(57)【要約】【課題】簡単な構成でありながら濁度成分を除去して浄水を得ることのできる浄水ユニット、浄水装置、および浄水システムが望まれている。【解決手段】浄水システム１は、浄水装置４と、浄水装置４により処理された処理水Ｗ２を濾過する濾過砂を内蔵する砂濾過装置５とを備えている。浄水装置４は、浄水ユニット４１と、水入口部１８と水出口部２４を有する処理水槽２２とを備えてなり、水入口部１８と水出口部２４との間の通水路を通水自在に塞ぐように浄水ユニット４１が処理水槽２２に設置されている。処理水槽２２の通水路の底面は通水方向下流側上向きに傾斜して形成されている。浄水ユニット４１は、水中で垂れ下がる多数の可撓性毛材をブラシ基台に垂設した構成とされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中で垂れ下がる多数の可撓性毛材をブラシ基台に垂設して成ることを特徴とする浄水ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の浄水ユニットと、水入口部と水出口部を有する処理水槽とを備えてなり、密集する多数の可撓性毛材が水入口部と水出口部との間の通水路を通水自在に塞ぐように浄水ユニットが処理水槽に設置されていることを特徴とする浄水装置。
【請求項３】
処理水槽の通水路の底面が通水方向下流側上向きに傾斜して形成され、当該通水路の底面に多数の可撓性毛材が接する請求項２に記載の浄水装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の浄水装置と、浄水装置により処理された処理水を濾過する濾過砂を内蔵する砂濾過装置とを備えて成ることを特徴とする浄水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、山間部などで好適に使用される浄水ユニット、浄水装置、および浄水システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
日本国内では、都市部全般にわたり上水道の設置がほぼ行き渡っている。この上水道用の浄水設備としては、原水中の浮遊粒子を凝集剤により凝集処理する凝集反応槽と、凝集反応槽で生じた処理水中の汚泥を濾材により濾過する濾過槽と、濾過槽からの処理水中の油分や有害成分を活性炭により吸着除去する活性炭槽とを備えた設備が知られている。かかる都市部向けの浄水設備は大規模であり広い敷地に建設されている。この浄水設備における水の流通方向は概ね横方向であり、流速は１２０〜１５０ｍ／日と高速である。このような浄水設備に関連した設備が、例えば下記の特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１２４５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、山間部などの過疎地のように住居が点在している地域では上水道設備を利用していないところが多い。これは、上水道用の浄水設備が大規模になる一方で住民の数が少ないことと、広い設備面積を必要としながら山間部などでは狭い土地しかないことが原因である。そのため、当該地区の住民はやむなく井戸水を飲料水および生活用水として使用してきた。井戸水は気候により水質が変化するが、水質が多少悪化した場合でも使用せざるを得なかった。
他方で、塩素でも殺せないクリープトスポリジウム（病原性微生物）が井戸水などを用いるうえで厄介となっている。このクリープトスポリジウムは濁度成分である泥に付着しており、水中の濁度成分の減少がクリープトスポリジウムの除去につながることが知られている。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成でありながら濁度成分を除去して浄水を得ることのできる浄水ユニット、浄水装置、および浄水システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る浄水ユニットは、水中で垂れ下がる多数の可撓性毛材をブラシ基台に垂設した構成にしてある。
【０００７】
また、本発明に係る浄水装置は、請求項１に記載の浄水ユニットと、水入口部と水出口部を有する処理水槽とを備えてなり、密集する多数の可撓性毛材が水入口部と水出口部との間の通水路を通水自在に塞ぐように浄水ユニットが処理水槽に設置されているものである。
【０００８】
