(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道水を取り入れる水道水取り入れ手段と、
取り入れた前記水道水を生産用水及び生活用水としてそれぞれ所望の使用場所に供給する水道水供給手段と、
前記生産用水及び生活用水を使用し、排出される使用済水を回収して蓄える使用済水貯蔵槽と、
前記使用済水貯蔵槽の水量を常に監視する水位検出手段と、
地下水、工業用水、水道水、雨水のいずれかから成る補給水を取り入れて、前記使用済水貯蔵槽に補給する補給水取り入れ手段と、
前記使用済水貯蔵槽の使用済水を大気中に蒸発させて消費する蒸発手段とを備え、
前記水道水供給手段により前記水道水を前記生産用水と前記生活用水に区分して供給し、使用され役割を終えた一部の前記使用済水は前記使用済水貯蔵槽に蓄えらた後に前記蒸発手段により大気中へ蒸発して消費され、またある一部の前記使用済水は濾過した後に前記生産用水及び前記生活用水として再利用されて、工場外への排水の放出量を最小限に抑えることを特徴とする排水処理システム。
【請求項２】
前記水位検出手段により、前記使用済水貯蔵槽の水位が一定量以下に減少したことを検出すると、前記補給水取り入れ手段で前記補給水を前記使用済水貯蔵槽へ供給することを特徴とする請求項１に記載の排水処理システム。
【請求項３】
前記水位検出手段により、前記使用済水貯蔵槽の水位が一定量以上に増加したことを検出すると、前記使用済水貯蔵槽の水位をオーバーフローした前記使用済水や雨水を回収し貯蔵する使用済水貯蔵予備槽へ送り込み、蓄えさせることを特徴とする請求項１に記載の排出処理システム。
【請求項４】
前記水位検出手段により、前記使用済水貯蔵槽の水位が一定量以上に増加したことを検出すると、クーリングタワーを用いて大気中へ蒸発させる前記蒸発手段と、工場の屋根及び駐車場に前記使用済水を散水して消費する蒸発予備手段に前記使用済水を送り、消費させることを特徴とする請求項１に記載の排出処理システム。
【請求項５】
前記生産用水の使用により排出される前記使用済水の一部は、中空糸フィルターで前記使用済水内の微粒子を除去した後に、前記生産用水として循環させ再利用されることを特徴とする請求項１に記載の排水処理システム。
【請求項６】
前記蒸発手段は、前記使用済水貯蔵槽より送られてきた前記使用済水に含まれる微粒子等の浮遊物をフィルターで除去した後に、クーリングタワーの冷却水として用い、熱・風の作用により大気中へ蒸発させることを特徴とする請求項１に記載の排水処理システム。
【請求項７】
前記蒸発手段により、前記蒸発手段の蒸発量を検知して蒸発量に見合う前記使用済水を前記使用済水貯蔵槽から補給し、前記蒸発手段内の水量を一定に制御することを特徴とする請求項１に記載の排水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場で使用される生産用水および生活用水の再利用を構築し、新たに取り入れる上水道および／または工業用水および／または地下水を最小限に押さえ、工場からの排水ゼロを目標にする排水処理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工場の生産活動において排出物をゼロにするということは、資源の有効活用、エコロジーの観点から重要なテーマであり、２１世紀の企業課題である。これの対象として排水も例外ではない。
【０００３】
しかし工場の生産活動の現状は、取り入れた水の大部分はその役割を終えた時点で、排水として処理され、環境基準をクリアしているレベルの排水はそのまま工場外に排出され、環境基準をクリア出来ないレベルの排水は浄化処理後排水として工場外に排出され、工場内で再利用のために循環される量は一部であるのが一般的である。
【０００４】
従って工場の生産活動の拡大と共に工場が取り入れる水道水や工業用水あるいは地下水の量は増加していく傾向にある。
【０００５】
しかし最近は水道事業が曲がり角に来ていると言われている。ダム建設の費用負担や、水源の汚染に伴う浄水処理コストがのしかかり、水道料金がじりじり上がる傾向にある。
【０００６】
急速濾過と呼ばれる通常処理は土や粘土、大腸菌を凝集剤で沈殿させ、砂の層で濾過したうえで、塩素消毒する。数十年前の水環境に適した技術である。ところが最近では農業や工業、生活排水に有機物や農薬などが多く含まれるようになり、通常処理では対応できず、オゾンで有機物質を分解し、活性炭で化学物質などを吸着させる高度処理が必要になってくる。
