水処理装置について図５を参照しながら説明する。
【０００４】
図５に示すように、水処理装置１０１はろ過機１０２と開閉弁１０３、圧力スイッチ１０４、制御回路１０５からなり、圧力スイッチ１０４が所定の圧力以下になった場合に開閉弁１０３を自動制御して逆洗浄を行うものである。このとき、所定時間経過後に開閉弁１０３は再び元の位置に戻り、自動で逆洗が完了するようになっている。
【０００５】
また、活性炭などの複数のフィルタを通過した後に、中空糸膜などを通過させ微細な濁質成分を除去するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−０６３５１３号公報
【特許文献２】特開平５−２２８４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の水処理装置においては、１０マイクロメートル以上の比較的大きな濁質成分を除去するものであり、微細な濁質成分は浄化することができないという課題を有していた。
【０００８】
また、中空糸膜などにより濁質成分を除去すると目詰まりしやすく、逆洗浄の頻度が多くなる課題がある。また、中空糸膜による微細な細孔では、汚れた井戸水などの濁質やＳＳの除去ですぐに劣化してしまう課題があった。
【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、容易に洗浄でき、劣化を防ぐことができ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、本発明は、井戸または貯水槽から水を吸引して吐出するための電動式ポンプと、井戸水に含まれる濁質成分を除去するための砂を利用した第一のろ過装置と、前記第一のろ過装置の後段に連通する第二のろ過装置とを有し、前記第一のろ過装置に、ろ過と逆洗浄とを選択的に切替可能な切替バルブを備え、前記切替バルブを介して、前記第一のろ過装置によりろ過された浄水を供給する浄水通路と、前記第一のろ過装置を逆洗浄した排水を排出する排水通路とを接続する水処理装置において、前記第二のろ過装置は精密ろ材とケーシングにて構成され、前記ケーシングを取り外して前記精密ろ材を着脱可能とするとともに、前記精密ろ材を洗浄可能な素材とし、前記精密ろ材の円筒型の外側から内側に向かってろ過を実施できる構成であることを特徴としたものであり、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、井戸または貯水槽から水を吸引して吐出するための電動式ポンプと、井戸水に含まれる濁質成分を除去するための第一のろ過装置と、前記第一のろ過装置の後段に連通する第二のろ過装置とを有し、前記第一のろ過装置に、ろ過と逆洗浄とを選択的に切替可能な切替バルブを備え、前記切替バルブを介して、前記第一のろ過装置によりろ過された浄水を供給する浄水通路と、前記第一のろ過装置を逆洗浄した排水を排出する排水通路とを接続する水処理装置において、前記第二のろ過装置は精密ろ材とケーシングにて構成され、前記ケーシングを取り外して前記精密ろ材を着脱可能とするとともに、前記精密ろ材を洗浄可能な素材とし、前記精密ろ材の円筒型の外側から内側に向かってろ過を実施できる構成としたものであるので、第一のろ過装置で比較的大きな濁質成分を除去することと、逆洗浄で頻繁に汚れを排出する構造にして、第二のろ過装置で微細な濁質成分を除去するとともに、洗浄可能な素材で精密ろ材とすることで容易に洗浄でき、劣化を防ぐという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１の水処理装置の構成を示す模式図
【図２】同第一のろ過装置の汚れと逆洗による再生を示すグラフ
【図３】同第二のろ過装置の詳細と水の流れを示す模式図
【図４】同第二のろ過装置の精密ろ材を示す模式図
【図５】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】
本発明の請求項１記載の水処理装置は、井戸または貯水槽から水を吸引して吐出するための電動式ポンプと、井戸水に含まれる濁質成分を除去するための第一のろ過装置と、前記第一のろ過装置の後段に連通する第二のろ過装置とを有し、前記第一のろ過装置に、ろ過と逆洗浄とを選択的に切替可能な切替バルブを備え、前記切替バルブを介して、前記第一のろ過装置によりろ過された浄水を供給する浄水通路と、前記第一のろ過装置を逆洗浄した排水を排出する排水通路とを接続する水処理装置において、前記第二のろ過装置は精密ろ材とケーシングにて構成され、前記ケーシングを取り外して前記精密ろ材を着脱可能とするとともに、前記精密ろ材を洗浄可能な素材とし、前記精密ろ材のろ過表面を外周側に設置する構成としたことを特徴としたものである。