特開 2024-159901 取水方法、供給装置および取水システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024159901

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】取水方法、供給装置および取水システム

(51)【国際特許分類】

   E03B 3/08 20060101AFI20241031BHJP

   C02F 1/64 20230101ALI20241031BHJP

   C02F 1/74 20230101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

E03B3/08 Z

C02F1/64 Z

C02F1/74 Z

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024140102

(22)【出願日】2024-08-21

(62)【分割の表示】P 2020120401の分割

【原出願日】2020-07-14

(71)【出願人】

【識別番号】502409307

【氏名又は名称】株式会社高田地研

(74)【代理人】

【識別番号】100104880

【弁理士】

【氏名又は名称】古部 次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100125346

【弁理士】

【氏名又は名称】尾形 文雄

(72)【発明者】

【氏名】高田 誠

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 春雄

(57)【要約】

【課題】地下水を利用するにあたって、地下水に含まれる金属成分を効率的に除去する。
【解決手段】取水方法は、地下水を汲み上げる揚水井戸の周囲の地中に掘られた孔における地下水に、少なくとも酸素を含む流体を供給する工程と、揚水井戸から地下水を汲み上げる工程と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

地下水を汲み上げる揚水井戸の周囲の地中に掘られた孔における地下水に、少なくとも酸素を含む流体を供給する工程と、
前記揚水井戸から地下水を汲み上げる工程と、
を備える取水方法。

【請求項2】

前記揚水井戸から汲み上げた地下水を、前記孔に注入する工程を備える請求項１に記載の取水方法。

【請求項3】

前記孔における地下水を排出する工程を備える請求項１に記載の取水方法。

【請求項4】

前記孔は、前記揚水井戸を取り囲むように複数設けられる請求項１に記載の取水方法。

【請求項5】

地下水を汲み上げる揚水井戸の周囲の地中に掘られた孔の内部に設置され、流体が流れる流路部と、
前記流路部に少なくとも酸素を含む流体を供給する供給部と、
を備える供給装置。

【請求項6】

前記揚水井戸から汲み上げた地下水を、前記孔に送る送水部を備える請求項５に記載の供給装置。

【請求項7】

前記孔における地下水を排出する排出部を備える請求項５に記載の供給装置。

【請求項8】

前記排出部における地下水の排出に関する通知を行う通知部を備える請求項７に記載の供給装置。

【請求項9】

地下水を汲み上げる揚水井戸と、
前記揚水井戸の周囲に掘られた孔と、
前記孔の内部に設置され、流体が流れる流路部と、
前記流路部に少なくとも酸素を含む流体を供給する供給部と、
を備える取水システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、取水方法、供給装置および取水システムに関する。

【背景技術】

【0002】

地下水には、鉄分やマンガンなどの金属成分が多量に含まれる場合があり、その地下水の利用が制限される場合があった。
例えば特許文献１には、エアレーション槽内に処理すべき地下水を供給し、エアレーション槽の下部から空気または酸素を吹込むことにより地下水をエアレーションし、地下水中に含有されている第１鉄イオンを酸化させる方法において、エアレーション槽内の地下水中に担体を添加し、エアレーション槽の下部から吹き込まれた空気または酸素により、地下水と共に担体を流動化させることによって、地下水中に生成したオキシ水酸化鉄を担体の表面上に付着させ、その表面上にオキシ水酸化鉄が担持された触媒を形成し、このようにして形成された触媒によって、地下水中に存在する第１鉄イオンを酸化させることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９－１１５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、地下から汲み上げた地下水に含まれる鉄分やマンガンなどの金属成分を取り除くためには、濾材や薬剤などが用いられていた。しかしながら、このような濾材や薬剤は、定期的に交換したり補充したりする必要があり、効率的ではなかった。
本発明は、地下水を利用するにあたって、地下水に含まれる金属成分を効率的に除去することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