【０００７】
このように今後水道水の確保はだんだん難しくなり、また汚染内容の多様化により浄水処理コストの増大が避けられず、水道水の使用を減らすことは、企業課題であると共に社会的課題でもある。
【０００８】
また工業用水の確保もだんだん難しくなり、地下水の汲み上げすぎによる地盤沈下も大きな社会問題となっている
工業地帯においては用水として地下水を過度にくみ上げするために、各地に地下水位低下から進んで地盤沈下の現象が起こっている。また海岸地域では海水の地下水浸入も起こっている。こうした地域内では一部規制が行われている。
【０００９】
従来の排水処理は個別に行われており、図５は、従来の個別排水を説明するブロック図である。
【００１０】
工場内の厨房用、飲料用、洗面・手洗い用およびトイレの流水用などの生活用水は、その役割を終えた時点で排水として集められ、生活用水専用の浄化槽で濾過後工場外に排出される。
【００１１】
また工場内の生産現場における加工物への水の付加、加工物の洗浄処理あるいは金型の冷却水の供給などの生産用水は、その役割を終えた時点で排水として集められ、生産用水専用の浄化槽で濾過後、その一部は再利用されることもあるが、殆どは工場外に排出される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
工場の生産活動において排出物をゼロにするということは、資源の有効活用、エコロジーの観点から重要なテーマであり、２１世紀の企業課題である。これの対象として排水も例外ではない。
【００１３】
しかし工場の生産活動の現状は、取り入れた水の大部分はその役割を終えた時点で、排水として処理され、工場外に排出されている。
【００１４】
また水道水や工業用水または地下水は、その確保がだんだん難しくなると共にコストの増大が避けられない状況であるにも拘わらず、工場の生産活動による水の使用量は生産量の拡大と共に増加してしまうという問題点がある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した問題点を解決するために成されたもので、工場における生産用水と生活用水の再利用を徹底し、工場内における蒸発など自然消失を考慮しつつ新たに取り入れる用水の量を押さえることにより、工場外に排出される排水を最小限に抑えるものである。
【００１６】
すなわち、水道水を取り入れる水道水取り入れ手段と、取り入れた前記水道水を生産用水及び生活用水としてそれぞれ所望の使用場所に供給する水道水供給手段と、前記生産用水及び生活用水を使用し、排出される使用済水を回収して蓄える使用済水貯蔵槽と、前記使用済水貯蔵槽の水量を常に監視する水位検出手段と、地下水、工業用水、水道水、雨水のいずれかから成る補給水を取り入れて、前記使用済水貯蔵槽に補給する補給水取り入れ手段と、前記使用済水貯蔵槽の使用済水を大気中に蒸発させて消費する蒸発手段とを備え、前記水道水供給手段により前記水道水を前記生産用水と前記生活用水に区分して供給し、使用され役割を終えた一部の前記使用済水は前記使用済水貯蔵槽に蓄えらた後に前記蒸発手段により大気中へ蒸発して消費され、またある一部の前記使用済水は濾過した後に前記生産用水及び前記生活用水として再利用されて、工場外への排水の放出量を最小限に抑えることで解決するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図１から図４を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明による排水処理システムの処理フロー図である。このフロー図に従い、本発明の排水処理システムの全体について説明する。
【００１９】
先ず水道水を水道水取り入れ手段１により取り入れる。取り入れた水道水を、生産用水と生活用水として所望の場所に供給する水道水供給手段２により、生産用水と生活用水に区分してそれぞれ工場の所望の場所である生産用水使用場所３および生活用水使用場所４に供給する。
【００２０】
生産用水使用場所３としては、工場内の生産現場における加工物への水の付加、加工物の洗浄処理、金型の冷却水あるいは工場全体の空調システムへの供給などである。
【００２１】
生活用水使用場所４としては、食堂における調理用、飲料用あるいは洗面・手洗い用などである。