前記ケーシングを取り外して前記精密ろ材を着脱可能とするとともに、前記精密ろ材を洗浄可能な素材とし、前記精密ろ材の円筒型の外側から内側に向かってろ過を実施できる構成としたことで、第二のろ過装置の洗浄が容易に可能になるという効果を奏する。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１に示すように、水処理装置１は、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の直後に接続される第一のろ過装置４と、第一のろ過装置４の後段に連通する第二のろ過装置５とを有するものである。第一のろ過装置４にはろ過と逆洗浄とを選択的に切替可能な切替バルブ６を備えている。そして、切替バルブ６を介して接続された、第一のろ過装置４によりろ過された浄水を供給する浄水通路７と、第一のろ過装置４を逆洗浄した排水を排出する排水通路８が形成される。つまり水処理装置１の主要部は、電動式ポンプ３と、第一のろ過装置４と、第二のろ過装置５と、切替バルブ６と、浄水通路７と排水通路８から構成される。
【００１６】
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を介して行うか、いずれか一方に限定はされないが、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、必要に応じて配管２の途中に、バルブや分岐管、エルボなどの部材を設置してもよい。
【００１７】
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。特に耐久性、加工のしやすさを考慮すると、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を使用することが望ましい。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。
【００１８】
電動式ポンプ３は、井戸から地下水あるいは貯水槽の水を吸い上げ、吐出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。一般家庭で用いる井戸の深さは、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メートルである。電動式ポンプ３は、井戸から水を吸い上げる場合、後段の配管やろ過装置の損失水頭を考慮すると、少なくとも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。
【００１９】
また、一般に電動式ポンプ３には、電源スイッチで運転を操作する非自動式ポンプと、圧力タンクおよび圧力スイッチを備えて所定の圧力以下で動作する自動式ポンプがあり、本発明の水処理装置１にはいずれの電動式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。一般家庭用であれば前述の揚程を考慮して、５リットルから１５リットル毎秒程度が得られるような流量の性能をもつものが好ましい。
【００２０】
電動式ポンプ３の直後に接続される第一のろ過装置４は、原水に含まれる粗大粒子や凝集物、砂塵など、１０マイクロメートル以上の比較的大きな濁質成分を除去するためのろ過装置である。つまり第一のろ過装置４は、汚れが堆積しやすいため、洗浄して汚れを系外に排出して繰り返し使用できる構成を用いることが好ましい。
【００２１】
第一のろ過装置４は、電動式ポンプ３の水圧に耐えられる圧力容器であるタンク１０と、タンク１０の中に入れて使用するろ材１１、および、ろ材１１に挿入して第一のろ過装置４外に処理水を排出するための導出管１２、そして導出管１２の端部に設置してろ材１１がタンク１０から流出しないようにするための粗粒子フィルタ１３、タンク１０上部のタンク入出口１４からなる。水を浄化処理するときにはろ材１１の上方から通水し、ろ過された浄水を下方から導出管１２によって排出するようにして行う。
【００２２】
タンク１０は、電動式ポンプ３の出口側近くに設置するため、耐圧は電動式ポンプ３の最高出力揚程以上の能力があることが好ましい。タンク１０の素材としては、金属、樹脂、あるいはガラス繊維で強化した樹脂などが好適である。
【００２３】
タンク１０は、水に接するだけでなく、井戸がある屋外に設置して使用する場合があるため、十分な耐水性、耐候性を有することが要求される。耐水性、耐候性は、材質や肉厚、あるいはコーティングなどの複合素材によって確保することができる。
【００２４】
タンク１０の大きさは、逆洗浄を考慮してろ材１１の総量の約１．５から２．０倍程度の容積があればよく、例えば１０リットルから１０００リットルなどがよい。タンク１０の形状は、圧力に対する耐久性が高い円筒型や球型、楕円球型などが好ましい。容器を肉厚などで強化して耐久性が確保できれば直方体や立方体などの角型容器の方が設置やすく好ましい。
