(57)【要約】【課題】導入した水の利用効率を高める。【解決手段】水処理システム１０は、処理部１１と分配部１２と切替部１３と制御部２０と第１のセンサ２１と第２のセンサ２２とを備える。第１のセンサ２１は、利用前の水に含まれている成分を監視し、第２のセンサ２２は、利用後の廃水に含まれている成分を監視する。処理部１１は、廃水に含まれる成分の少なくとも一部を取り除いて水質改善を行う。分配部１２は、第１のセンサ２１が検出した成分に基づいて水の用途を複数の用途のいずれかに振り分ける。切替部１３は、廃水を処理部１１に引き渡して再処理を行うか廃水を廃棄するかの経路を切り替える。制御部２０は、第２のセンサ２２が検出した廃水の成分の情報に基づいて切替部１３を制御し、かつ廃水の再処理を行う場合に、水質改善に関する指示の情報を処理部１１に与える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用前の水に含まれている成分を監視する第１のセンサと、
利用後の廃水に含まれている成分を監視する第２のセンサと、
前記廃水に含まれる成分の少なくとも一部を取り除いて水質改善を行う処理部と、
前記第１のセンサが検出した成分に基づいて水の用途を複数の用途のいずれかに振り分ける分配部と、
前記廃水を前記処理部に引き渡して再処理を行うか前記廃水を廃棄するかの経路を切り替える切替部と、
前記第２のセンサが検出した前記廃水の成分の情報に基づいて前記切替部を制御し、かつ前記廃水の前記再処理を行う場合に、前記水質改善に関する指示の情報を前記処理部に与える制御部とを備える
ことを特徴とする水処理システム。
【請求項２】
前記処理部は、
利用のために水源から採取された原水と前記廃水とから特定の成分を取り除くように構成されており、
前記第１のセンサは、前記処理部で水質改善が行われた後に利用される前の水に含まれている成分を監視する
請求項１記載の水処理システム。
【請求項３】
前記原水の水質を監視する第３のセンサをさらに備え、
前記処理部は、
前記原水に含まれる特定の成分を取り除くように構成された第１の処理部と、
前記廃水に含まれる特定の成分を取り除くように構成された第２の処理部とを備え、
前記第１の処理部は、前記第２の処理部で前記廃水の前記再処理を行った後の水と前記原水とを併せて前記水質改善を行う
請求項２記載の水処理システム。
【請求項４】
前記第１のセンサおよび前記第２のセンサにより検出された前記成分に関する情報と前記情報を取得した日時とを対応させた履歴情報を収集する管理部をさらに備える
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項５】
前記履歴情報は、前記処理部が設けられている場所の地理的位置を含み、
前記管理部は、
電気通信回線を通して前記履歴情報を収集するサーバに設けられ、
前記サーバは、
前記電気通信回線を通して前記履歴情報を収集し記録する記憶部と、
前記記憶部が記録している前記履歴情報を用いて前記処理部の性能を監視する監視部とを備える
請求項４記載の水処理システム。
【請求項６】
コンピュータを、請求項１〜５のいずれか１項に記載の水処理システムに用いられる前記制御部として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原水の水質改善を行う小規模の水処理システムに関する。さらに詳しくは、１軒の建物あるいは数軒で構成される地域で使用する程度の処理能力を有する水処理システム、およびコンピュータを水処理システムにおける制御部として機能させるためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、人が生活する上で必要な水を確保することが重要な課題になってきている。とくに、著しく人口が増加し始めているアジアおよびアフリカなどの一部の地域では、利用に適さない不純物が陸水に混入していることが多い。したがって、これらの地域では、他の地域以上に水質の改善が喫緊の課題になっている。
【０００３】
水質改善には、物理的処理、化学的処理、生物的処理を単独または複合して用いる様々な技術が提案されている。たとえば、カルシウムあるいはマグネシウムのような成分の濃度を低減させる水処理の技術として電気脱イオン化装置あるいはイオン交換樹脂を用いる技術が記載されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１には、水質改善のための処理装置の例として、逆浸透装置、電気化学装置、限外濾過装置、精密濾過装置、蒸留装置が列記されている。
【０００４】
また、河川水、井戸水、雨水などの水質改善を行って飲用などの用途に利用可能にする小規模施設用の水質浄化システムが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５１３７４９号公報
【特許文献２】特開２０１３−８６０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、水質改善を行う種々の処理装置が記載されている。特許文献１に記載された構成では、水源からの水を処理装置（たとえば、電気脱イオン化装置）に通した処理水は、洗濯器、皿洗い機、台所流し、シャワーヘッドなどで使用される。
【０００７】
