特許 6782458 配管部材、水質検査方法及び水処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6782458

(24)【登録日】2020年10月22日

(45)【発行日】2020年11月11日

(54)【発明の名称】配管部材、水質検査方法及び水処理装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/18 20060101AFI20201102BHJP

   F16L 1/00 20060101ALI20201102BHJP

   G01N 31/00 20060101ALI20201102BHJP

   G01N 31/22 20060101ALI20201102BHJP

   B01D 24/00 20060101ALI20201102BHJP

   C02F 1/64 20060101ALI20201102BHJP

   F16L 55/00 20060101ALI20201102BHJP

【ＦＩ】

   G01N33/18 106Z

   G01N33/18 Z

   F16L1/00 F

   G01N31/00 B

   G01N31/22 121F

   B01D29/08 520A

   B01D29/08 540A

   C02F1/64 A

   C02F1/64 Z

   F16L55/00 Z

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-27873(P2017-27873)

(22)【出願日】2017年2月17日

(65)【公開番号】特開2018-132479(P2018-132479A)

(43)【公開日】2018年8月23日

【審査請求日】2019年12月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100141449

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 隆芳

(74)【代理人】

【識別番号】100142446

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 覚

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(72)【発明者】

【氏名】野間 真二郎

(72)【発明者】

【氏名】廣田 達哉

(72)【発明者】

【氏名】平山 哲章

(72)【発明者】

【氏名】五百崎 太輔

【審査官】 三好 貴大

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２２２４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５２１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−２４３６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−１０２２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−１０４０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−９２１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１０５７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平５−８７５６３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１５−１０８５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３１４７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１９９３８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０４９５４１４９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３３／４８−３３／９８

Ｇ０１Ｎ ３１／００−３１／２２

Ｂ０１Ｄ ２４／００

Ｃ０２Ｆ １／６４

Ｆ１６Ｌ １／００

Ｆ１６Ｌ ５５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

管壁を有し、前記管壁の内部に水が流れる配管部と、
一部が、水の流れ方向に対して略垂直方向に前記配管部内部に露出しており、前記配管部内部から外部への水の漏出が防止される弁と、
を備え、
前記弁を通じて前記配管部の外部から内部に、板状物及び棒状物の少なくとも一方を挿入可能である、配管部材。

【請求項2】

前記弁は、基部から先端に向けて収束するように延出した一対の嘴部と、前記嘴部の先端の合せ面に設けられたスリットとを備え、前記先端から前記基部への水の移動を抑制するダックビル式逆止弁である、請求項１に記載の配管部材。

【請求項3】

前記ダックビル式逆止弁のスリットは、前記配管部の水の流れ方向に対して略平行方向に配置されている、請求項２に記載の配管部材。

【請求項4】

前記配管部は、内部の板状物又は棒状物を認識できるように、透光性の材料を有している、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配管部材。

【請求項5】

前記配管部に色見本が設置されている、請求項４に記載の配管部材。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配管部材における前記弁に、水質検査用の検査紙、検査キット及びプローブからなる群より選ばれる少なくとも一つを挿入して前記水の水質を検査する、水質検査方法。

【請求項7】

請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配管部材と、
前記配管部材の上流に配置され、前記水に薬剤を供給する薬剤供給部と、
前記薬剤供給部の下流に設けられ、前記薬剤が供給された水に含まれる不純物を濾過する濾過器と、
を備える、水処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、配管部材、水質検査方法及び水処理装置に関する。詳細には本発明は、水質検査を簡便に行うことが可能な配管部材、当該配管部材を用いた水質検査方法、及び当該配管部材を備える水処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

産業用水や生活用水は、配管を経由して使用者まで送水される。このような産業用水や生活用水の水質検査を行い、これらが適切な水質に保たれているか確認することは、従来より一般的に行われている。また、水処理装置で使用される浄化装置において、所定の浄化性能が発揮されているか確認することや、特定成分の供給装置において、供給成分が正しい量で供給されているか確認することは重要なことである。

【0003】

ここで、水処理装置が設置されるケースは様々であり、例えば産業用途や水道事業における水処理装置は、コストがかかっても高い信頼性や精度が求められる。そのため、このような水処理装置は、水質検査装置を用い、設備管理者によって厳密に管理する必要がある。水処理装置に用いられる水質検査装置としては、インラインで設置された水質センサや、分岐して採水した後にオフラインで分析する水質センサが用いられている。インラインの水質センサとして、特許文献１では、吸着用薄膜と、吸着用薄膜の吸着量を測定し、表面プラズモン共鳴や表面反射率変化測定、吸光度測定などの測定手段とを備えた水質評価用センサが開示されている。オフラインの水質センサとして、特許文献２では、被検液が収容される測定容器と、被検液の水質検査を行う複数のセンサと、測定容器の内部を複数の領域に区画し、各領域に収容される被検液同士を隔離する隔壁と、を備える水質検査装置が開示されている。