【００２５】
タンク１０の中に入れるろ材１１は、水処理装置１の性能を発揮するための最も基本となる部材である。ろ材１１は、約１０マイクロメートル以上の粗大粒子や凝集物を捕捉して除去し、地下水の濁度および色度を低減することを目的としている。ろ材１１には、粒子状、繊維状、ビーズ状、メッシュ状、あるいは不織布などを用いることができる。除去性能と洗浄のしやすさ、耐久性の観点から、ろ材１１は粒子状であることが好ましい。
【００２６】
ろ材１１の材質は、例えば、砂、アンスラサイト、ガーネット、セラミックス、粒状活性炭、オキシ水酸化鉄、マンガン砂など、水中で沈降し、圧力で変形しにくい硬度をもつものであればよい。粒子径は、例えば０．３ミリメートルから５．０ミリメートル、均等係数１．２から２．０などのものを用いるとよい。
【００２７】
また、ろ材１１は材質によって比重が異なり、例えば砂であればおよそ２．５から２．７グラム毎立方センチメートル、アンスラサイトであれば、１．４から１．８グラム毎立方センチメートル、ガーネットであれば３．８から４．１グラム毎立方センチメートルである。
【００２８】
複数の種類のろ材を混合して使用する複層ろ過法は、このような比重の違いを利用して、ろ層内にサイズの異なる粒子を小さい粒子から順に下から積層する方法である。複層ろ過法では、比重が大きくサイズが小さい粒子と、比重が小さくサイズが大きい粒子を混合して多層構造にするのが一般的である。複層ろ過法は、単一の種類のろ材を用いるのに比べて、単位体積あたりのろ過効率が高く、一方で損失水頭が低く抑えられるなどのメリットがあるため好ましい。
【００２９】
ろ材１１としては、例えば、ガーネットの０．３ミリメートルと、砂の０．６ミリメートル、アンスラサイトの１．０ミリメートルのものを、２：１：１で混合して使用するが、濁質の粒子特性に応じて混合比率や粒子径を調整することが望ましい。
【００３０】
ろ材１１の充填量はろ過性能と耐久性、損失水頭などを考慮して決定することが好ましい。ろ材１１を増やすと、除去性能や濁質の保持量が増加し、洗浄までの間隔を延ばす事ができて洗浄頻度を減らす事ができる。一方、損失水頭が上昇するため、流量が減少するなどの不具合が生じる場合がある。
【００３１】
複数の種類のろ材１１の中で材質が砂の場合に、砂の成分はＳｉＯ２が約９７％、Ａｌ２Ｏ３が約１．８％、Ｋ２Ｏが約１％、Ｎａ２Ｏが約０．２％とすることで、微細な濁質成分に変化を発生させて、第二のろ過装置５にて除去しやすくできる。
【００３２】
これは、鉄イオンの状態では、物理的にろ過はできないが、水中に濁質成分が含まれていると鉄イオンが水中の濁質成分に吸着させて、さらに水中の溶存酸素により酸化させることで粒子状の酸化鉄に変化させてろ過するものである。
【００３３】
また、鉄イオンが、砂の主成分であるＳｉやＡｌ成分に吸着されるという現象が確認できた。これによる効果で鉄イオンを第二のろ過装置５でろ過して、浄化した水から減少させることができた。この場合も、吸着された鉄イオンは、最終的に酸化鉄に変化すると考えられる。
【００３４】
ろ材１１に挿入する導出管１２は、処理した水をろ材１１の下方から排出するためのものであり、水頭損失が少なく、閉塞しにくいような管であればよい。例えば直径が３０ミリメートル以上の直管などが使用できる。材質は腐食しにくいものがよく、例えば樹脂、金属などが好ましい。
【００３５】
導出管１２の端部には、ろ材１１の粒子や、堆積した汚れが下流側に漏れださないように粗粒子フィルタ１３を設ける。これには、メッシュ状、スリット状などの形状で、０．３から１ミリメートルの細孔か隙間を持つものが使用できる。材質は、導出管１２と同様に腐食しにくいステンレスなどの金属や樹脂が好適である。また、メンテナンスがしやすいよう着脱可能な構造とするとよい。
【００３６】
第一のろ過装置４で浄化された水は、導出管１２の管内を通り、タンク１０の端部のタンク入出口１４から排出される。タンク入出口１４の構造は、タンク１０内部のメンテナンスが行いやすく、密閉性を保つことができ、さらに着脱可能であるものがとよい。例えばねじ式などで、Ｏリングやゴムなどのパッキンで水密性を保つようにすることが好ましい。
【００３７】
第一のろ過装置４の後段には、通過してきた数マイクロメートル以下の微細な粒子を除去するための第二のろ過装置５を設けることで、水処理装置１の浄化性能をさらに高める事ができる。構成としては、精密ろ材１５とケーシング１６、入出口１７からなる。
【００３８】