また、特許文献２には、一次貯水槽と二次貯水槽とを備える水質浄化システムが記載され、導入された水をフィルタおよびオゾン生成・混合器に通して浄化し、この水を一次貯水槽に貯える構成が記載されている。引用文献２に記載された技術は、必要に応じて、一次貯水槽とフィルタおよびオゾン生成・混合器との間で水を循環させる構成が採用されている。
【０００８】
特許文献１、特許文献２に記載された技術は、飲用に適した水を生成するために提案された技術である。すなわち、特許文献１、特許文献２の技術は、高い水質レベルの水を生成する技術であって、水の利用効率を高めるために水質改善を行うという観点は、特許文献１、特許文献２には存在しない。
【０００９】
本発明は、水の利用効率を高めるために水質改善を行うようにした水処理システムを提供することを目的とする。さらに、本発明は、コンピュータを、この水処理システムの制御部として機能させるためのプログラム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】
本発明に係る水処理システムは、利用前の水に含まれている成分を監視する第１のセンサと、利用後の廃水に含まれている成分を監視する第２のセンサと、前記廃水に含まれる成分の少なくとも一部を取り除いて水質改善を行う処理部と、前記第１のセンサが検出した成分に基づいて水の用途を複数の用途のいずれかに振り分ける分配部と、前記廃水を前記処理部に引き渡して再処理を行うか前記廃水を廃棄するかの経路を切り替える切替部と、前記第２のセンサが検出した前記廃水の成分の情報に基づいて前記切替部を制御し、かつ前記廃水の前記再処理を行う場合に、前記水質改善に関する指示の情報を前記処理部に与える制御部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この水処理システムにおいて、前記処理部は、利用のために水源から採取された原水と前記廃水とから特定の成分を取り除くように構成されており、前記第１のセンサは、前記処理部で水質改善が行われた後に利用される前の水に含まれている成分を監視することが好ましい。
【００１２】
この水処理システムにおいて、前記原水の水質を監視する第３のセンサをさらに備え、前記処理部は、前記原水に含まれる特定の成分を取り除くように構成された第１の処理部と、前記廃水に含まれる特定の成分を取り除くように構成された第２の処理部とを備え、前記第１の処理部は、前記第２の処理部で前記廃水の前記再処理を行った後の水と前記原水とを併せて前記水質改善を行うことがさらに好ましい。
【００１３】
この水処理システムにおいて、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサにより検出された前記成分に関する情報と前記情報を取得した日時とを対応させた履歴情報を収集する管理部をさらに備えることが好ましい。
【００１４】
この水処理システムにおいて、前記履歴情報は、前記処理部が設けられている場所の地理的位置を含み、前記管理部は、電気通信回線を通して前記履歴情報を収集するサーバに設けられ、前記サーバは、前記電気通信回線を通して前記履歴情報を収集し記録する記憶部と、前記記憶部が記録している前記履歴情報を用いて前記処理部の性能を監視する監視部とを備えることがさらに好ましい。
【００１５】
本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上述したいずれかの水処理システムに用いられる前記制御部として機能させるためのものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の構成によれば、利用前の水の成分を監視し、監視した結果に基づいて水を複数の用途のいずれかに振り分けており、さらに、廃水についても成分を監視した結果に基づいて、再処理を行うか廃棄するかの経路を選択している。すなわち、利用前の水に含まれる成分に応じて水の用途を振り分けることによって、飲用などに適さない水でも他の用途に利用することを可能にしている。また、廃水についても成分によっては水質改善のための再処理を行うことによって、水の再利用を可能にしている。その結果、導入した水のうち単位期間に廃棄する水の量を低減させることが可能になり、水の利用効率を高めることが可能になる。また、飲用以外の水は水質改善の程度を低く抑えることが可能であり、処理部の構成が簡単になる上に処理部の寿命も長くなるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態の水処理システムを示す概略構成図である。
【図２】実施形態の他の水処理システムを示す概略構成図である。
【図３】実施形態の利用例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に示すように、以下に説明する水処理システム１０は、処理部１１と分配部１２と切替部１３と制御部２０と第１のセンサ２１と第２のセンサ２２とを備える。第１のセンサ２１は、利用前の水に含まれている成分を監視し、第２のセンサ２２は、利用後の廃水に含まれている成分を監視する。処理部１１は、廃水に含まれる成分の少なくとも一部を取り除いて水質改善を行う。分配部１２は、第１のセンサ２１が検出した成分に基づいて水の用途を複数の用途のいずれかに振り分ける。切替部１３は、廃水を処理部１１に引き渡して再処理を行うか廃水を廃棄するかの経路を切り替える。制御部２０は、第２のセンサ２２が検出した廃水の成分の情報に基づいて切替部１３を制御し、かつ廃水の再処理を行う場合に、水質改善に関する指示の情報を処理部１１に与える。