そして、前記構成の浄水装置において、処理水槽の通水路の底面が通水方向下流側上向きに傾斜して形成され、当該通水路の底面に多数の可撓性毛材が接するものである。
【０００９】
更に、本発明に係る浄水システムは、請求項２または請求項３に記載の浄水装置と、浄水装置により処理された処理水を濾過する濾過砂を内蔵する砂濾過装置とを備えて成るものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る浄水ユニットは、水中で垂れ下がる多数の可撓性毛材をブラシ基台に垂設してあるので、被処理水中の濁度成分を可撓性毛材間で捕捉して被処理水の濁度を下げる機材として用いることができる。しかも、構成が簡単であるから製造が容易であり安価に提供され得る。
【００１１】
また、本発明に係る浄水装置では、前記した浄水ユニットの多数の可撓性毛材が処理水槽水の通水路を通水自在に塞ぐように設けられているので、多数の可撓性毛材は、処理水槽に流入した被処理水が通過する際に濁度成分を捕捉し被処理水の濁度を下げて浄水を得ることができる。
【００１２】
そして、前記浄水装置において、傾斜した通水路の底面に多数の可撓性毛材が接するようにしたものでは、可撓性毛材間で捕捉されたのちに可撓性毛材から離脱した濁度成分が通水路の底面上に落下して堆積するので、可撓性毛材が一定以上の濁度成分捕捉能力を長期間にわたって保持することができる。また、可撓性毛材の下流側から上流側に向けて逆洗水を流すことにより、可撓性毛材および底面に溜まった濁度成分が上流側へ洗い流されるので、可撓性毛材を繰り返し使用することができる。
【００１３】
更に、本発明に係る浄水システムによれば、浄水装置で濁度低下した処理水が砂濾過装置により更に濁度を下げられるので、よりいっそう良質な浄水を得ることができる。従って、比較的遅い流速で水処理を行なうという前提で、小規模で簡単な構成でありながら良質の浄水を得ることができる。これにより、本発明の浄水システムは、山間部などの偏狭地でも設置することができ、川や井戸の水を原水として上水化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。図１は本発明の一実施形態に係る浄水システムを示す概略構成図である。
図において、この実施形態に係る浄水システム１は、谷川などに設置される取水口２と、取水口２で取り入れた川水からゴミなどを取り除く前処理槽３と、予備処理槽３でゴミなどが取り除かれた被処理水Ｗ１から濁度成分を除去する浄水装置４と、浄水装置４により濁度成分を漉し取られて得られた処理水Ｗ２を砂濾過する砂濾過装置５，５，５，５と、砂濾過装置５，５，５，５で砂濾過された処理水Ｗ３を一時貯留する中間水槽６と、中間水槽６の処理水Ｗ３を送水するポンプ７と、ポンプ７から送水された処理水Ｗ３を中空糸膜で濾過する膜濾過装置８Ａ，８Ｂと、膜濾過装置８Ａまたは８Ｂで得られた処理水Ｗ４を貯留する浄水貯槽９と、当該システムの制御を司る制御装置１０とから、主として構成されている。この浄水システム１は上水生成能力が２０〜３０トン／日（１００人未満用）の小規模装置であり、取水口２以外のシステム設置スペースは例えば前後幅が３ｍ、左右幅が２ｍ、高さが２．２ｍとコンパクトに構成されている。
【００１５】
この浄水システム１において、前処理槽３は、取水口２からの川水を受け入れてゴミなどを分離する１次受槽１１と、１次受槽１１でゴミなどが取り除かれた被処理水Ｗ１を一時貯留する２次受槽１２とを備えている。前処理槽３の１次受槽１１は、途中に開閉弁１３を有する管路１４を介して排水管路１５と接続されている。前処理槽３の２次受槽１２は、電磁弁１６を有する管路１７を介して浄水装置４の水入口部１８と接続されている。管路１７における電磁弁１６の上流側位置から、電磁弁１９を有する管路２０が分岐しており、管路２０の先端は浄水装置４の注水口部２１と接続されている。また、２次受槽１２の溢流位置は溢流管路２６を介して排水管路１５と接続されている。排水管路１５はその一端が浄水装置４の排水口部２３に接続され他端が例えば元の谷川に配置される。排水管路１５における排水口部２３には電磁弁３１が配備されている。浄水装置４の溢流口部２５は溢流管路２７を介して排水管路１５と接続されている。
【００１６】