かかる目的のもと、本発明は、地下水を汲み上げる揚水井戸の周囲の地中に掘られた孔における地下水に、少なくとも酸素を含む流体を供給する工程と、揚水井戸から地下水を汲み上げる工程と、を備える取水方法である。
ここで、揚水井戸から汲み上げた地下水を、孔に注入する工程を備えることができる。
また、孔における地下水を排出する工程を備えることができる。
また、孔は、揚水井戸を取り囲むように複数設けられることができる。
そして、かかる目的のもと、本発明は、地下水を汲み上げる揚水井戸の周囲の地中に掘られた孔の内部に設置され、流体が流れる流路部と、流路部に少なくとも酸素を含む流体を供給する供給部と、を備える供給装置である。
ここで、揚水井戸から汲み上げた地下水を、孔に送る送水部を備えることができる。
また、孔における地下水を排出する排出部を備えることができる。
また、排出部における地下水の排出に関する通知を行う通知部を備えることができる。
そして、かかる目的のもと、本発明は、地下水を汲み上げる揚水井戸と、揚水井戸の周囲に掘られた孔と、孔の内部に設置され、流体が流れる流路部と、流路部に少なくとも酸素を含む流体を供給する供給部と、を備える取水システムである。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、地下水を利用するにあたって、地下水に含まれる金属成分を効率的に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態の取水システムの断面図である。

【図2】第１実施形態の取水システムの上面図である。

【図3】第１実施形態の取水システムの動作フロー図である。

【図4】第２実施形態の取水システムの断面図である。

【図5】第２実施形態の取水システムの上面図である。

【図6】第３実施形態の取水システムの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。

【0009】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の取水システム１の断面図である。
図２は、第１実施形態の取水システム１の上面図である。

【0010】

図１に示すように、本実施形態の取水システム１は、地下水を汲み上げる揚水井戸１０と、揚水井戸１０の周囲に設けられて、少なくとも酸素を含む気体を地中に注入する注入装置２０（供給装置の一例）と、揚水井戸１０および注入装置２０を制御する制御装置３０と、を備える。

【0011】

ここで、地下水には、鉄分やマンガンなどの金属成分（以下、鉄分を代表例として説明する）が多量に含まれる場合がある。そして、本実施形態の取水システム１では、揚水井戸１０によって地下水を汲み上げた際に、鉄分の量が低減された地下水が得られるようになっている。

【0012】

地下水は、地中において、酸素不足による還元状態の環境下に置かれている。そのため、地中の地下水における鉄分は、溶解性の水酸化鉄で存在し、粒子が比較的小さいコロイドの状態となっている。そこで、本実施形態に取水システム１では、注入装置２０によって、揚水井戸１０の周囲の地下水をエアレーションすることで、地下水に含まれる鉄分を酸化させる。鉄分は、酸化されることで不溶性の水酸化鉄となり、粒子が比較的大きい団粒や凝集された状態になる。そして、本実施形態に取水システム１では、不溶性の水酸化鉄を、注入装置２０と揚水井戸１０との間の地盤に吸着させたり、地盤に捕集させたりする。その結果、本実施形態の取水システム１では、揚水井戸１０から、鉄分の量が低減された地下水が得られる。
以下、本実施形態の取水システム１について詳細に説明する。

【0013】

〔揚水井戸１０〕
図１に示すように、揚水井戸１０は、地中に設置される揚水ケーシング１１と、揚水ケーシング１１内の地下水を汲み上げる水中ポンプ１２と、汲み上げる地下水の流量を制御する揚水バルブ１３と、を備える。また、揚水井戸１０は、揚水バルブ１３の上流側に設けられる逆止弁１４と、ユーザが地下水を利用する際に開閉するユーザ用バルブ１５と、ユーザ用バルブ１５の使用に応じて内圧が変化する圧力タンク１６と、を備える。さらに、揚水井戸１０は、揚水ケーシング１１内の地下水の溶存酸素濃度を測定する酸素センサ１７を備えている。

【0014】

揚水ケーシング１１は、地中に掘られた孔１００に沿って長く延びる、筒状の管材である。揚水ケーシング１１は、鉛直方向における上端部が地面ＧＬよりも突出し、鉛直方向における下端部が地下水位ＷＬよりも下側に設けられる。
なお、揚水ケーシング１１は、地上空間を有効に利用できるように、地面ＧＬから突出せず、全体が地中に埋められていても良い。