【0004】

一方、一般家庭では、上述のような高信頼性及び高精度が求められることは少ない。特に、新興国のような経済力が十分でない地域で使用することを想定した水処理装置の場合、健康への影響ない程度で適切に管理できる精度が求められる。さらに、このような水処理装置の場合、低コストであることや、オペレーションが簡易であることも求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−００２３９７号公報

【特許文献2】特開２０１４−２２８４８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１のようなインラインの水質センサは簡単なオペレーションで高精度に検査できるが、コストが高いため、経済力が十分でない地域で使用することは困難である。一方、特許文献２のようなオフラインの水質センサの場合、分析手段の選択によっては低コストとなるが、オペレーションが煩雑になる。また、オフラインの水質センサの場合、採水弁の流速は実際に定常的に流した場合よりも低い流速になるため、測定値の信頼性が低下する場合がある。

【0007】

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、実用上問題ないレベルの測定精度、低コスト、及び簡単なオペレーションで水質検査を行うことが可能な配管部材、当該配管部材を用いた水質検査方法、及び当該配管部材を備える水処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の第一の態様に係る配管部材は、管壁を有し、管壁の内部に水が流れる配管部と、一部が、水の流れ方向に対して略垂直方向に配管部内部に露出しており、配管部内部から外部への水の漏出が防止される弁とを備える。そして、弁を通じて配管部の外部から内部に、板状物及び棒状物の少なくとも一方を挿入可能である。

【0009】

本発明の第二の態様に係る水質検査方法は、上述の配管部材における弁に、水質検査用の検査紙、検査キット及びプローブからなる群より選ばれる少なくとも一つを挿入して水の水質を検査する。

【0010】

本発明の第三の態様に係る水処理装置は、上述の配管部材と、配管部材の上流に配置され、水に薬剤を供給する薬剤供給部と、薬剤供給部の下流に設けられ、薬剤が供給された水に含まれる不純物を濾過する濾過器とを備える。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、実用上問題ないレベルの測定精度、低コスト、及び簡単なオペレーションで水質検査を行うことが可能な配管部材、当該配管部材を用いた水質検査方法、及び当該配管部材を備える水処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】（ａ）は本発明の実施形態に係る配管部材に用いられる弁を示す斜視図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係る配管部材の一例を示す側面図である。

【図2】弁の一例であるダックビル式逆止弁を示す図であり、（ａ）はダックビル式逆止弁の斜視図であり、（ｂ）はダックビル式逆止弁の側面図であり、（ｃ）はダックビル式逆止弁の正面図である。

【図3】弁を通じて配管部の外部から内部に板状物が挿入された状態を示す側面図である。

【図4】配管部材における水の流れ方向に垂直な方向に沿った断面図である。（ａ）は、ダックビル式逆止弁のスリットが、水の流れ方向に対して略平行方向に配置されている状態を示す。（ｂ）は、ダックビル式逆止弁のスリットが、水の流れ方向に対して略垂直方向に配置されている状態を示す。

【図5】本発明の第一実施形態に係る水処理装置の構成を示す概略図である。

【図6】本発明の第二実施形態に係る水処理装置の構成を示す概略図である。

【図7】本実施形態に係る金属材料凝集促進層の構造を説明するための断面図である。

【図8】第二実施形態に係る水処理装置における水処理の原理を説明するための概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本実施形態に係る配管部材、当該配管部材を用いた水質検査方法、及び当該配管部材を備える水処理装置について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

【0014】

［配管部材］
本実施形態の配管部材１は、図１に示すように、内部に水が流れる配管部１０を備え、配管部１０の管壁１１は孔部１２を有している。そして、配管部材１は、配管部１０の孔部１２に挿入して固定される弁２０を備えている。

【0015】

配管部１０は、水などの流体が内部１３を流れることが可能ならば、その形状及び材質は特に限定されない。例えば、図１（ｂ）及び図４に示すように、配管部１０の断面は略円状であることが好ましいが、このような形状に限定されず、たとえは断面が楕円状であってもよく、略矩形状であってもよい。また、配管部１０は、全長に亘って略均一な断面形状であり、さらに管壁１１の肉厚も略均一であることが好ましい。しかし、配管部１０の断面形状が一部変形していてもよく、さらに管壁１１の肉厚が部分的に異なっていてもよい。