【００２２】
生産用水使用場所３で使用され、その役割を終えた生産用水は使用済水として排出されるが、生産用水使用場所３での使用のされ方で処理が異なる。一部の使用済水は、そのまま使用済水貯蔵槽７に送られる。またある一部の使用済水は、生産用水浄化槽５に送られる。生産用水浄化槽５としてはいろいろな働きの装置が考えられるが、例えは中和装置であれば、ここに送られてくる生産用水使用場所３での使用済水は、中和装置で中和処理された後使用済水貯蔵槽７に送られる。また生産用水浄化槽５として、例えば高純度濾過装置であれば、ここに送られてくる生産用水使用場所３での使用済水は、高純度濾過装置で濾過処理された後、再び生産用水使用場所３へ送られ再利用される。
【００２３】
生活用水使用場所４で使用され、その役割を終えた生活用水は使用済水として排出され、生活用水浄化槽６へ送られる。生活用水浄化槽６で所定の水質レベルに浄化された使用済水は使用済水貯蔵槽７に送られる。
【００２４】
使用済水貯蔵槽７に蓄えられた使用済水の一部は、トイレ水洗給水装置８および浮遊物濾過装置である中水化装置９を介してトイレ水洗用水としてトイレ水洗１０へ供給される。トイレ水洗１０で使用され、その役割を終えたトイレ水洗用水は排水として排出され、生活用水浄化槽６へ送られ処理される。
【００２５】
また使用済水貯蔵槽７に蓄えられた使用済水の一部は、蒸発手段給水装置１１を介して蒸発手段１２へ供給する。蒸発手段１２は、蒸発手段内の水量が一定になるよう使用済水の蒸発量を監視し、蒸発量に見合う使用済水を蒸発手段給水装置１１を介して補給する。
【００２６】
蒸発手段１２としては、工場内の空調システムのクーリングタワーなどである。
【００２７】
使用済水貯蔵槽７は、水位検出手段でその水量を常に監視しており、一定の水位以上になると使用済水貯蔵予備槽給水装置１３を介して使用済水貯蔵予備槽１４に使用済水を一時貯蔵するか蒸発予備手段給水装置１５を介して蒸発予備手段１６に使用済水を送り消費する。
【００２８】
使用済水貯蔵槽７の水位が一定の水位以上になった場合の対応方法は、公共用水路など工場外に排出するか、更に工場外への排出量を抑えるために使用済水貯蔵予備槽１４を用いるか、蒸発予備手段１６を用いるかあるいは使用済水貯蔵予備槽１４と蒸発予備手段１６の両方を用いるかは、必要に応じて決定する。
【００２９】
蒸発予備手段１６としては、工場の屋根や駐車場などに散水して消費する方法がある。また工場内に池などがあればそこへ供給しても良い。
【００３０】
また使用済水貯蔵槽７は、水位検出手段でその水量を常に監視しており、一定の水位以下になると、先ず使用済水貯蔵予備槽１４にオーバーフローした使用済水や雨水が貯蔵されていれば、使用済水貯蔵予備槽給水装置１３を介して使用済水を取り込む。使用済水貯蔵予備槽１４から使用済水を取り込んでも不足する場合および使用済水貯蔵予備槽１４に使用済水が貯蔵されていない場合は、補給水取り入れ手段１７を介して補給水を取り入れ、使用済水貯蔵槽の水量を一定に保つ。
【００３１】
補給水としては、地下水、工業用水、水道水および雨水などがある。補給水はこれらの中から１つ選択されるかあるいは複数を組み合わせられる。これは工場の設置地域の気象条件等の諸々の条件を考慮して最適な組み合わせを選択できる。
【００３２】
図２は実施例のシステム構成をブロック化して図示したものである。
【００３３】
先ず水道水取り入れ供給システムで水道水を取り入れ、生活用水および生産用水の各ラインに供給する。
【００３４】
厨房用、飲料用、洗面・手洗い用およびトイレの水洗用として供給された生活用水は、その役割を終えると浄化槽に送られ、ここで浄化されて使用済水として使用済水貯蔵槽に送られる。ここでトイレの水洗用への水の供給は、使用済水貯蔵槽の水量が一定レベル以上の時は、ポンプＰ、バルブＶ４および浮遊物濾過装置である中水化装置を介して使用済水貯蔵槽の使用済水の供給を優先する。
【００３５】
冷却水用としての生産用水は、クーリングタワーに送られ循環してその役割を果たしながら、熱・風の作用により大気中に蒸発していく。クーリングタワーでは、蒸発により消費される水の量を常に監視していて、消費された水量に見合う水を常に補給していく。ここでクーリングタワーへの水の供給および補給は、使用済水貯蔵槽の水量が一定レベル以上の時は、ポンプＰおよびバルブＶ３を介して使用済水貯蔵槽の使用済水の供給を優先する。なお、使用済水貯蔵槽からクーリングタワーに使用済水を供給するときに使用済水に含まれる微粒子等の浮遊物が飛散するのを防止するために、浮遊物濾過装置である中水化装置を介して使用済水を供給すると良い。