【0015】

また、揚水ケーシング１１は、内側に地下水が流入することを許容し、地下水に含まれる砂や土などの異物が内側に進入することを制限する揚水ストレーナ部１１Ｓを有している。揚水ストレーナ部１１Ｓは、揚水ケーシング１１の軸方向に沿って長く延びるスリット状の開口部Ｓ１を複数、有している。そして、揚水ストレーナ部１１Ｓは、揚水ケーシング１１において、地下水位ＷＬよりも下側であって、揚水ケーシング１１の下端部１１ｅよりも所定の距離だけ上側に設けられる。これによって、揚水ケーシング１１の内側に進入してしまった砂や土などの異物が、揚水ケーシング１１の下端部１１ｅ側に、沈殿したり堆積したりする空間を確保している。
なお、揚水ケーシング１１は、上述した構造に限定されない。例えば、揚水ケーシング１１は、揚水ケーシング１１の軸方向と直交する方向に長く伸びる複数の開口部が、蛇腹状に配置されたものでも良い。また、揚水ケーシング１１は、細い鋼線を網篭状に形成したスクリーン管によって構成されていても良い。

【0016】

水中ポンプ１２は、揚水ケーシング１１に沿って設けられる地下水が流れる揚水管１２１と、揚水管１２１を介して地下水を圧送するポンプ部１２２とを有する。さらに、水中ポンプ１２は、ポンプ部１２２に対する水位を検知するための渇水センサ１２３および回復センサ１２４を有する。

【0017】

揚水管１２１は、揚水ケーシング１１よりも径が小さい管状の部材である。そして、揚水管１２１は、下端部がポンプ部１２２に接続し、上端部が揚水バルブ１３に接続している。

【0018】

ポンプ部１２２は、モータ１２２Ｍによって駆動される羽根車を回転させることで、地下水を吸引し、揚水管１２１を介して、最終的にユーザ用バルブ１５から地下水を吐出させる。また、ポンプ部１２２は、揚水ケーシング１１の揚水ストレーナ部１１Ｓよりも下側に設置される。さらに、ポンプ部１２２は、揚水ケーシング１１の下端部よりも上側に設置される。これによって、ポンプ部１２２は、上述したとおり、揚水ケーシング１１の下端部に堆積したり沈殿したりしている異物に対して距離を置くことで、異物を吸い込みにくくなっている。
なお、ポンプ部１２２は、管に孔が形成される揚水ストレーナ部１１Ｓとの対向箇所以外に設置されていれば良く、必ずしも揚水ストレーナ部１１Ｓよりも下側に設置されることに限定されない。

【0019】

ポンプ部１２２は、制御装置３０によってモータ１２２Ｍのオンおよびオフが制御される。本実施形態のポンプ部１２２は、圧力センサ１６Ｐの圧力に応じて、モータ１２２Ｍのオンおよびオフの制御が行われる。

【0020】

渇水センサ１２３および回復センサ１２４は、それぞれ、アース電極と、交流電圧が印加される電極とを有する。そして、渇水センサ１２３および回復センサ１２４は、それぞれ、水と接触することで流れた電流に基づいて、検知信号を出力する。第１実施形態では、渇水センサ１２３は、ポンプ部１２２の上側であって揚水管１２１の下端部に設けられる。また、回復センサ１２４は、渇水センサ１２３よりも予め定められた距離だけさらに上側に離れて設けられる。
渇水センサ１２３は、渇水センサ１２３の位置以上に水位があり地下水と接触している場合には信号をオンし、渇水センサ１２３よりも下側に水位がある場合には信号をオフにする。
回復センサ１２４は、回復センサ１２４の位置以上に水位があり地下水と接触している場合には信号をオンし、回復センサ１２４よりも下側に水位がある場合には信号をオフにする。
そして、渇水センサ１２３および回復センサ１２４は、それぞれ、オンおよびオフの信号を制御装置３０に送る。

【0021】

揚水バルブ１３は、水中ポンプ１２が圧送する地下水の流量を調整する。揚水バルブ１３は、流路を開いた状態で、揚水管１２１から圧力タンク１６およびユーザ用バルブ１５に向けて地下水を流す。
逆止弁１４は、揚水管１２１から圧力タンク１６およびユーザ用バルブ１５に向けた地下水の流れを許容する。一方で、逆止弁１４は、圧力タンク１６およびユーザ用バルブ１５から揚水管１２１に向けた地下水の流れを制限する。

【0022】

ユーザ用バルブ１５は、揚水井戸１０から汲み上げる地下水の流量を調整する。そして、ユーザ用バルブ１５から出る地下水は、ユーザによって利用される。
圧力タンク１６は、ユーザ用バルブ１５の使用に応じて変化する圧力を検知する圧力センサ１６Ｐを有している。圧力センサ１６Ｐは、検知した圧力の情報を制御装置３０に送る。本実施形態では、圧力センサ１６Ｐにより検知された圧力値に応じて、水中ポンプ１２のモータ１２２Ｍの駆動が制御される。