【0016】

配管部１０としては、ポリエチレン管、ポリ塩化ビニル管及び強化プラスチック複合管などの樹脂管や、ダクタイル鋳鉄管、塗覆装鋼管、亜鉛めっき鋼管、塩ビライニング鋼管、ステンレス鋼管、黄銅管及び銅管などの金属管を用いることができる。

【0017】

図１に示すように、配管部１０の管壁１１には弁２０が取り付けられている。弁２０は、図１（ａ）に示すように、配管部１０の上方から孔部１２に挿入される。そして、図１（ｂ）に示すように、弁２０の上部が配管部１０の外部に露出し、弁２０の下部が配管部１０の内部１３に位置するように、管壁１１に固定される。

【0018】

弁２０は、配管部１０の内部１３における水の流れ方向Ａに対して略垂直方向に配設することが好ましい。つまり、図１（ｂ）に示すように、弁２０の中心軸Ｃと水の流れ方向Ａとのなす角θが９０度であることが好ましい。ただ、弁２０は水の流れ方向Ａに対して傾斜していてもよく、例えば弁２０の中心軸Ｃと水の流れ方向Ａとのなす角θが８０〜１００度であってもよい。

【0019】

配管部１０の管壁１１に設けられた孔部１２の大きさは、弁２０の基部２１の大きさと略同じとなっている。そのため、配管部１０の管壁１１と弁２０の基部２１との界面から水が漏れることを抑制している。

【0020】

弁２０は、後述する板状物又は棒状物を挿入した際に、弁２０から漏水し難い構造を有するものであれば特に限定されない。本実施形態では、弁２０は逆止弁であることが好ましく、例えばポペット式、スイング式、ウエハー式、リフト式、ボール式、フート式又はダックビル式の逆止弁を用いることができる。

【0021】

配管部材１において、弁２０はダックビル式逆止弁２０Ａであることが好ましい。ダックビル式逆止弁２０Ａは、板状物又は棒状物を挿入した際に、配管部１０の内部１３から外部に向けて水が漏れ難い。さらにダックビル式逆止弁２０Ａは、構造がシンプルであるため安価であり、経済力が十分でない地域でも容易に適用することができる。

【0022】

ダックビル式逆止弁２０Ａは、図２に示すように構成された逆止弁である。ダックビル式逆止弁２０Ａは、基部２１から先端に向けて収束するように延出した一対の嘴部２２と、嘴部２２の先端の合せ面に設けられたスリット２３とを備えている。そして、スリット２３は、配管部１０の内外の圧力差によって常時は閉塞状態であるため、スリット２３から基部２１への水の移動を抑制することができるが、板状物又は棒状物が挿入されたときには開くことができる。また、ダックビル式逆止弁２０Ａは、フランジ部２４を有する。ダックビル式逆止弁２０Ａが配管部１０の孔部１２に挿入された際、フランジ部２４が管壁１１に当接した状態で固定される。

【0023】

なお、ダックビル式逆止弁２０Ａの素材は特に限定されないが、例えばゴムであることが望ましい。ダックビル式逆止弁２０Ａの素材がゴムからなる場合、板状物又は棒状物を容易に挿入し、さらに抜去することが可能となる。

【0024】

配管部材１は、弁２０を通じて配管部１０の外部から内部１３に、板状物及び棒状物の少なくとも一方を挿入することができる。具体的には、図３に示すように、配管部材１の上方から弁２０の内部に板状物３０又は棒状物を挿入し、板状物３０又は棒状物の先端を配管部１０の内部１３に位置させることができる。なお、板状物３０又は棒状物を弁２０の内部に挿入した際にスリット２３が開くが、配管部１０の内部１３の水圧によりスリット２３の周辺部は板状物３０又は棒状物に密着する。そのため、スリット２３と板状物３０又は棒状物との間に隙間が生じ難くなり、これらの間からの漏水を抑制することができる。

【0025】

板状物３０は、例えば水質検査の際に用いる検査紙とすることができる。検査紙は特に限定されないが、水中に含まれる被測定対象に反応して呈色するものが好ましい。例えば、取り扱い易さ及び精度面から、樹脂製の短冊の先端に呈色部を有する検査紙が好適である。このような検査紙は、総残留塩素濃度、遊離残留塩素濃度、総硬度、総アルカリ度、ｐＨ、硝酸性窒素濃度、亜硝酸性窒素濃度、総鉄イオン濃度、銅イオン濃度、アンモニア性窒素濃度、リン酸イオン濃度からなる群より選ばれる少なくとも一種を測定することが可能である。なお、検査紙としては、テトラテスト（登録商標）（テトラ社製、スペクトラム ブランズ ジャパン株式会社製）、アクアチェック（登録商標）（ＥＴＳ社製、日産化学株式会社製）、アクアテスター（ライフガード社製）を例示することができる。