【００１９】
処理部１１は、利用のために水源４２から採取された原水と廃水とから特定の成分を取り除くように構成されている。第１のセンサ２１は、処理部１１で水質改善が行われた後に利用される前の水に含まれている成分を監視することが望ましい。
【００２０】
水処理システム１０は、原水の水質を監視する第３のセンサ２３をさらに備えることが望ましい。この場合、処理部１１は、原水に含まれる特定の成分を取り除くように構成された第１の処理部１１１と、廃水に含まれる特定の成分を取り除くように構成された第２の処理部１１２とを備える。第１の処理部１１１は、第２の処理部１１２で廃水の再処理を行った後の水と原水とを併せて水質改善を行う。
【００２１】
水処理システム１０は、履歴情報を収集する管理部２４を備えることが望ましい。履歴情報は、第１のセンサ２１および第２のセンサ２２により検出された成分に関する情報とこの情報を取得した日時とを対応させた情報である。
【００２２】
履歴情報は、処理部１１が設けられている場所の地理的位置を含んでいることが望ましい。また、管理部２４は、電気通信回線３３を通して履歴情報を収集するサーバ３０に設けられることが望ましい。サーバ３０は、電気通信回線３３を通して履歴情報を収集し記録する記憶部３１と、記憶部３１が記録している履歴情報を用いて処理部１１の性能を監視する監視部３２とを備えることが望ましい。
【００２３】
以下、本実施形態についてさらに詳しく説明する。本実施形態において、水質改善が必要な水の水質レベルは、「中」、「低」、「使用不可」の３段階に分類され、水質改善を行った後の用途は、「飲用」、「洗濯用」、「雑用」の３段階に分類されている。用途は水質レベルに対応している。たとえば、「中」レベルは「洗濯用」に対応し、「低」レベルは「雑用」に対応する。「使用不可」レベルは、利用に適さない水質レベルを意味する。なお、「飲用」の水は「高」レベルの水質になる。
【００２４】
用途の名称は、代表的な用途を示しているが、名称が示す用途にのみ用いることを意味していない。たとえば、「飲用」は、飲用に使用して差し支えがない水質であることを表し、食用あるいは入浴用のように、摂取したり人体に触れたりする時間が比較的長くても健康被害あるいは感染被害が生じない程度の水質であることを意味する。また、「洗濯用」は、洗濯に用いるだけではなく、水浴あるいはシャワーのように人体に一時的に触れても健康被害あるいは感染被害が生じない程度の水質であることを意味する。さらに、「雑用」は、人に接触する用途には不向きであるが、乗り物の洗浄あるいは便器の洗浄のように、人に接触しない用途であれば利用してもよい程度の水質を表す。
【００２５】
それぞれの用途に用いるために取り除くべき成分と、該当する成分を含む場合の水質レベルの区分とを対応させた例を表１に示す。表１は一例であって、水質改善の対象である水から取り除く成分と水質レベルの区分との関係は他に定めることが可能である。また、表１では水質レベルの区分ごとに処理技術を対応させているが、後に表２で示すように、処理技術は取り除く成分ごとに対応させてあり、表１の関係は一例にすぎない。取り除く成分と処理後の用途とは、表１の対応関係でなくてもよい。たとえば、硬度、ｐＨ、硫化物などは適正範囲に調整されていれば、飲用に適する場合もある。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１において、蒸発残留物は、ＴＤＳ（Total Dissolved Solids）のことであり、ＮＦ膜はナノフィルタ（Nanofiltration Membrane）のことである。深濾過は、草木、礫、砂、セラミック、ポリマー繊維、炭などから選択される濾材を用いて、不純物を除去する処理技術である。また、ｐＨに対する処理技術は、飲用に適したｐＨ値（たとえば、５．８〜８．６）に調節することを意味する。硬度についても、利用目的に応じて適正範囲に調整される。
【００２８】
なお、表１では水質改善の対象である水質レベルが３段階に分類され、処理後の用途が３種類に分類されているが、水質レベルの段階および用途の種類は、適宜に定めることが可能である。したがって、成分についても、水質レベルあるいは用途の設定に応じて適宜に選択される。たとえば、「飲用」と「雑用」との間に、「洗濯用」と「農業用」との２用途を設定してもよい。この場合、「洗濯用」は、表１に示した成分を取り除き、「農業用」では、ヒ素、水銀、鉛などを取り除いて、鉄、銅、窒化物などは適宜の濃度で残留させるようにしてもよい。
【００２９】
取り除くべき成分に対して適用可能な処理技術の例を表２に示す。表２において、アニオン交換は強酸を用いてイオン交換を行うことを示し、カチオン交換は強塩基を用いてイオン交換を行うことを示している。また同様に、軟水化は塩を用いてイオン交換を行うことを示している。
【００３０】
表２から明らかなように、多くの処理技術は、複数の成分に対して有効である。すなわち、水に含まれる成分がわかれば、１種類の成分に対して複数種類の処理技術が選択可能になる場合がある。逆に、１種類の処理技術を複数種類の成分に対して適用可能である場合もある。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