【００３６】
冷水用としての生産用水は、冷凍機に送られて冷却された後空調機に送られ、空調機で利用された後、再び冷凍機に循環される。また冷却水用としての生産用水はクーリングタワーに送られて冷却された後、冷凍機に送られ冷凍機で利用されて再びクーリングタワーに循環される。
【００３７】
加湿用としての生産用水は、空調機に送られ、空調機で消費される。
【００３８】
蒸気用としての生産用水は、蒸気ボイラに送られ、そこで発生した蒸気は冷凍機で利用される。更に蒸気ボイラのドレイン廃液は、ｐＨ１０〜１１とアルカリ性なので中和沈殿装置で中和された後使用済水として使用済水貯蔵槽に送られる。
【００３９】
純水用としての生産用水は、純水プラントに送られ、精製されて純水となる。
【００４０】
純水の一部は生産設備に送られ、生産設備でその役割を終えると有機系あるいは無機系の微粒子を含む汚水となる。この有機系あるいは無機系の微粒子を含む汚水を回収して、汚水中に含まれる有機系あるいは無機系の微粒子を中空糸フィルターで除去してきれいな水にする被除去物除去装置リサイクローザで濾過してきれいな濾過水にする。リサイクローザで濾過されたきれいな水は、生産設備あるいは純水プラントに戻され再利用される。
【００４１】
更に純水プラントの廃液は中和装置に送られ、中和装置で中和された後使用済水として使用済水貯蔵槽に送られる。ここで中和装置に必要な用水は、使用済水貯蔵槽の水量が一定レベル以上の時は、ポンプＰおよびバルブＶ５を介して使用済水貯蔵槽の使用済水から供給する。
【００４２】
次に使用済水貯蔵槽の水位が一定のレベル以下になると、地下水補給システムからポンプＰ１を介して地下水が供給され、使用済水貯蔵槽の水量を一定に保つ。
【００４３】
また使用済水貯蔵槽の水位がオーバーフローレベル以上になると、使用済水貯蔵槽の使用済水がポンプＰ２を介して公共用水路に放出され、使用済水貯蔵槽の水量を一定に保つ。なお、オーバーフローした使用済水は前述した使用済水貯蔵予備槽に貯めて、使用済水貯蔵槽の水位が一定レベルから下がったときに補給水として戻せば、公共用水路への放出を更に減らすことが出来る。
【００４４】
図３は使用済水貯蔵槽断面図を用いて、使用済水の水位レベルに対応して、ポンプＰ１、Ｐ２およびＰの稼動開始および稼動停止の設定例を模式的に示した図である。使用済水貯蔵槽としては底面が４ｍ×４ｍの槽を３個底面に近い所で連通管でつないだものを使用し、水位は単位ｍｍで表している。
【００４５】
使用済水貯蔵槽の水位が２３００ｍｍになるとポンプＰ２が稼動を開始して使用済水を公共用水路に放出し、水位が低下して２１００ｍｍになるとポンプＰ２が稼動を停止する。
【００４６】
使用済水貯蔵槽の水位が１４００ｍｍになるとポンプＰ１が稼動を開始して地下水を地下水補給システムから補給し、水位が増加して１５００ｍｍになるとポンプＰ１が稼動を停止する。
【００４７】
クーリングタワーに使用済水を供給・補給するバルブＶ３、トイレの水洗用に使用済水を供給するバルブＶ４および中和装置に使用済水を供給するバルブＶ５に接続しているポンプＰは、当初使用済水貯蔵槽の水位が１６００ｍｍ以上ある場合に稼動を開始し、使用済水貯蔵槽の水位が１３００ｍｍ以下に低下するとその稼動を停止するが、それまでは稼動したままである。
【００４８】
また使用済水貯蔵槽の水位がオーバーフローレベルを超えると公共用水路あるいは使用済水貯蔵予備槽に放出される。
【００４９】
上記の情報処理とこれに対応する装置コントロールで工場外への排水の放出量を最小限に抑えている。
【００５０】
図４は、図２および図３で説明した実施例において、本発明の効果を示すために計測したデータを基に作成した特性図である。
【００５１】
本発明による排水処理システム導入前の９８年４月から、本システム導入後の直近までのデータを月単位で示している。これまでに説明してきた種々の取り組み項目については、漸次導入しているので、特性図における効果の現れ方もこれに呼応した形になっている。
【００５２】