【0026】

棒状物は、例えば水質検査用の検査キットや水質検査器のプローブとすることができる。水質検査用の検査キットは、配管部１０の内部１３の水を少量吸い込み、水中に含まれる被測定対象に反応して呈色するものを用いることができる。このような検査キットは、残留塩素濃度、ｐＨ、鉄濃度、全硬度、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、亜硝酸濃度、アンモニア性窒素濃度、亜硝酸性窒素濃度、リン酸性リン濃度、硝酸性窒素濃度からなる群より選ばれる少なくとも一種を測定することが可能である。

【0027】

水質検査器のプローブは、例えば先端に電極を設けた長尺状のものを使用することができる。水質検査器は、残留塩素濃度、ｐＨ、電気伝導率、溶存酸素量、濁度、温度、塩分濃度からなる群より選ばれる少なくとも一種を測定することが可能である。

【0028】

本実施形態の配管部材１は、管壁１１を有し、管壁１１の内部に水が流れる配管部１０と、一部が、水の流れ方向Ａに対して略垂直方向に配管部内部に露出しており、配管部内部から外部への水の漏出が防止される弁２０とを備える。そして、弁２０を通じて配管部の外部から内部１３に、板状物３０及び棒状物の少なくとも一方を挿入可能である。このような配管部材１では、配管部１０の内部１３を流れる水と板状物３０及び棒状物の少なくとも一方とが、直接接触することができる。そのため、配管部１０の内部１３において、実際の流量で流れている状態の被測定対象の濃度を測ることができる。つまり、流量が低下した状態の場合、実使用の状態と比べて被測定対象の濃度が異なる恐れがある。しかし、本実施形態の配管部材では、より実使用に近い状態の濃度を把握することができ、測定値の信頼性を大きく高めることが可能となる。

【0029】

また、配管部材１は、配管部１０、弁２０、及び板状物３０及び棒状物の少なくとも一方により構成されるため、構造がシンプルであり安価に製造することができる。そのため、経済力が十分でない地域でも容易に使用することができる。また、板状物３０及び棒状物の少なくとも一方を弁２０に挿入するだけで被測定対象の濃度を精度よく測ることができるため、簡単なオペレーションで水質検査を行うことが可能となる。

【0030】

配管部材１において、弁２０は、基部２１から先端に向けて収束するように延出した一対の嘴部２２と、嘴部２２の先端の合せ面に設けられたスリット２３とを備え、先端から基部２１への水の移動を抑制するダックビル式逆止弁であることが好ましい。そして、配管部材１において、弁２０がダックビル式逆止弁２０Ａの場合、ダックビル式逆止弁２０Ａのスリット２３は、配管部１０の水の流れ方向Ａに対して略平行方向に配置されていることが好ましい。図４（ａ）に示すように、ダックビル式逆止弁２０Ａのスリット２３の長手方向と配管部１０における水の流れ方向Ａとが略平行となる場合には、水と板状物３０との接触面積が小さくなる。そのため、板状物３０が水流の妨げとなることを抑制することができる。また、後述するように、配管部１０の一部が透光性の材料からなる場合、板状物３０が水の流れ方向Ａに沿って略平行になるように配置されていると、板状物３０の呈色部を外部から容易に認識することができる。

【0031】

これに対し、図４（ｂ）に示すように、ダックビル式逆止弁２０Ａのスリット２３の長手方向と配管部１０における水の流れ方向Ａとが略垂直となる場合には、水と板状物３０との接触面積が大きくなる。また、ダックビル式逆止弁２０Ａの嘴部２２と水との接触面積も大きくなる。そのため、板状物３０の平面部及び嘴部２２が水流の妨げとなるため、配管抵抗（圧力損失）が高まる恐れがある。また、水と板状物３０との接触面積が大きくなると、水流により板状物３０が破損し、効率的に水質検査を行い難くなる可能性がある。

【0032】

上述のように、ダックビル式逆止弁２０Ａのスリット２３の長手方向と配管部１０における水の流れ方向Ａとが略平行となることが好ましい。つまり、スリット２３の長手方向と水の流れ方向Ａとの成す角が０度であることが好ましい。ただ、スリット２３の長手方向と水の流れ方向Ａとの成す角が０〜２０度ならば、配管抵抗を低下させることが可能となる。