【0023】

酸素センサ１７は、検知した地下水の溶存酸素濃度の情報を制御装置３０に送る。本実施形態では、酸素センサ１７により測定された溶存酸素値に応じて、コンプレッサ２２の運転が制御される。

【0024】

〔注入装置２０〕
図２に示すように、注入装置２０は、複数の注入井戸４０と、複数の注入井戸４０で共通で用いられ、気体が流れる共通送気管２１と、共通送気管２１に気体を供給するコンプレッサ２２（供給部の一例）と、を備える。

【0025】

（注入井戸４０）
図２に示すように、注入井戸４０は、地中に設置される注入ケーシング４１と、注入ケーシング４１内に酸素を含む気体を送る送気管４２（流路部の一例）と、送気管４２における気体の流れを制御するエアバルブ４３と、注入ケーシング４１内の泥などの堆積物を排出するための排泥バルブ４４（排出部の一例）と、を有する。
そして、第１実施形態の注入装置２０において、複数（例えば、１２基）の注入井戸４０は、揚水井戸１０を取り囲むように配置される。図２に示す例では、複数の注入井戸４０は、周方向において、略等間隔に配置されている。また、各々の注入井戸４０は、揚水井戸１０に対して略同等の距離を有して配置されている。なお、注入井戸４０と揚水井戸１０との距離は、特に限定されないが、例えば揚水井戸１０の深さよりも短くすることが好ましい。

【0026】

図１に示すように、注入ケーシング４１は、地中に掘られた孔２００に沿って長く延びる、筒状の管材である。なお、注入ケーシング４１の深度は、揚水井戸１０と同等か、揚水井戸１０よりも深くすることが好ましい。
そして、注入ケーシング４１は、鉛直方向における上端部が地面ＧＬよりも突出し、鉛直方向における下端部が地下水位ＷＬよりも下側に設けられる。
なお、注入ケーシング４１は、地上空間を有効に利用できるように、地面ＧＬから突出せず、全体が地中に埋められていても良い。

【0027】

また、注入ケーシング４１は、内側に地下水が流入することを許容し、地下水に含まれる砂や土などの異物が内側に進入することを制限する注入ストレーナ部４１Ｓを有している。
注入ストレーナ部４１Ｓは、注入ケーシング４１の軸方向に沿って長く延びるスリット状の開口部Ｓ２を複数、有している。そして、注入ストレーナ部４１Ｓは、鉛直方向において、揚水ストレーナ部１１Ｓよりも長く形成される。注入ストレーナ部４１Ｓの下端部は、揚水ストレーナ部１１Ｓよりも下側に設けられる。注入ストレーナ部４１Ｓの上端部は、地下水位よりも上側となるような浅い位置に配置されると、注入ケーシング４１の密閉度が低下するおそれがある。そこで、本実施形態の注入ストレーナ部４１Ｓの上端部は、揚水ストレーナ部１１Ｓと同等か、揚水ストレーナ部１１Ｓよりも若干上側までに配置している。

【0028】

そして、本実施形態の取水システム１では、注入ケーシング４１の軸方向において注入ストレーナ部４１Ｓが設けられる領域の長さを、揚水ケーシング１１の軸方向において揚水ストレーナ部１１Ｓが設けられる領域の長さよりも、長くしている。これによって、注入ストレーナ部４１Ｓは、注入ケーシング４１内側の地下水や、注入ケーシング４１の外側の地下水が、送気管４２から放出される気体に、より曝され易くしている。
なお、注入ケーシング４１は、上述した構造に限定されない。例えば、注入ケーシング４１は、注入ケーシング４１の軸方向に直交する方向に長く伸びる複数の開口部が蛇腹状に配置されたものでも良い。また、注入ケーシング４１は、細い鋼線を網篭状に形成したスクリーン管により構成されていても良い。

【0029】

また、注入ケーシング４１は、上端部を密閉する密閉部４１Ｃを有している。注入ケーシング４１の下端部は、地中に埋まっている。従って、注入ケーシング４１は、送気管４２および排泥バルブ４４を除くと、上端部が閉じられ、下端部が地中に埋まった状態になっている。