以下に水処理システム１０の構成例について説明する。以下に説明する水処理システム１０は、１軒の建物あるいは数軒で構成される地域で使用する程度の処理能力を備える。すなわち、本実施形態の水処理システム１０は、都市規模の上水道あるいは下水道のような集中型のシステムではなく、集中型の発電設備に対する分散型電源のように、１ないし複数の建物に適合する分散型のシステムとして用いられる。
【００３３】
また、図１は、「高」レベルの水が浄水場４１から供給される場合の構成例を示し、図２は、「高」レベルの水が水源４２から取り入れた原水の水質改善によって生成される場合の構成例を示している。すなわち、図１に示す構成例は、上水道が利用できる場合の水処理システム１０であり、図２に示す構成例は、上水道が利用できない場合の水処理システム１０である。
【００３４】
図１に示す構成は、あらゆる用途に上水道の水が利用できるような場所であっても使用可能であって、このような構成の水処理システム１０を採用すれば、上水道からの水の供給量を低減させることが可能になる。また、図１に示す構成例は、「飲用」の水が上水道から供給されているから、図２に示す構成例のように「飲用」の水を原水から生成する必要がない。なお、図１および図２に示す構成例は一例に過ぎず、上水道あるいは原水に含まれる成分に応じて異なる構成を採用することが可能である。
【００３５】
人が利用可能な原水（raw water）は、地下水、河川水（湖沼水を含む）、雨水などがあり、原水の水質レベルは、場所によって異なる。たとえば、農業および工業では、生産が拡大すれば、水が多く必要になるばかりでなく、表面水（雨水、河川水など）および地下水が汚染される可能性がある。したがって、農地あるいは工場の近辺では、水源４２から取り入れた水は、水質改善を行わずに飲用などに供すると健康に影響を及ぼすことがある。
【００３６】
また、人工的な汚染だけではなく、バングラデシュを含む東南アジア地域では原水に無機ヒ素が含まれることがあり、中国およびインドを含む多くの国で原水にフッ素が含まれていることがある。このように自然に発生している汚染物質も水を供給する際の安全性に影響を及ぼしている。このような事情から水処理システム１０は、現地に適合するように構築することが要求される。
【００３７】
図１に示す水処理システム１０は、浄水場４１から「高」レベルである「飲用」の水が上水道４３を通して供給され、「洗濯用」および「雑用」の水は地下水あるいは表面水を水源４２として供給される。上水道４３に含まれる成分によっては、上水道４３の水についても水質改善が必要になる場合がある。図示例では、上水道４３の水について水質改善を行うために処理部１１３（処理部１１に相当）を設けているが、処理部１１３を設けるか否かは、上水道４３の水に含まれる成分に応じて選択される。
【００３８】
図示例は、建物５０の上部には２個の給水タンク５１、５２が設置される。一方の給水タンク５１は「飲用」レベルの水を供給するために設けられ、他方の給水タンク５２は「飲用」レベルではない水を供給するために設けられる。給水タンク５２から供給される水は、「飲用」レベルではないが「使用不可」レベルよりは高い水質レベルであって、本実施形態では、「洗濯用」または「雑用」になる。なお、図１には「飲用」「洗濯用」「雑用」の３種類の用途を記載しているが、４種類以上の用途（つまり、水質レベルが４段階以上）に区分されていてもよい。たとえば、「飲用」と「洗濯用」との間に「入浴用」の水質レベルが設けられていてもよく、また「雑用」が「その他用」と「水洗便所用」との２段階に区分されていてもよい。
【００３９】
給水タンク５１および給水タンク５２に貯められた水は重力で自然落下し、建物５０で使用する水に必要な圧力が得られるように構成してある。また、給水タンク５１に水を汲み上げるためのポンプ５３と、給水タンク５２に水を汲み上げるためのポンプ５４とが設けられている。
【００４０】
給水タンク５１に貯められた水は、「飲用」に利用する前にセンサ２１１（第１のセンサ２１）によって成分が監視される。また、図示例では、利用に供する前に不純物を除去するための浄水器５５が設けられている。上述した処理部１１３および浄水器５５は必須ではない。ただし、上水道４３での水質改善の程度にはばらつきがあり、また、給水タンク５１に長時間に亘って水が貯留されていた場合、異物の混入あるいは雑菌の繁殖が生じる可能性がある。そのため、処理部１１３と浄水器５５とにおいて適宜の処理技術を適用し、水質改善を図ることが望ましい。
【００４１】
上水道４３における成分は必ずしも一定ではないから、センサ２１１が検出した成分の種類および濃度に応じて処理部１１３に対して水質改善に関する指示の情報を与えることが望ましい。一方、給水タンク５１おいて水質に影響を与える要素は限られているから、浄水器５５は、想定された成分を取り除くように構成されていればよい。
【００４２】
ところで、給水タンク５２は、水源４２からの原水を第１の処理部１１１に通して水質改善を行った水と、後述する廃水を第２の処理部１１２に通し、さらに第１の処理部１１１に通して水質改善を行った水とを貯める。第１の処理部１１１と第２の処理部１１２とは処理部１１を構成する。給水タンク５２に貯められた水は、給水タンク５１に貯められた水と同様に、利用の前にセンサ２１２（第１のセンサ２１）によって成分が監視される。
【００４３】