【0033】

配管部材１において、配管部１０は、内部１３の板状物３０又は棒状物を認識できるように、透光性の材料を有していることが好ましい。配管部１０の少なくとも一部が透光性の材料からなる場合には、配管部１０の内部１３における板状物３０又は棒状物の色や位置を、配管部１０の外部から認識することができる。また、板状物３０が上述の検査紙からなる場合には、検査紙の呈色部３１の色を配管部１０の外部から認識することができる。そのため、検査紙の呈色具合をリアルタイムに把握することが可能となる。例えば、後述する水処理装置のように、被測定対象が残留塩素の場合、塩素系薬剤の供給量を増やしながら、検査紙が所定の色になったときに塩素系薬剤の供給を停止するという操作が可能となる。このように、透光性材料を用いて配管部１０の内部１３の状態を認識できるようにすることで、水処理装置の利便性を格段に上げることが可能となる。

【0034】

配管部１０に用いられ得る透光性材料は特に限定されないが、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート及びガラスからなる群よりなる少なくとも一つを用いることができる。

【0035】

配管部材１において、配管部１０に色見本が設置されていることが好ましい。上述のように、配管部１０が透光性の材料からなる場合には、検査紙の呈色部３１の色を配管部１０の外部から認識することができる。そのため、配管部１０に色見本が設置されていることにより、呈色部３１の色と色見本とを直接比較し、被測定対象の濃度を容易に把握することが可能となる。なお、色見本の設置場所は特に限定されず、例えば配管部１０の管壁１１の外面又は内面に設置することができる。

【0036】

なお、本実施形態に係る配管部材１の用途は特に限定されるものではなく、住居等における配管中に設置してもよく、さらに後述するように水処理装置の中に組み込んでもよい。

【0037】

［水質検査方法］
次に、本実施形態に係る水質検査方法について説明する。本実施形態の水質検査方法は、配管部材１における弁２０に、水質検査用の検査紙、検査キット及びプローブからなる群より選ばれる少なくとも一つを挿入して水の水質を検査する工程を有している。

【0038】

上述のように、本実施形態の配管部材１は、弁２０を通じて配管部１０の外部から内部１３に、板状物３０及び棒状物の少なくとも一方を挿入することができる。そして、配管部１０の内部１３を流れる水と板状物３０及び棒状物の少なくとも一方とが、直接接触することができる。そのため、実際の流量で流れている状態の被測定対象の濃度を精度よく容易に測ることができる。したがって、本実施形態の水質検査方法では、水質検査用の検査紙、検査キット及びプローブからなる群より選ばれる少なくとも一つを挿入することで、精度よく水質検査を行うことが可能となる。

【0039】

水質検査用の検査紙、検査キット及びプローブは、上述のものを使用することができる。検査紙及び検査キットを用いることで、被測定対象の濃度を簡易に測定することができ、水質検査器と共にプローブを用いることで、被測定対象の濃度を連続的に測定することができる。

【0040】

［水処理装置］
次に、本実施形態に係る水処理装置について説明する。本実施形態に係る水処理装置は、例えば、被処理水としての井水を浄化して浄水を得る装置である。

【0041】

（第一実施形態）
従来より、水処理装置を用いて井水を浄化し、生活用水として使用することが行われている。ただ、井水の水質は地域によって異なるものであり、井水の中に多くの鉄、マンガン及びシリカが溶存している地域が存在する。そのため、地域に適した水処理装置を用いて井水中の鉄などを除去し、生活用水に適した水に浄化している。

【0042】

ここで、鉄やマンガンに加えてシリカが多く含む井水を浄化するためには、井水を汲み上げた直後に塩素処理などの酸化処理を行うことが好ましい。酸化処理を素早く行うことにより、コロイド状のケイ酸鉄の生成を防ぎ、鉄及びマンガンの除去を容易に行うことが可能となる。

【0043】

そのため、第一実施形態に係る水処理装置１００は、図５に示すように、井水を酸化処理する薬剤供給部１１０と、薬剤供給部１１０によって酸化処理された一次処理水を濾過する濾過器１２０とを備えている。さらに水処理装置１００は、濾過器１２０の下流側に設けられ、濾過された被処理水に含まれる過剰な塩素を除去する塩素除去器１３０を備えている。薬剤供給部１１０、濾過器１２０及び塩素除去器１３０は、被処理水流路１４０に接続されている。さらに、薬剤供給部１１０の上流側には、井水を汲み上げるための汲水ポンプ１５０が設置されている。

【0044】

汲水ポンプ１５０は、井水を汲み上げ、薬剤供給部１１０及び濾過器１２０に送水することが可能ならば、特に限定されない。汲水ポンプ１５０としては、例えば、圧力スイッチを内蔵した自動ポンプを用いることができる。

【0045】

薬剤供給部１１０は、固体の塩素系薬剤と、塩素系薬剤を内部に保持する固形薬剤保持具１１１と、固形薬剤保持具１１１を被処理水流路１４０に接続するバイパス配管１１２とを備えている。そして、固形薬剤保持具１１１の上流側におけるバイパス配管１１２には、汲水ポンプ１５０により汲み上げられた井水の流量を調整する流量調整機構としての開閉弁１１３が設けられている。さらに、被処理水流路１４０とバイパス配管１１２との接続部１４１，１４２の間における被処理水流路１４０にも、井水の流量を調整する開閉弁１４３が設けられている。