先ずグラフは１９９８年４月からの推移を示しているが、本発明による排水処理システム（実験プラント）が稼働を開始したのは、１９９８年９月からである。以後種々の項目について漸次導入を図り、使用済水の再利用の割合が最も大きい空調設備は、１９９９年１２月末の合計能力が１，８７５冷凍トンで、その後は増設していない。
【００５３】
使用済水再利用量の内、トイレの水洗用などで利用する量は全体の１〜２％未満で、９８％以上がクーリングタワーでの蒸発分として消費されている。従って使用済水の再利用量は、殆どがクーリングタワーの蒸発量と考えられ、このことが季節要因としてグラフに現れている。即ち夏期にピーク、冬期にボトムを示している。ここでの実施例においては、空調設備の能力が１，８７５冷凍トンでのクーリングタワーからの水の蒸発量は、夏期には約５，０００〜７，０００ｍ3／月、冬期には約１，２００〜１，８００ｍ3／月である。
【００５４】
工場での総使用水量は、水道水使用量と使用済水再利用量（地下水補給量はここにカウントされる）の合計で表され、ここでの実施例においては、総使用水量が夏期の空調設備に依存している様子がうかがえる。
【００５５】
使用済水の工場外への放出量は、本発明による排水処理システム導入前は６，０００ｍ3／月前後あったものが、０〜１，０００ｍ3／月に減少している。ここで放出量の推移をみると明らかに季節的要因がある。すなわち夏期は放出量ゼロを達成しているが、冬期は１，０００ｍ3／月前後の放出量がある。これは前述の通り、クーリングタワーで蒸発により消費される水の量が、夏期は多くなるためである。
【００５６】
水道水使用量も、本発明による排水処理システム導入前は８，０００ｍ3／月前後あったものが、３，０００ｍ3／月前後に減少している。工場としての新たな水の取り入れ量は、水道水使用量と地下水補給量の合計で表され、本システム導入前は地下水補給システムが稼働していなかったので、直近の値として地下水補給量０〜２，０００ｍ3／月を加えた水の新たな取り入れ量は、３，０００〜５，０００ｍ3／月となるが、本発明による排水処理システム導入前の約半分に減少している。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、第１に、これまでは工場内の使用済み生産用水や使用済み生活用水を全て個別に排水として工場外へ排出していたが、工場外への排出を最小限に抑えることができ、特に夏場は排水ゼロを達成できる。
【００５８】
工場の生産活動において排出物をゼロにするということは、資源の有効活用、エコロジーの観点から重要なテーマであり、２１世紀の企業課題である。これの対象として排水も例外ではなく、排水を最小限に抑えることができる意義は極めて大きい。
【００５９】
第２に、工場内の使用済み生産用水や使用済み生活用水を浄化して再利用することにより、新たに取り入れる水道水、工業用水あるいは地下水を必要最小限に抑えることができる。特に、地下水は夏場のみ汲み上げで足り、しかも必要量のみ地下水だけでよい。
【００６０】
最近水道事業が曲がり角にきており、ダム建設の費用負担や水源の汚染に伴う浄水処理コストがのしかかり、水道料金がじりじり上がる傾向にある中で、水道水の使用量を抑えることができる意義は極めて大きい。
【００６１】
また地下水の汲み上げすぎによる地盤沈下が社会的問題になりつつある中で、地下水の取り入れを抑えることができる意義は極めて大きい。
【００６２】
第３に、排水のゼロ化により環境負荷も抑えることができ、河川の水質汚濁の防止に寄与できる。
【００６３】
第４に、夏期の再利用の拡大は、その分水道水の使用を抑えることになり、渇水時にその効果がより大きくなる。特に夏場で総使用水量は増加しても水道水使用量は漸減しており、本発明の効果の大きさを表している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するためのフロー図である。
【図２】本発明の実施例を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明を説明するための使用済水貯蔵槽の断面図である。
【図４】本発明の稼働データを説明する特性図である。
【図５】従来の個別排水を説明するブロック図である。
【図１】
0004141123.tif 000002
【図２】
0004141123.tif 000003
【図３】
0004141123.tif 000004
【図４】
0004141123.tif 000005
【図５】
0004141123.tif 000006