浄水装置４の水出口部２４は管路２８を介して砂濾過装置５，５，５，５の水入側に並列接続されている。砂濾過装置５，５，５，５の各溢流位置と接続された溢流管路３０の他端は排水管路１５と接続されている。砂濾過装置５，５，５，５の各水出側と接続された管路２９の他端は中間水槽６と接続されている。中間水槽６の溢流位置と接続された溢流管路３２の他端は排水管路１５と接続されている。中間水槽６と膜濾過装置８Ａ，８Ｂとは、途中にポンプ７を有する管路３５を介して並列接続されている。管路３５におけるポンプ７の吐出側には、薬液槽３３の薬液を送るポンプ３４を有する投薬管路が接続されている。膜濾過装置８Ａ手前で分岐した管路３５には電磁弁３６Ａが介設され、膜濾過装置８Ｂ手前で分岐した管路３５には電磁弁３６Ｂが介設されている。膜濾過装置８Ａ，８Ｂの各水出側と管路３７の他端は浄水貯槽９と接続されている。浄水貯槽９の水出側は浄水管路３８を介して蛇口などと接続されている。浄水貯槽９の溢流位置と接続された溢流管路３９の他端は排水管路１５と接続されている。制御装置１０はＣＰＵ、メモリ、データバスなどから成る例えばマイクロコンピュータで構成され、キーボードなどから入力されたマニュアル入力信号や濁度計４０から出力された検出信号に基づいて電磁弁１６，１９，３１やポンプ７を駆動制御するようになっている。
【００１７】
前記の浄水装置４は、図２および図３に示すように、前側（通水方向（矢印Ｆ）の上流側）の通水路４２と後側（通水方向下流側）の通水路４３が槽内に一連に形成された処理水槽２２を備えている。通水路４２と連通する処理水槽２２前面の下部には上記の水入口部１８が設けられており、処理水槽２２における通水路４２の底部には排水口部２３が設けられている。処理水槽２２における通水路４３の底面４４は通水方向下流側上向きに角度θ（例えばθ＝４５度）傾斜して形成されている。処理水槽２２における通水路４３の後部に水出口部２４が設けられている。処理水槽２２内の水出口部２４近傍には処理水Ｗ２の濁度を検出する濁度計４０が配備されている。処理水槽２２の後端上部には上記の溢流口部２５が設けられており、底面４４の前部には上記の注水口部２１が設けられている。
【００１８】
浄水ユニット４１は、図４および図５に示すように、処理水槽２２の左右上縁に架け渡される長尺寸法のブラシ基台４８と、ブラシ基台４８の下面に垂設される多数の毛材４５，４５，４５，・・・とから主に構成される。ブラシ基台４８の下面には多数の植設孔４９，４９，４９，・・・が千鳥格子状に並んで形成されている。各植設孔４９は同軸に形成された貫通孔５０によりそれぞれブラシ基台４８の上面空間と連通している。そして、例えば１００本の毛材４５，４５，４５，・・・からなる束がフィラメント中間部分で折り返され、束の折り返し部分に針金などの留め線５１が通されたのち植設孔４９内に引き込まれて保持される。この留め線５１は千鳥状に運ばれて順次隣の貫通孔５０内に装入され毛材４５，４５，４５，・・・の束を保持する。このように保持される多数の毛材４５，４５，４５，・・・は、鯨類のヒゲ歯のように密集した暖簾部材４６を構成する。毛材４５，４５，４５，・・・は隣合う毛材４５同士が互いに接するような密集状態でブラシ基台４８に植設されており水中で垂れ下がる。各毛材４５は水流にそよいで自在に撓む程度の可撓性を有している。かかる可撓性は毛材４５を構成する材質、毛径、および長さにより決定される。因みに、この実施形態に用いた毛材４５は例えば顔料入りポリプロピレンのモノフィラメント（プライムポリマー社の製品プライムポリプロＦ１１３Ｇ、比重＝約１．１）であり、フィラメント径が約０．２６ｍｍでブラシ基台４８からの吊り下げ長が５０〜８０ｃｍとなっている。
【００１９】
かかる浄水ユニット４１は多数が処理水槽２２の上縁に前後方向に並べて設置され前後左右の係止突部４７，４７，４７，４７により位置決めされている。この場合、暖簾部材４６の毛材４５，４５，４５，・・・の下端が通水路４３の傾斜した底面４４に接するように、それぞれの毛材４５，４５，４５，・・・の長さが設定されている。このように、毛材４５，４５，４５，・・・が前後左右に密集しており、かつ、それぞれの下端が底面４４に接していることにより、通水路４３が通水自在に塞がれるのである。
【００２０】