【0046】

塩素系薬剤は、井水中の鉄イオンに対し酸化作用を生じさせる。具体的には、塩素系薬剤によって、二価の鉄イオンは三価の鉄イオンに酸化され、さらに不溶性の水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）_３）となる。このような塩素系薬剤は特に限定されず、例えば次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム及び塩素化イソシアヌル酸からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。なお、薬剤供給部１１０において、塩素系薬剤は、徐々に井水に溶解するように錠剤状に固めたもの用いることが好ましい。

【0047】

濾過器１２０は、内部に水酸化鉄を除去するための濾材を備えている。濾材としては、安価な濾過砂を使用することができる。また、濾過器１２０の濾材として、水和二酸化マンガンをコートしたマンガン砂を用いることもできる。濾材としてマンガン砂を用いることにより、被処理水中に存在する水酸化鉄だけでなく、マンガンも除去することが可能となる。

【0048】

塩素除去器１３０としては、容器の内部に活性炭の粒子を充填したものを使用することができる。

【0049】

次に、第一実施形態の水処理装置１００を用いて井水を浄化する方法について説明する。水処理装置１００では、まずバイパス配管１１２に設けられた開閉弁１１３を開状態とし、被処理水流路１４０に設けられた開閉弁１４３を閉状態とする。そして、汲水ポンプ１５０により井水を汲み上げる。

【0050】

汲み上げられた井水は、被処理水流路１４０、接続部１４１及びバイパス配管１１２を通過して、固形薬剤保持具１１１の内部に到達し、錠剤状の塩素系薬剤と接触する。それにより塩素系薬剤が井水に溶解し、井水中の二価の鉄が不溶性の水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）_３）に酸化される。なお、地下水の場合には、鉄が炭酸水素鉄（Ｆｅ（ＨＣＯ_３）_２）の状態で溶解している場合があるが、塩素系薬剤により酸化されて不溶性の水酸化鉄となる。

【0051】

薬剤供給部１１０によって酸化処理された一次処理水は、接続部１４２及び被処理水流路１４０を通過して、濾過器１２０に到達する。この際、一次処理水に存在する不溶性の水酸化鉄は、濾材の間を通過することによって濾過されて除去される。また、濾過器１２０の濾材として、水和二酸化マンガン（ＭｎＯ_２・Ｈ_２Ｏ）をコートしたマンガン砂を用いた場合には、一次処理水に溶存しているマンガンイオン（Ｍｎ^２＋）も除去される。つまり、一次処理水中のマンガンイオンは、マンガン砂の表面に担持されている水和二酸化マンガンを触媒として塩素により速やかに酸化されて水和二酸化マンガンとなり、マンガン砂により除去される。

【0052】

濾過器１２０によって濾過処理された二次処理水は、被処理水流路１４０を通じて塩素除去器１３０に到達する。塩素除去器１３０では、二次処理水に溶存する余剰の塩素を活性炭により除去する。

【0053】

塩素除去器１３０により脱塩素処理された三次処理水は被処理水流路１４０を通過して、蛇口等に到達する。このように、薬剤供給部１１０、濾過器１２０、塩素除去器１３０により浄化された水は、ユーザーによって生活用水として使用される。

【0054】

第一実施形態の水処理装置１００において、上述の配管部材１は、薬剤供給部１１０の下流側の被処理水流路１４０に取り付けられることが好ましい。具体的には、図５に示すように、符号１Ａで示す薬剤供給部１１０と濾過器１２０との間、符号１Ｂで示す濾過器１２０と塩素除去器１３０との間、符号１Ｃで示す塩素除去器１３０の下流の少なくともいずれか一つに取り付けることが好ましい。薬剤供給部１１０と濾過器１２０との間、又は濾過器１２０と塩素除去器１３０との間に配管部材１を配置することで、薬剤供給部１１０から適切な量の塩素系薬剤が供給されているか判断することができる。また、塩素除去器１３０の下流に配管部材１を配置することで、塩素除去器１３０により脱塩素処理された三次処理水中の遊離塩素濃度が、生活用水として適するレベルまで低下しているか判断することができる。

【0055】

（第二実施形態）
次に、第二実施形態に係る水処理装置について説明する。なお、第一実施形態と同一構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0056】