【0030】

送気管４２は、注入ケーシング４１よりも内径および外径がそれぞれ小さい管状の部材である。そして、送気管４２は、上端部が共通送気管２１（図２参照）に接続し、下端部４２ｅが注入ケーシング４１における下側に配置される。また、本実施形態の送気管４２の下端部４２ｅは、揚水井戸１０における揚水ストレーナ部１１Ｓやポンプ部１２２よりも下側に設けられる。そして、送気管４２は、共通送気管２１（図２参照）から送られる気体を、注入ケーシング４１における下側にて放出する。

【0031】

図２に示すように、エアバルブ４３は、送気管４２における気体の流量を調整する。エアバルブ４３には、電流量に応じて流路の開度が変化する電磁バルブを用いることができる。そして、エアバルブ４３は、制御装置３０に制御されることで、送気管４２を流れる気体の流量を調整する。

【0032】

図１に示すように、排泥バルブ４４は、注入ケーシング４１の上端部に設けられる。そして、排泥バルブ４４は、注入ケーシング４１の上端部を開閉する。本実施形態の排泥バルブ４４は、電流量に応じて流路の開度が変化する電磁バルブを用いることができる。そして、排泥バルブ４４は、制御装置３０に制御されることで、注入ケーシング４１の上端部を開閉する。

【0033】

（共通送気管２１）
図２に示すように、共通送気管２１は、複数の注入井戸４０の送気管４２に接続している。本実施形態の共通送気管２１は、円形状に配置される複数の注入井戸４０に対応して、円環状に形成されている。そして、共通送気管２１には、コンプレッサ２２が接続する。共通送気管２１は、コンプレッサ２２から送られる気体を、各注入井戸４０の送気管４２にそれぞれ供給する。

【0034】

（コンプレッサ２２）
コンプレッサ２２は、圧縮した気体を共通送気管２１に送る。本実施形態のコンプレッサ２２は、コンプレッサ２２の周囲の空気を吸気し、圧縮した空気を共通送気管２１に送る。なお、コンプレッサ２２が共通送気管２１に送る気体は、酸素を含むものであれば良く、周囲の空気に限定されない。
また、本実施形態のコンプレッサ２２は、制御装置３０によって、共通送気管２１への気体の供給が制御される。
さらに、本実施形態のコンプレッサ２２は、圧縮空気の送気圧を特定するセンサに基づいて得られる送気圧の情報を、制御装置３０に送る。

【0035】

〔制御装置３０〕
図１に示す制御装置３０は、ＣＰＵと、ＣＰＵにて実行されるプログラムや各種データ等が記憶されたＲＯＭと、ＣＰＵの作業用メモリ等として用いられるＲＡＭと、不揮発性メモリであるＳＳＤ（Solid State Drive）と、を備えている。また、制御装置３０は、情報を表示する表示部３０ｄ（通知部の一例）を備えている。

【0036】

制御装置３０は、圧力センサ１６Ｐ、渇水センサ１２３、回復センサ１２４、および酸素センサ１７からそれぞれセンサの値を取得する。
そして、制御装置３０は、各種のセンサから取得した値に基づいて、ポンプ部１２２、コンプレッサ２２、エアバルブ４３および排泥バルブ４４の動作を制御する。

【0037】

次に、本実施形態の取水システム１の動作について説明する。
図３は、第１実施形態の取水システム１の動作フロー図である。

【0038】

図３に示すように、制御装置３０は、コンプレッサ２２から取得した、エアレーションにおける圧縮空気の送気圧の情報に基づいて、圧縮空気の送気圧が閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ１０１）。圧縮空気の送気圧が閾値以上ではない場合（Ｓ１０１にてＮｏ）、制御装置３０は、渇水センサ１２３の信号がオフであるか否かを判断する（Ｓ１０２）。渇水センサ１２３の信号がオフでない場合（Ｓ１０２にてＮｏ）、つまり、渇水センサ１２３の位置以上に水位がある場合、酸素センサ１７により検知される揚水井戸１０内の地下水の溶存酸素の濃度が基準値より高いか否かを判断する（Ｓ１０３）。

【0039】

揚水井戸１０内の地下水の溶存酸素の濃度が基準値より高くない場合（Ｓ１０３にてＮｏ）、制御装置３０は、コンプレッサ２２の動作を制御することで、エアレーションを継続して行う（Ｓ１０４）。一方、揚水井戸１０内の地下水の溶存酸素の濃度が基準値より高い場合（Ｓ１０３にてＹｅｓ）、制御装置３０は、コンプレッサ２２の動作を制御することで、エアレーションにおける圧縮空気の送気量の低減、またはエアレーションの停止を実行する（Ｓ１０５）。
そして、制御装置３０は、ユーザ用バルブ１５がユーザによって操作されることで圧力センサ１６Ｐに生じる圧力変化に応じて、ポンプ部１２２の動作を制御する、ポンプ部１２２の通常運転を行う（Ｓ１０５）。