第１の処理部１１１、第２の処理部１１２、第３の処理部１１３は、取り除く成分の濃度（あるいは量）に応じて処理能力が調節される。たとえば、取り除く成分の濃度が高い場合には、通過する時間が長くなるように、第１の処理部１１１、第２の処理部１１２、第３の処理部１１３を通過する水の流量が調節される。また、薬剤を混合することにより水質改善を行う場合、薬剤の量あるいは濃度が調節され、物理エネルギー（光、熱、電気など）を用いて水質改善を行う場合、エネルギー量が調節される。
【００４４】
給水タンク５２に貯められた水は、原水あるいは廃水に由来しているから、処理部１１により水質改善を行っていても成分にばらつきが生じる可能性がある。そのため、センサ２１２が検出した成分に応じて制御部２０が水質レベルを判断する。給水タンク５２から供給される水は分配部１２によって用途別に振り分けられる。分配部１２は、用途別に振り分けた水を、それぞれの用途に用いるために、小容量の貯水槽（図２における第２の貯水槽１２２、第３の貯水槽１２３、第４の貯水槽１２４に相当）に一時的に貯える。分配部１２は、センサ２１２が検出した成分に基づいて制御部２０が制御する。なお、センサ２１１およびセンサ２１２は、利用前の水に含まれる成分を監視するための第１のセンサ２１として機能する。
【００４５】
本実施形態は、水を利用した後の廃水に含まれる成分に応じて、廃水を再処理するか廃水を廃棄するかを選択できる点を一つの特徴にしている。そのため、廃水の成分を監視する第２のセンサ２２と、第２のセンサ２２が検出した成分に応じて廃水の経路を切り替える切替部１３とを備える。再処理が行われる廃水は行う廃水は、第２の処理部１１２に導入されて特定の成分が取り除かれた後に、第１の処理部１１１に導入される。
【００４６】
第１の処理部１１１は、原水から特定の成分を取り除いて給水タンク５２に供給可能な水質レベルの水を得るために設けられている。第１の処理部１１１は、水源４２から採取される原水に含まれる成分に応じて設計されている。ただし、原水に含まれる成分の種類および濃度は、原水を水源４２から採取するタイミングによって変動する可能性があるから、第１の処理部１１１で水質改善を行った後に給水タンク５２に貯えられる水質レベルにはばらつきが生じる可能性がある。
【００４７】
一方、廃水に含まれる成分は、便器の洗浄水を分離しておけば、食品成分、洗剤、皮脂などが主体であり、第２の処理部１１２で取り除く成分の濃度には変化があるとしても種類のばらつきは少ない。そのため、第２の処理部１１２で特定の成分を取り除いた後の水質レベルは比較的高くなる。そのため、利用に供する前に第１のセンサ２１であるセンサ２１２で成分を確認し、さらに、第２のセンサ２２で成分を確認した水を原水に混合することにより、原水の成分が希釈されることになる。
【００４８】
すなわち、第２の処理部１１２で水質改善を行った水を原水に混合し、原水の成分を希釈した後に第１の処理部１１１で水質改善を行うことにより、水質レベルが比較的高い水を給水タンク５２に貯えることが可能になる。なお、図示例において、第１の処理部１１１に原水を取り込むためにポンプ５６が設けられている。
【００４９】
切替部１３は、常時は廃水を再処理する経路を選択しており、廃水は切替部１３を通して第２の処理部１１２に導入される。第２のセンサ２２は、第２の処理部１１２で水質改善された後の成分を監視し、第２の処理部１１２が処理した水に含まれる成分に関する情報を制御部２０に与える。制御部２０は、第２のセンサ２２から取得した情報に応じて、廃水の経路を選択するように切替部１３に指示する。制御部２０は、第２の処理部１１２で廃水から特定の成分を除去した後の成分に関する情報を第２のセンサ２２から取得するから、第２の処理部１１２により廃水の水質改善を十分に行えるか否かを評価することが可能になる。廃水が再処理に適さないと評価した場合には、制御部２０は、切替部１３に水を廃棄する経路を選択するように指示する。
【００５０】
図１に示す構成例では、廃棄される廃水は、切替部１３で廃棄する経路が選択された廃水だけではなく、便器の洗浄に用いられた水も含まれる。このように廃棄される廃水は、自然浄化を待つために、自然界への負荷を低減させてから廃棄される。自然界への負荷を低減させるために、図示例では、汚水処理植物（ＳＴＰ：Sewage Treatment Plant）が植えられた処理池６１と、微生物燃料電池６２（ＭＦＣ：Microbial Fuel Cells）とを用いている。汚水処理植物は、たとえばアシが用いられる。また、微生物燃料電池６２は、取り出せるエネルギーが小さいから空気を導入する曝気処理のためのファンを駆動するエネルギー源などに用いられる。
【００５１】
制御部２０は、プログラムに従って動作するプロセッサを備える。このプロセッサは、メモリ、インターフェイス用のデバイスなどとともに用いてコンピュータを構成する。あるいはまた、プロセッサは、メモリ、インターフェイスなどと一体化されたマイコン（Microcontroller）であってもよい。制御部２０は、プロセッサを備えるデバイスを主なハードウェア要素とする。また、プログラムは、ＲＯＭ（Read Only Memory）にあらかじめ記録された状態で提供されるか、インターネットのような電気通信回線を通して提供される。あるいはまた、プログラムは、コンピュータで読取可能な記録媒体を用いて提供される。
【００５２】
制御部２０は、センサ２１１、２１２（第１のセンサ２１）および第２のセンサ２２から監視した成分に関する情報を取得する取得部２０１を備える。また、制御部２０は、取得部２０１を通して取得した情報に基づいて、第１の処理部１１１、第２の処理部１１２（場合によっては処理部１１３を含む）、分配部１２、切替部１３に指示する情報を生成する判定部２０２を備える。