上述のように、被処理水としての井水は、鉄を多く含む場合がある。つまり、井水は、鉄イオンＭ^＋、鉄粒子Ｍ、鉄酸化物粒子ＭＯ、及び鉄水酸化物粒子ＭＯＨからなる群より選ばれる少なくとも一つからなる鉄関連物質を含む場合がある。このような井水を生活用水に適した水に浄化するためには、井水に含まれる鉄関連物質を効率よく除去する必要がある。そこで、第二実施形態に係る水処理装置では、井水に含まれる鉄関連物質を凝集し、井水からの分離を容易にすることが可能な金属材料凝集促進層を備えている。

【0057】

図６に示すように、第二実施形態に係る水処理装置１００Ａは、第一実施形態の水処理装置１００と比較し、濾過器１２０の構成が異なっている。そして、水処理装置１００Ａで用いられる濾過器１２０Ａは、上段に金属材料凝集促進層２００を備え、下段に濾材１２１を備えている。

【0058】

図７に示すように、金属材料凝集促進層２００は、基材２０１と、基材２０１の内部に設けられた多孔質担体層２０２とを備える。そして、金属材料凝集促進層２００には、薬剤供給部１１０を経由して塩素系薬剤Ｏが添加された被処理水Ｗが流れ込む。

【0059】

基材２０１は、被処理水流路１４０ａから流れ込んだ被処理水Ｗが多孔質担体層２０２を透過し、下段の濾材１２１へ流れ出るように、多孔質担体層２０２を保持する。基材２０１としては、例えば、内部に多孔質担体層２０２を保持できる空間を有する筒体や箱体を用いることができる。また、基材２０１としては、表面に多孔質担体層２０２を保持できる枠体を用いることができる。そして、基材２０１の内部に保持されて多孔質担体層２０２を構成する多孔質担体Ｓが、濾材１２１に流れ出ないように、網２０３を設けている。

【0060】

多孔質担体層２０２は、表面に吸着粒子Ｐを担持する多孔質担体Ｓを含んでいる。多孔質担体Ｓは、活性炭、シリカ、セラミックス及びゼオライトからなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。多孔質担体Ｓは、塩素系薬剤Ｏを含む被処理水Ｗの流速を一定以上に維持する開口率を有している。また、多孔質担体Ｓは、鉄関連物質の凝集に必要な吸着粒子Ｐを担持するために、十分な表面積及び吸着性を有している。なお、多孔質担体層２０２は活性炭を含むことが好ましい。活性炭は比表面積が高いため、吸着粒子を高濃度で担持することができる。また、活性炭は二価の鉄イオンを吸着するため、被処理水Ｗ中の二価の鉄イオンを容易に除去することができる。

【0061】

吸着粒子Ｐは、鉄酸化物粒子及び鉄水酸化物粒子の少なくともいずれか一方を含む。具体的には、吸着粒子Ｐは、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４、Ｆｅ（ＯＨ）_３及びＦｅＯＯＨからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価の鉄イオン化合物を含む。

【0062】

このような金属材料凝集促進層２００は、被処理水流路１４０ａから塩素系薬剤Ｏを含む被処理水Ｗを受け入れる。そして、金属材料凝集促進層２００は、塩素系薬剤Ｏの作用によって酸化された鉄関連物質を吸着粒子Ｐへ吸着させる。これにより、金属材料凝集促進層２００は、多孔質担体Ｓの表面で、鉄関連物質に由来する鉄酸化物粒子ＭＯ及び鉄水酸化物粒子ＭＯＨからなる混合粒子の凝集を促進させる。

【0063】

具体的には、図８に示すように、被処理水Ｗに含まれる鉄イオンは、塩素系薬剤Ｏの酸化作用によって三価の鉄イオン（Ｆｅ^３＋）に酸化される。そして、三価の鉄イオン、鉄粒子、鉄酸化物及び鉄水酸化物は、吸着粒子Ｐに含まれる三価の鉄イオン化合物が核となり、吸着粒子Ｐの表面に吸着する。その結果、吸着粒子Ｐの表面で、鉄関連物質は、粒子径が２０μｍ〜５０μｍの鉄酸化物及び鉄水酸化物等からなる凝集物ＭＤＡへ成長する。なお、三価の鉄イオンは吸着粒子Ｐに吸着されるが、被処理水Ｗに含まれる二価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）は、多孔質担体Ｓを構成する活性炭の表面に吸着され、凝集物ＭＤＡへ成長する。

【0064】

多孔質担体Ｓの表面で凝集した凝集物ＭＤＡは、ある程度の大きさ以上、例えば粒子径が２０μｍ〜５０μｍになると、被処理水Ｗの水流によって多孔質担体Ｓの表面から脱離し、被処理水Ｗと共に下流へ流れる。つまり、凝集物ＭＤＡを含む被処理水Ｗは、金属材料凝集促進層２００から濾材１２１へ流れ込む。