【0040】

上述のとおり、本実施形態の取水システム１では、揚水井戸１０の周囲に設けられる注入井戸４０において地下水に対するエアレーションが行われている。注入井戸４０にてエアレーションが行われることで、地下水に含まれる鉄分が酸化し、鉄分が比較的大きい粒子となる団粒や凝集した状態になる。その鉄分は、注入井戸４０における下側に沈殿したり、注入井戸４０と揚水井戸１０との間の地盤に吸着されたり、地盤に捕集されたりする。つまり、本実施形態の取水システム１では、注入井戸４０と揚水井戸１０との間の地盤を、フィルターとして用いる。
そして、揚水井戸１０に達した地下水は、含まれる鉄分の量が、注入井戸４０を経る前の地下水と比較して大幅に低減された状態になる。

【0041】

一方、制御装置３０は、エアレーションにおける圧縮空気の送気圧が閾値以上となった場合（Ｓ１０１にてＹｅｓ）、または、渇水センサ１２３の信号がオフである場合（Ｓ１０２にてＹｅｓ）、ポンプ部１２２の運転を停止する（Ｓ１０７）。その後、制御装置３０は、注入井戸４０や、注入井戸４０と揚水井戸１０との間の地盤に含まれる異物や鉄分などを洗浄する逆洗処理を実行する（Ｓ１０８）。
なお、本実施形態の制御装置３０は、表示部３０ｄに、逆洗処理を実行していることをユーザに通知するためのメッセージを表示する。

【0042】

逆洗処理において、制御装置３０は、注入井戸４０における排泥バルブ４４を開ける。（図１および図２参照）さらに、制御装置３０は、コンプレッサ２２を駆動して、注入井戸４０に対して圧縮空気を供給する。注入井戸４０では、注入ケーシング４１における下側にて気体が噴射されることで、注入ケーシング４１内の地下水や鉄分を含む異物が上側へと持ち上げられ、排泥バルブ４４から排出される。また、注入ケーシング４１内の地下水が地上へと排出されることで、揚水井戸１０に対して注入井戸４０側の地下水位は、低下する。これによって、揚水井戸１０から注入井戸４０に向かう地下水の流れが発生する。これによって、揚水井戸１０と注入井戸４０との間の地中に捕集されていた鉄分を含む異物は、注入ケーシング４１側に向けて進行する。この鉄分などを含む異物は、注入ケーシング４１内に進入した場合、上述のとおり、下側にて噴出される気体によって地上へと排出される。
このように、第１実施形態の取水システム１では、逆洗処理を行うことで、揚水井戸１０における取水能力および注入井戸４０による鉄分の除去能力が回復し、維持される。

【0043】

なお、逆洗処理において、制御装置３０は、複数の注入井戸４０のうち全ての注入井戸４０の排泥バルブ４４を開けるのではなく、一部の注入井戸４０の排泥バルブ４４だけを開ける。また、この場合に、制御装置３０は、排泥バルブ４４が閉じている注入井戸４０のエアバルブ４３を閉じる。そして、本実施形態の逆洗処理では、実際に排泥が行われる注入井戸４０の数を限定することで、コンプレッサ２２による気体の圧送能力を集中させる。これによって、注入井戸４０においてコンプレッサ２２から送られる圧縮空気によって、注入井戸４０内の地下水を押し上げる力を高めている。なお、この場合に、排泥の対象となる注入井戸４０は、時間の計測に基づいて順次、変更する。

【0044】

そして、図３に示すように、逆洗処理を実行した後、制御装置３０は、回復センサ１２４の信号がオンであるか否かを判断する（Ｓ１０９）。回復センサ１２４の信号がオンでない場合（Ｓ１０９でＮｏ）、再びステップ１０８に戻り、逆洗処理を継続して行う。一方、回復センサ１２４の信号がオンである場合（Ｓ１０９でＹｅｓ）、ステップ１０３に進む。