前記の砂濾過装置５は、図６および図７に示すように、一側面に設けられた水入口部５６と、他側面の上部に設けられた溢流口部５８と、底面に設けられた水出口部５７とを有する濾過水槽５５を備えている。濾過水槽５５の底面上には通水空間を確保するためのスペーサ５９，５９，５９，５９，５９が設置されている。底面上方を全面にわたって被うステンレスネットやパンチングメタルなどのメッシュ体６０がスペーサ５９，５９，５９，５９，５９上に載置されている。メッシュ体６０上には敷石６１，６１，６１，・・・が敷き詰められ、敷石６１，６１，６１，・・・上に濾過砂６１，６１，６１，・・・が敷き詰められている。この浄水システム１では、４基の砂濾過装置５，５，５，５が使用される。砂濾過装置５，５，５，５の水入口部５６，５６，５６，５６には管路２８が並列接続され、水入出部５７，５７，５７，５７に管路２９が並列接続され、溢流口部５８，５８，５８，５８に溢流管路３０が並列接続される。これらの砂濾過装置５，５，５，５は、基盤５２上に立設された左右の支持フレーム５３，５３間に架け渡された支持板５４，５４，５４，５４，５４上に設置されている。このような上下段積み配置は水平方向の設置スペースを極力小さくするためであって特に限定されるものでなく、砂濾過装置５，５，５，５，５を例えば横方向に並べて配置しても構わない。また、膜濾過装置８Ａ，８Ｂは、密閉容器内に孔径３〜５μｍの無数の細孔を有する中空糸膜が配備されたものである。
【００２１】
この浄水システム１において、取水口２、前処理槽３、浄水装置４、砂濾過装置５、および中間水槽６は当該順にそれぞれの高さ位置が低くなるように配置されている。これにより、取水口２から中間水槽６まで川水が自重により流れ落ちる自然流下式に構成される。当然に、管路１７，２８，２９および取水口２から前処理槽３までの配管は浄水システム１の上水生成能力に見合う量よりも大きな流通量のものが選定される。また、溢流管路２６，２７，３０，３２も流通量の大きなものを選定しておくとよい。
【００２２】
上記のように構成された浄水システム１の作用を次に説明する。運転に先立って、開閉弁１３が閉止され開閉弁３６，３６，３６，３６が開かれている。また、制御装置１０からの駆動指令により、電磁弁１６が開かれ電磁弁１９，３１が閉止されている。そこで、取水口２から取り入れられた毎分約３０リットルの川水（濁度５０〜１００ｐｐｍ）は前処理槽３の１次受槽１１でゴミ、小石、泥などが沈降分離される。予備処理槽３でゴミなどが取り除かれて得られた被処理水Ｗ１は２次受槽１２から管路１７を経て浄水装置４の水入口部１８から処理水槽２２の通水路４２に流入する。流入した被処理水Ｗ１は通水路４２内を上昇したのち、水出口部２４に向かって通水路４３内を斜め上向きないし水平方向に流れる。このときの流速は非常に遅く、例えば４〜２００ｍ／時に設定してある。そうして、被処理水Ｗ１中の濁度成分は、通水路４３を塞いでいる暖簾部材４６の、密集した毛材４５，４５，４５，・・・間で捕捉されて漉し取られる。これにより、濁度５〜１０ｐｐｍの処理水Ｗ２が得られる。このときの暖簾部材４６の流通抵抗は極めて小さいので、ポンプの使用による送水は不要である。
【００２３】
一方で、制御装置１０は、暖簾部材４６の定期的な逆洗のために所定時間おきに、あるいは濁度計４０による濁度検出値が目標上限値を上回ったときに、電磁弁１６を閉止し電磁弁１９，３１を開放する。これにより、２次受槽１２からの被処理水Ｗ１が管路２０を経て注水口部２１から処理水槽２２内に流入し通常運転時の通水方向（矢印Ｆ方向）とは反対方向に流れる。これにより、可撓性のある毛材４５，４５，４５，・・・の下端が矢印Ｆとは反対方向に移動して傾斜面である底面４４から離れ（図２中の２点鎖線の４５で示す）、毛材４５，４５，４５，・・・が被処理水Ｗ１中でそよぐ。その結果、毛材４５，４５，４５，・・・間から濁度成分が振るい落とされて、被処理水Ｗ１の逆洗流に同伴したり底面４４上を流れ落ちたりして通水路４２に移行する。通水路４２に移行した被処理水Ｗ１および濁度成分は排水口部２３を経て排水管路１５から排出され、被処理水Ｗ１の水位は最終的に底面４４下方位置の通水路４２まで下げられる。前記のように排出された被処理水Ｗ１および濁度成分は、２次受槽１２、砂濾過装置５、中間水槽６などから放出される多量の溢流水と混ざり合って希釈されるので、元の谷川へ放流しても支障はない。
【００２４】