精密ろ材１５は、手洗いやブラシによる洗浄ができる素材が好ましい。例えば樹脂や綿等の素材の繊維を編み込んだネット状、メッシュ状のものか、あるいは不織布状にしたもので、直径５から１０センチメートル、長さ２０から６０センチメートル程度の円筒に縫製したものである（例えば図４に示す縫製部１８）。
【００３９】
精密ろ材１５は、円筒型の外側から内側に向かってろ過を行い、精密ろ材１５の外側に濁質が付着して水質の浄化を行うものである。
【００４０】
除粒子性能は、いずれも０．５から１０マイクロメートル程度のものが好ましく、小さいほど細菌や原虫などの微生物を除去することができるようになるが、閉塞するまでの使用期間が極端に短くなるため、使用目的や水質によって除粒子性能や大きさを選定する事が好ましい。
【００４１】
精密ろ材１５を入れるための圧力容器としてケーシング１６を用いる。ケーシング１６は、中に入れる精密ろ材１５の外径よりやや大きい内径をもち、電動式ポンプ３の圧力に耐えられるような圧力容器とする。材質は、第一のろ過装置４と同様に、電動式ポンプ３の最大圧力以上の耐圧性能であればよく、材質は金属、樹脂、あるいはガラス繊維を混合した樹脂などが好ましい。
【００４２】
なお、ケーシング１６は、精密ろ材１５を容易に交換できるように、一部分を分離、あるいは着脱可能とすることが好ましい。
【００４３】
さらに、ケーシング１６には、水を通水し、処理水を排出するための入出口１７を設ける。入り口と出口をケーシング１６上の離れた距離に別々に設けてもよいが、一体化、あるいは近接して配置すると、ケーシング１６の取り外し易さが向上するため好ましい。
【００４４】
なお、電動式ポンプ３および第一のろ過装置４、第二のろ過装置５の接続は、直接、または配管２を介して行うものである。直接の接続は、第一のろ過装置４、および第二のろ過装置５のろ過性能、通水量が設計通りに動作するよう、可能な限り近接して配置することがよい。配管２を間に介して接続する場合にも、例えば配管長さを１メートル以下とするなど、できるだけ短くする事が好ましい。
【００４５】
第一のろ過装置４は、タンク入出口１４から水の取り入れ、排出を行うものである。加えて、ろ材１１に付着した堆積物を洗浄し排出するために、第一のろ過装置４には、タンク１０内の流れ方向を逆転させて洗浄を行う洗浄手段として切替バルブ６を設ける。これは、複数の流路を同時に切り替えるためのもので、切り替えは電動式、手動式などいずれも使用できるが、手動式のものを用いると構成が少なくて済み、小型化できるため好ましい。
【００４６】
この場合、タンク１０外部に適切な長さのレバーを設け、例えば回転によってバルブの流路を切り替えられるようにすると、取り扱いを容易にする事ができる。切替バルブ６は、少なくとも２系統を同時に切り替える構成とする。通常のろ過運転時には、１つは水の入り口側である電動式ポンプ３の配管からろ材１１側へと接続する流路と、もう１つはろ過水を排出する導出管１２から浄水通路７へと接続する配管への流路とする。水はポンプからろ材１１を通過して導出管１２よりタンク１０外に排出される流れとなる。
【００４７】
一方、ろ材１１を洗浄する運転時には、１つは水の入り口側である電動式ポンプ３の配管から導出管１２への流路と、もう１つはろ材１１側から排水するための排水通路８へと繋がる流路とする。このとき、導出管１２から流入した水は、ろ材１１の下方から粒子を巻き上げながら逆方向になる流れとなり、堆積した汚れを伴った水が排水通路８から排出され、ろ材１１を洗浄することができる。
【００４８】
なお、第一のろ過装置４を使用することによる汚れの堆積と、逆洗浄によるろ過装置の再生の関係を図２に示す。ろ過装置は、使用するに従って汚れが堆積していくが、逆洗浄を実施することにより汚れが排出される。汚れの排出がなくなりろ過装置が再生された時点を逆洗浄の完了時点とする。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明にかかる水処理装置は、第二のろ過装置を洗浄する際に、汚れが容易に確認および洗浄することが可能であるので、井戸水や貯留水の浄化に使用される家庭用水処理装置として有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１  水処理装置
２  配管
３  電動式ポンプ
４  第一のろ過装置
５  第二のろ過装置
６  切替バルブ
７  浄水通路
８  排水通路
１０  タンク
１１  ろ材
１２  導出管
１３  粗粒子フィルタ
１４  タンク入出口
１５  精密ろ材
１６  ケーシング
１７  入出口
１８  縫製部
【図１】
2016016336.tif 000003
【図２】
2016016336.tif 000004
【図３】
2016016336.tif 000005
【図４】
2016016336.tif 000006
【図５】
2016016336.tif 000007