【0045】

以上のように、本実施形態の取水システム１は、揚水井戸１０のユーザ用バルブ１５からは、含まれる鉄分の量が低減された地下水を得ることができる。本実施形態の取水システム１によれば、従来では汲み上げた後に鉄分を除去する処理を行う必要があった地下水を地中で処理し、揚水井戸１０のユーザ用バルブ１５から出る地下水は、飲料水などの生活用水にそのまま用いることができる。

【0046】

また、本実施形態の取水システム１は、例えば地下水に含まれる鉄分の濃度が極めて高く、汲み上げた地下水に対して従来装置による地上での鉄分の除去処理を行うことを諦めていたような地下水の利用も可能になる。つまり、本実施形態の取水システム１は、地中において地下水に含まれる鉄分の濃度を低下させることができるため、汲み上げた地下水に対して、従来装置による地上での鉄分の除去処理を行えるようになる。このように、本実施形態の取水システム１によれば、地下水を利用することができる範囲を大きく広げることができる。

【0047】

そして、本実施形態の取水システム１により得られる地下水は、飲料水などの生活用水のみならず、農業用水、養殖用水、工業用水など各種の用途に利用することができる。また、本実施形態の取水システム１によって得られる地下水は、路面における融雪のための散水に利用できる。特に、本実施形態の取水システム１により得られる地下水は、含まれる鉄分の濃度が低いため、路面の変色や汚濁を抑制することができる。

【0048】

なお、本実施形態の取水システム１では、逆洗処理を機械的に自動で行うようにしているが、この態様に限定されない。例えば、制御装置３０は、渇水センサ１２３からオフの信号を取得した場合、表示部３０ｄに、逆洗処理の実施を促す警告情報を表示するようにしても良い。これによって、ユーザは、手動により、エアバルブ４３の開閉、排泥バルブ４４の開閉、およびコンプレッサ２２の操作を行い、逆洗処理を行うことができる。
この場合に、ユーザが逆洗処理を終了する目安としては、例えば、注入井戸４０から排出される水（排泥）が十分に清澄になるまでとすることができる。

【0049】

また、上述した例では、逆洗処理を、揚水井戸１０における水位に基づいて実行しているが、これに限定されない。例えば、予め定められた時間に基づいて、定期的に機械が自動で実行したり、定期的に逆洗処理を手動で実行することをユーザに促す通知を行ったりしてもよい。また、制御装置３０は、図示しない通信ネットワークを介して、本取水システム１を利用するユーザの情報端末装置に対して、上記の通知を送信しても良い。

【0050】

＜第２実施形態＞
図４は、第２実施形態の取水システム１の断面図である。
図５は、第２実施形態の取水システム１の上面図である。
続いて、第２実施形態の取水システム１について説明する。なお、第２実施形態において第１実施形態と同様な構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

【0051】

図４に示すように、第２実施形態の取水システム１は、揚水井戸１０から汲み上げた地下水を、注入井戸４０に送る送水部５０を有している点が、第１実施形態の取水システム１とは異なる。以下、第２実施形態の送水部５０について詳細に説明する。
なお、図４では図示を省略しているが、第２実施形態の取水システム１は、第１実施形態と同様に、逆止弁１４、圧力タンク１６、酸素センサ１７、渇水センサ１２３および回復センサ１２４を備えている。

【0052】

送水部５０は、地下水が流れる複数の送水管５１と、複数の送水管５１で共通で用いられる共通送水管５２と、共通送水管５２を流れる地下水の流量を計測する量水器５３と、揚水管１２１から共通送水管５２に向けた地下水の流れを制御する送水バルブ５４と、を備える。

【0053】

送水管５１は、複数設けられる注入井戸４０に対して、それぞれ設けられる。送水管５１は、注入ケーシング４１よりも内径および外径がそれぞれ小さい管状の部材である。そして、送水管５１は、上端部が共通送水管５２に接続し、下端部５１ｅが注入ケーシング４１における上側に配置される。なお、本実施形態の送水管５１の下端部５１ｅは、地下水位ＷＬよりも上側になるように配置される。そして、送水管５１は、共通送水管５２から送られる地下水を、注入ケーシング４１における上側にて放出する。

【0054】

図５に示すように、共通送水管５２は、複数（例えば、８基）の注入井戸４０にそれぞれ設けられる複数の送水管５１に接続している。本実施形態の共通送水管５２は、円形状に配置される複数の注入井戸４０に対応して、円環状に形成されている。さらに、共通送水管５２は、揚水管１２１に接続する。そして、共通送水管５２は、揚水管１２１から送られる地下水を、各注入井戸４０の送水管５１にそれぞれ供給する。