【００５３】
判定部２０２は、第１のセンサ２１および第２のセンサ２２が検出した成分に関する情報を、表１に相当する内容を記憶している記憶部２０３と照合して水質レベルを判定する。さらに、判定部２０２は、水質レベルに応じた用途に水を振り分けるように、処理部１１、分配部１２、切替部１３に指示する情報を生成する。
【００５４】
判定部２０２が生成した情報は、出力部２０４を通して処理部１１、分配部１２、切替部１３に与えられる。なお、第１のセンサ２１および第２のセンサ２２は、電気化学センサ、バイオセンサ、光学式センサなどから選択され、単独で用いられるか、複合して用いられる。
【００５５】
図１に示した構成例は、上水道から「飲用」の水が供給され、採取した原水および廃水の水質改善を行って「飲用」以外の用途の水を生成している。また、「飲用」以外の用途の水は、成分を評価することによって、用途を振り分けている。一方、以下に説明する図２の構成例は、上水道を利用せずに、原水および廃水のみを用いて「飲用」の水も生成している。
【００５６】
なお、図２において制御部２０は記載していないが、制御部２０は、図１に示した制御部２０と同様の構成を備える。つまり、制御部２０は、第１のセンサ２１、第２のセンサ２２、第３のセンサ２３が検出した成分の情報を取得し、処理部１１、分配部１２、切替部１３に指示する情報を与える。
【００５７】
図２に示す水処理システム１０は、図１に示した構成例と同様に、原水に含まれる特定の成分を取り除くように構成された第１の処理部１１１と、廃水に含まれる特定の成分を取り除くように構成された第２の処理部１１２とを備える。ただし、第１の処理部１１１は、３段階の処理部１１１１、１１１２、１１１３により構成されている。
【００５８】
すなわち、第１の処理部１１１は、「使用不可」レベルから「低」レベルに水質改善を行う処理部１１１１と、「低」レベルから「中」レベルに水質改善を行う処理部１１１２と、「中」レベルから「高」レベルに水質改善を行う処理部１１１３とを備える。処理部１１１１で水質改善がなされた水は「雑用」であり、処理部１１１２で水質改善がなされた水は「洗濯用」であり、処理部１１１３で水質改善がなされた水は「飲用」である。
【００５９】
このように、第１の処理部１１１は、処理部１１１１と処理部１１１２と処理部１１１３との３段階で、水質レベルを１段階ずつ向上させている。そのため、単独の処理部で水質レベルを複数段階向上させる構成を採用する場合に比較して、処理部１１１２および処理部１１１３のそれぞれが汚染される程度が軽減される。また、処理部１１１１と処理部１１１２と処理部１１１３とは、各段階の成分に応じた処理技術を採用すればよく、他の段階の成分を考慮しなくてよいから、目的とする水質レベルの処理を行うための設計が容易になる。
【００６０】
図２に示す構成例では、処理部１１１１と処理部１１１２との間に「低」レベルの水を貯める第１の貯水槽１２１が設けられ、処理部１１１２と処理部１１１３との間に「中」レベルの水を溜める第２の貯水槽１２２が設けられる。また、処理部１１１３で水質が改善された「高」レベルの水は第３の貯水槽１２３に貯められる。図示例では、処理部１１１１で処理された「低」レベルの水は、第１の貯水槽１２１だけではなく、第４の貯水槽１２４にも貯められる。
【００６１】
第１の貯水槽１２１に貯められた水は、処理部１１１２を通して「中」レベルに水質改善がなされ、さらに処理部１１１３を通して「高」レベルに水質改善がなされる。言い換えると、第１の貯水槽１２１に貯められた「低」レベルの水は、「洗濯用」と「飲用」との水を生成するために分配される。第４の貯水槽１２４に貯められた「低」レベルの水は、「雑用」として、便器の洗浄（水洗便所用）、乗り物の洗浄、食用ではない植物の育生などの目的で用いられる。
【００６２】
図２に示す水処理システム１０は、第１の貯水槽１２１と処理部１１１２との間に第１のバルブ１２５を備え、第２の貯水槽１２２と処理部１１１３との間に第２のバルブ１２６を備える。第１のバルブ１２５および第２のバルブ１２６は、制御部２０からの指示内容を含む電気信号で操作される。第１のバルブ１２５および第２のバルブ１２６は、開閉のみを行うように構成されているが、開量の調節が可能である構成がより望ましい。
【００６３】
第２の貯水槽１２２と第３の貯水槽１２３と第４の貯水槽１２４と第１のバルブ１２５と第２のバルブ１２６とは、第１の処理部１１１で水質改善が行われた水を用途ごとに振り分けるから、分配部１２として機能する。
【００６４】
利用前の水に含まれている成分を監視するために、第２の貯水槽１２２と第３の貯水槽１２３と第４の貯水槽１２４との出口には、それぞれの水質レベルの水に含まれる成分を監視するためにセンサ２１３、２１４、２１５が配置される。第２の貯水槽１２２の出口に配置されたセンサ２１３は「洗濯用」の水に含まれる成分を監視する。また、第３の貯水槽１２３の出口に配置されたセンサ２１４は「飲用」の水に含まれる成分を監視する。さらに、第４の貯水槽１２４の出口に配置されたセンサ２１５は「雑用」の水に含まれる成分を監視する。センサ２１３、２１４、２１５は、利用する水に含まれている成分を監視するために第１のセンサ２１として設けられている。センサ２１３、２１４、２１５を配置する場所は、上述した位置に限らないが、第１のセンサ２１として、用途ごとの水の成分を監視できるように配置することが望ましい。