そうして、浄水装置４の暖簾部材４６で得られた処理水Ｗ２は水出口部２４を経て管路２８から砂濾過装置５，５，５，５に並列に流入する。水入口部５６，５６，５６，５６から濾過水槽５５，５５，５５，５５内に流入した処理水Ｗ２は濾過砂６２，６２，６２，・・・で濁度成分が漉し取られて濁度２ｐｐｍ未満の処理水Ｗ３となる。この処理水Ｗ３は濁度２ｐｐｍ未満であるから現行の水道法で規定する飲用可能な水となる。すなわち、取水口２から取り入れられた川水は自重により中間水槽６まで順次流れ落ちて処理水Ｗ３となる。このように飲用可能な上水（処理水Ｗ３）をポンプを用いることなく製造できたのである。尚、砂濾過装置５の濾過砂６２は逆洗処理を施されず所定期間の使用を終えると、砂濾過装置５全体が新たなものと交換されるが、ポンプおよび逆洗配管を別途設けて、逆洗により濾過砂６２を繰り返し使用することも可能である。
【００２５】
そして、砂濾過装置５，５，５，５で得られた処理水Ｗ３は水出口部５７を経て管路２９から中間水槽６に流入し一時的に貯留される。中間水槽６に貯留された処理水Ｗ３はポンプ７（吐出圧力１４７ｋＰａ）により管路３５に吐出され膜濾過装置８Ａ，８Ｂに向けて送水される。この処理水Ｗ３には、膜濾過装置８Ａ，８Ｂの手前で薬液槽３３の殺菌剤がポンプ３４により所定量（最終の処理水Ｗ４中の残留塩素を０．１ｐｐｍ以上とする量）注入される。膜濾過装置８Ａ，８Ｂでは、密閉容器内の中空糸膜が処理水Ｗ３から更に濁度成分を除去して濁度０．１ｐｐｍ未満の処理水Ｗ４（毎分約２０リットル）を生成する。濁度０．１ｐｐｍ未満の処理水Ｗ４は厚生労働省令に規定される水質基準もクリアしている。膜濾過装置８Ａ，８Ｂの中空糸膜は所定期間の使用を終えると、中空糸膜カートリッジが新たなものと交換される。このようにして得られた処理水Ｗ４は浄水貯槽９に貯留され必要に応じて使用される。
【００２６】
上記したように、この浄水システム１によれば、浄水装置４で濁度低下させた処理水Ｗ２を砂濾過装置５で更に濁度を下げて処理水Ｗ３とし、そののち膜濾過装置８Ａ，８Ｂで処理水Ｗ４としたので、小規模で簡単な構成でありながら、厚生労働省令に規定される水質基準をクリアする良質な浄水を得ることができる。従って、この浄水システム１は、山間部などの偏狭地にも設置することができ、川や井戸の水を原水として上水化できるのである。
【００２７】
尚、上記の実施形態では、通水路４３の底面４４における通水方向下流側上向きの角度θとして４５度を例示したが、本発明はそれに限定されるものでない。本発明にいう通水路の底面の傾斜角度は、例えば３５〜６０度が好ましい。この底面の傾斜角度が３５度を下回ると、逆洗時に毛材間から落とされた濁度成分が底面上に留まって堆積するおそれがある。底面の傾斜角度が６０度を上回ると、被処理水の水流のうち水平流成分よりも上昇流成分が多くなることから、毛材間での捕捉能力が低下し過ぎるという問題がある。
また、上記では、多数の浄水ユニット４１を並置した例を示したが、ブラシ基台を大盤１枚の平板状に形成し、このブラシ基台の下面に可撓性毛材を垂設して成る浄水ユニットも本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る浄水システムを示す概略構成図である。
【図２】前記浄水システムの浄水装置を示す右側断面図である。
【図３】前記浄水装置の平面図である。
【図４】前記浄水装置の浄水ユニットを示す正面図である。
【図５】前記浄水ユニットを示した図であり、（ａ）は部分底面図、（ｂ）は部分平面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図６】前記浄水ユニットと砂濾過装置の配置関係を示した右側面図である。
【図７】前記砂濾過装置を示した図であり、（ａ）は背面図、（ｂ）は右側断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    浄水システム
４    浄水装置
５    砂濾過装置
１８  水入口部
２２  処理水槽
２４  水出口部
４１  浄水ユニット
４３  通水路
４４  底面
４５  毛材（可撓性毛材）
４６  暖簾部材
４８  ブラシ基台
５５  濾過水槽
６２  濾過砂
Ｗ２  処理水
Ｆ    矢印
θ    角度
【図１】
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【図２】
2009056357.tif 000004
【図３】
2009056357.tif 000005
【図４】
2009056357.tif 000006
【図５】
2009056357.tif 000007
【図６】
2009056357.tif 000008
【図７】
2009056357.tif 000009