【0065】

濾材１２１は、金属材料凝集促進層２００の下流に設けられ、金属材料凝集促進層２００から被処理水Ｗと共に流れてきた凝集物ＭＤＡを捕捉する。本実施形態においては、濾材１２１は砂濾過部である。この濾材１２１により、被処理水Ｗから凝集物ＭＤＡを除去することができる。その結果、濾材１２１の下流においては、鉄イオンＭ^＋、鉄粒子Ｍ、鉄酸化物粒子ＭＯ、及び鉄水酸化物粒子ＭＯＨの凝集物ＭＤＡが除去された処理済の水が生成される。この処理済の水は、被処理水流路１４０ｂを経由して塩素除去器１３０に供給される。そして、塩素除去器１３０では、処理済の水に溶存する余剰の塩素を活性炭により除去する。

【0066】

このように水処理装置１００Ａでは、吸着粒子Ｐが高密度に存在する多孔質担体層２０２に、塩素系薬剤と共に鉄関連物質を含む被処理水Ｗを通過させる。それにより、二価の鉄イオンは、多孔質担体Ｓの表面に吸着される。また、三価の鉄イオンは、多孔質担体Ｓの表面に付着した吸着粒子Ｐとしての鉄酸化物の粒子又は鉄水酸化物の粒子等に吸着される。その結果、多孔質担体Ｓの表面で、鉄関連物質の凝集が促進される。そのため、被処理水Ｗに含まれる鉄イオンの価数によらず鉄イオンを除去することができる。

【0067】

そして、第二実施形態の水処理装置１００Ａにおいて、上述の配管部材１は、薬剤供給部１１０の下流側の被処理水流路１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃに取り付けられることが好ましい。具体的には、図６に示すように、符号１Ａで示す薬剤供給部１１０と濾過器１２０Ａとの間、符号１Ｂで示す濾過器１２０Ａと塩素除去器１３０との間、符号１Ｃで示す塩素除去器１３０の下流の少なくともいずれか一つに取り付けることが好ましい。薬剤供給部１１０と濾過器１２０Ａとの間、又は濾過器１２０Ａと塩素除去器１３０との間に配管部材１を配置することで、薬剤供給部１１０から被処理水Ｗに、鉄関連物質を凝集させるために適切な量の塩素系薬剤が供給されているか判断することができる。また、塩素除去器１３０の下流に配管部材１を配置することで、塩素除去器１３０により脱塩素処理された水の遊離塩素濃度が、生活用水として適するレベルまで低下しているか判断することができる。

【0068】

上述のように、本実施形態の水処理装置１００，１００Ａは、配管部材１と、配管部材１の上流に配置され、水に薬剤を供給する薬剤供給部１１０と、薬剤供給部１１０の下流に設けられ、薬剤が供給された水に含まれる不純物を濾過する濾過器１２０とを備える。このため、薬剤供給部１１０から供給される薬剤の濃度を実際の流量で流れている状態で測定することができ、測定値の信頼性を大きく高めることが可能となる。また、板状物３０及び棒状物の少なくとも一方を配管部材１の弁２０に挿入するだけで被測定対象の濃度を精度よく測ることができるため、簡単なオペレーションで水質検査を行うことが可能となる。

【0069】

なお、本実施形態において、被処理水Ｗは、井戸から汲み出した井水に限定されず、河川若しくは池等の水源から汲み出した水又は雨水も用いることができる。また、薬剤供給部１１０が供給する薬剤は、上述の塩素系薬剤に限定されず、例えば凝集剤、消毒剤であってもよい。さらに、配管部材１により測定する被測定対象は、塩素系薬剤の濃度に限定されない。被測定対象は、上述のように総硬度、総アルカリ度、ｐＨ、硝酸性窒素濃度、亜硝酸性窒素濃度、総鉄イオン濃度、銅イオン濃度、アンモニア性窒素濃度、リン酸イオン濃度からなる群より選ばれる少なくとも一種であってもよい。また、濾過器１２０は、上述の濾過砂やマンガン砂に限定されず。例えば精密濾過膜（ＭＦ膜）、限外濾過膜（ＵＦ膜）、ナノ濾過膜（ＮＦ膜）、逆浸透膜（ＲＯ膜）を用いてもよい。

【0070】

以上、本実施形態の内容を説明したが、本実施形態はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

【符号の説明】

【0071】

１ 配管部材
１０ 配管部
１１ 管壁
１３ 内部
２０ 弁
２０Ａ ダックビル式逆止弁
２３ スリット
３０ 板状物
１００ 水処理装置
１００Ａ 水処理装置
１１０ 薬剤供給部
１２０，１２０Ａ 濾過器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】