【００６５】
図２に示す構成例は、図１に示した給水タンク５１、５２を備えていないが、給水タンク５１、５２に相当する機能は、第１の貯水槽１２１、第２の貯水槽１２２、第３の貯水槽１２３、第４の貯水槽１２４が受け持つ。また、図示していないが、水処理システム１０は、適宜にポンプを備えていることが望ましい。たとえば、処理部１１１１、処理部１１１２、処理部１１１３の順に送水するために重力を利用する場合、処理部１１１１に導入する原水をポンプで揚水する構成が採用される。また、第２の貯水槽１２２と第３の貯水槽１２３と第４の貯水槽１２４とにそれぞれ貯めた水を利用に供するために、ポンプで送水する構成であってもよい。
【００６６】
この水処理システム１０は、第２の貯水槽１２２と第３の貯水槽１２３と第４の貯水槽１２４とから用途に応じた水質レベルの水が取り出される。さらに、水処理システム１０は、利用後の廃水を処理する機能も有している。廃水は、利用前の水が「高」レベルか「中」レベルか「低」レベルかに応じて扱い方が異なる。
【００６７】
「高」レベルの水を利用した後の廃水は、再処理を行うか廃棄するかが選択される。図示例では、再処理する経路に第３のバルブ１３１が設けられ、廃棄する経路に第４のバルブ１３２が設けられている。第３のバルブ１３１および第４のバルブ１３２は、いずれか一方のみが開いた状態と、両方が閉じた状態との３状態が選択可能になっている。廃水を再処理する経路には第２の処理部１１２を構成する浄化設備７０が設けられ、第３のバルブ１３１が開放されている場合には、廃水が浄化設備７０に導入される。また、浄化設備７０には「中」レベルの水を利用した後の廃水も導入される。
【００６８】
浄化設備７０は、導入された水を少なくとも原水と同程度の水質レベルに水質改善を行う設備であって、腐敗槽７１と曝気槽７２と消毒装置７３とを備える。腐敗槽７１は、槽内の廃水を嫌気性微生物により処理するように構成され、曝気槽７２は、腐敗槽７１を通った廃水を濾過した後に、槽内の廃水を好気性微生物により処理するように構成されている。消毒装置７３は、曝気槽７２から取り出された廃水を紫外線により消毒するように構成されている。腐敗槽７１の廃水のうちで曝気槽７２に送られない廃水は、第５のバルブ１３３を通して廃棄される。
【００６９】
第３のバルブ１３１、第４のバルブ１３２、第５のバルブ１３３の開閉は制御部２０が行う。また、「高」レベルの水を利用した後の廃水の水質を監視するために第２のセンサ２２が設けられている。第２のセンサ２２は、第１のセンサ２１と同様に、電気化学センサ、バイオセンサ、光学式センサなどから選択され、単独または複合して用いられる。制御部２０は、第２のセンサ２２が計測した水質に応じて、第３のバルブ１３１、第４のバルブ１３２、第５のバルブ１３３の開閉を制御する機能を有する。
【００７０】
すなわち、制御部２０は、第２のセンサ２２が監視している廃水の成分に基づいて、第２の処理部１１２での水質改善が可能と判断した場合に、第３のバルブ１３１を開放することによって、廃水を浄化設備７０に導入する。また、制御部２０は、第２のセンサ２２が監視している廃水の成分について第２の処理部１１２での水質改善が困難と判断した場合に、第４のバルブ１３２を開放することによって廃水を廃棄する。なお、制御部２０は、廃水が第２のセンサ２２を通過していない場合、第３のバルブ１３１および第４のバルブ１３２を閉じることが望ましい。第５のバルブ１３３は、腐敗槽７１から汚水を廃棄する場合に制御部２０からの電気信号による操作で開放される。
【００７１】
浄化設備７０により水質改善が行われた後の廃水は、比較的清浄であって水質が原水と同等以上に改善されているから、汚水処理植物（ＳＴＰ：Sewage Treatment Plant）が植えられた処理池７４に導入された後、処理部１１１１に戻される。汚水処理植物は、たとえばアシが用いられる。図２に示す構成例では、処理池７４も第２の処理部１１２として機能する。
【００７２】
上述した構成から明らかなように、第３のバルブ１３１、第４のバルブ１３２、第５のバルブ１３３は、廃水の経路を選択する切替部１３として機能する。また、浄化設備７０および処理池７４は第２の処理部１１２として機能する。図２の構成例において、原水に含まれる成分は第３のセンサ２３が監視している。図１に示した構成例と同様に、制御部２０は、第１のセンサ２１が検出した成分（第３のセンサ２３が検出した成分も併用される）に応じて分配部１２を制御する。ただし、図２に示す構成例では、第１の処理部１１１が３段階の処理部１１１１、１１１２、１１１３を備えていることにより、原水に含まれる成分によらず、ほとんどの場合に、「飲用」の水を生成することが可能である。したがって、分配部１２は、第１の処理部１１１で水質改善を行った水を用途ごとに振り分ける際に、振り分ける量を調節する機能を有することが望ましい。
【００７３】
ところで、処理部１１１１と処理部１１１２と処理部１１１３とは、それぞれの処理対象に応じたモジュールとして構成されている。したがって、水処理システム１０を設置する現場において入手可能な原水の水質と、用途に応じて取り出す水質レベルとに応じてモジュールの組み合わせを選択すれば、現場に適合した水処理システム１０を組み立てることが可能になる。また、水処理システム１０を構成するモジュールが独立しているから、導入される水質に応じて必要なモジュールを個別に交換することが可能である。しかも、モジュールが個別に交換可能であるから、保守時のコスト増を抑制できる。
【００７４】
なお、処理部１１１１と処理部１１１２と処理部１１１３とは、水の処理量に応じて、異なる容量のモジュールがあらかじめ用意されていることが望ましい。また、モジュールの典型的な組み合わせ方および水の処理量に応じて、モジュールを用いて水処理システム１０を構成するための筐体または建物の典型的な構成についてあらかじめ設計されていることが望ましい。筐体または建物とモジュールとをあらかじめ準備しておくことにより、要求仕様に応じた水処理システム１０を迅速に提供することが可能になる。
【００７５】
ところで、上述した構成例において、利用前の水の成分は第１のセンサ２１が監視し、廃水の成分は第２のセンサ２２が監視し、また、必要に応じて、原水の成分を第３のセンサ２３が監視している。第１のセンサ２１および第２のセンサ２２が監視している成分に関する情報を、その情報を取得した日時に対応させ、履歴情報として記憶しておけば、水処理システム１０の動作を管理することが可能になる。履歴情報は、第１のセンサ２１と第２のセンサ２２とが監視した成分の情報だけではなく、第３のセンサ２３が監視した成分の情報も加えることが望ましい。履歴情報に含める日時は、制御部２０が備える内蔵時計（図示せず）により計時される。
【００７６】
履歴情報を収集すれば、第１の処理部１１１、第２の処理部１１２の経時変化などによる性能の劣化の程度を知ることが可能になる。また、図２に示した構成では、第１のセンサ２１として機能する３個のセンサ２１３、２１４、２１５を備えるから、処理部１１１１、１１１２、１１１３ごとに性能の劣化の程度を知ることが可能である。したがって、履歴情報に基づいて、モジュールの交換時期あるいはモジュールの故障の検知が可能になる。ここに、このような目的の場合、たとえば、１日、１週間、１ヶ月などから選択される時間間隔で履歴情報を収集すればよい。
【００７７】
図３に示すように、履歴情報は管理部２４が収集する。管理部２４は、制御部２０に設けることが可能であるが、制御部２０は基本的に水処理システム１０ごとに設けられているから、管理部２４が制御部２０に設けられている場合、単独の水処理システム１０に関する履歴情報しか収集できない。そのため、図３に示す構成例では、インターネット回線あるいは移動体通信網のような電気通信回線３３を通して制御部２０と通信するサーバ３０に管理部２４を設けている。このサーバ３０は、履歴情報を収集して記憶する記憶部３１を備え、さらに、記憶部３１が記憶している履歴情報を用いて第１の処理部１１１、第２の処理部１１２について劣化の程度を判断する監視部３２を備える。すなわち、記憶部３１および監視部３２により、管理部２４が構成される。
【００７８】
図３に示す構成を採用する場合、履歴情報は水処理システム１０（すなわち、処理部１１）が設置されている場所の地理的位置の情報を含むことが望ましい。履歴情報が地理的位置の情報を含むことによって、処理部１１の性能が劣化している水処理システム１０に対して、あらかじめ消耗品のような物品をあらかじめ用意し、この種の物品を配送することが可能になる。
【００７９】
たとえば、水源４２の確保が容易ではないような地域では、一般的に消耗品のような物品の入手が困難な場合が多い。これに対して、図３に示す構成では、水処理システム１０に対して遠方に配置されたサーバ３０が管理部２４を備えることにより、消耗品のような物品の要否を監視し、この種の物品の配送を行う事業と連携させることが可能になる。すなわち、水処理システム１０が導入時に使用されるだけではなく、消耗品などの交換によって長期にわたって使用されることが期待できる。
【００８０】
図１、図２に示した構成例のように、廃水の水質改善を行う再処理を行うことにより、廃棄する廃水の量を大幅に低減させることが可能になる。その結果、水源４２の確保に労力を要するような地域であっても、水源４２から新たな水を導入する量を低減させることが可能になり、利用可能な水の確保が容易になる。
【００８１】
上述したように、利用前の水に含まれる成分に応じて水の用途を振り分けるから、飲用などに適さない水でも他の用途に利用することが可能になる。しかも、廃水についても成分によっては第２の処理部１１２で再処理を行って水質改善を行うから、廃水の再利用が可能になる。すなわち、水源４２から導入した水のうち単位期間に廃棄する水の量を低減させることが可能になり、結果的に、水の利用効率が高まることになる。しかも、飲用以外の水は水質改善の程度が低く抑えられるから、処理部１１の構成が簡単になり、しかも処理部１１の寿命も長くなる可能性がある。
【００８２】
なお、上述した実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんのことである。
【符号の説明】
【００８３】
１０  水処理システム
１１  処理部
１２  分配部
１３  切替部
２０  制御部
２１  第１のセンサ
２２  第２のセンサ
２３  第３のセンサ
２４  管理部
３０  サーバ
３１  記憶部
３２  監視部
３３  電気通信回線
４２  水源
１１１  第１の処理部
１１２  第２の処理部
【図１】
2017077501.tif 000005
【図２】
2017077501.tif 000006
【図３】
2017077501.tif 000007