【0055】

量水器５３は、共通送水管５２に設けられる。そして、量水器５３は、揚水管１２１から共通送水管５２に流れる地下水の流量を計測する。そして、量水器５３は、計測した地下水の流量の値を、制御装置３０に送る。

【0056】

送水バルブ５４は、共通送水管５２に設けられる。そして、揚水管１２１から共通送水管５２に流れる地下水の流れを制御する。

【0057】

以上のように構成される第２実施形態の取水システム１では、注入井戸４０において、コンプレッサ２２から送られる気体によるエアレーションが行われる。これによって、地下水に含まれる鉄分を酸化させ、鉄分が比較的大きい粒子となる団粒や凝集した状態にする。
さらに、図４に示すように、第２実施形態の取水システム１では、揚水井戸１０から汲み上げた地下水を、注入井戸４０に注入する。これによって、揚水井戸１０から注入井戸４０に地下水を供給している状態で、地下水位ＷＬ（図４の一点鎖線）は、揚水井戸１０側が低くなり、注入井戸４０側が高くなる。そして、地下水の水面勾配によって、注入井戸４０から揚水井戸１０へと地下水が流れやすくなる。このように、第２実施形態の取水システム１では、地下水を循環させることで、注入井戸４０と揚水井戸１０との間の地盤により、鉄分が吸着されたり捕集されたりして、地下水に含まれる鉄分の除去が促進され易くなっている。

【0058】

また、第２実施形態の取水システム１においても、逆洗処理を行うことができる。この場合に、制御装置３０は、量水器５３によって計測される地下水の流量に基づいて、逆洗処理を実行することができる。ここで、注入井戸４０と揚水井戸１０との間の地盤において鉄分を含む異物による目詰まりの程度が大きくなると、揚水井戸１０に集まる地下水の量が低下する。そこで、制御装置３０は、量水器５３によって揚水井戸１０から送られる地下水の流量を定常的に計測する。そして、制御装置３０は、量水器５３によって計測される地下水の流量が低下しているという傾向があった場合に、逆洗処理を実行する。また、第２実施形態の取水システム１は、第１実施形態と同様に、コンプレッサ２２による圧縮空気の送気圧が増大している場合に、逆洗処理を実行することができる。

【0059】

以上のように、第２実施形態の取水システム１において、ユーザ用バルブ１５を開けることで、含まれる鉄分の量が低減された地下水を得ることができる。また、第２実施形態の取水システム１においても、逆洗処理を行うことで、揚水井戸１０の取水能力および注入井戸４０による鉄分の除去能力を回復し、維持することができる。

【0060】

＜第３実施形態＞
図６は、第３実施形態の取水システム１の断面図である。
続いて、第３実施形態の取水システム１について説明する。なお、第３実施形態において他の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
なお、図６では図示を省略しているが、第３実施形態の取水システム１は、第１実施形態と同様に、逆止弁１４、圧力タンク１６、酸素センサ１７、渇水センサ１２３および回復センサ１２４を備えている。

【0061】

図６に示すように、実施形態３の取水システム１は、第２実施形態における共通送気管２１および送気管４２を用いた注入井戸４０における空気の注入に代えて、送水部５０による空気の注入を行う。
実施形態３の取水システム１において、送水部５０は、送水管５１の下端部５１ｅを、注入ケーシング４１における下側に設置する。そして、実施形態３の取水システム１では、地下水を酸化させる注入水酸化槽５５と、送水管５１ごとに設けられる個別バルブ５６と、さらに備える。

【0062】

注入水酸化槽５５は、共通送水管５２に接続している。注入水酸化槽５５は、揚水管１２１から供給される地下水を一定量貯めておく槽を有している。また、注入水酸化槽５５は、コンプレッサ２２から圧縮空気が供給される。そして、注入水酸化槽５５は、揚水管１２１から供給される地下水に対して圧縮空気を供給し、圧縮空気が混合された地下水を送水管５１に送る。

【0063】

個別バルブ５６は、基本的な構成は、第２実施形態のエアバルブ４３と同様である。第３実施形態の取水システム１において、逆洗処理を実行する際に、複数の送水管５１に設けられる各個別バルブ５６を選択的に開閉することで、逆洗処理における排泥操作の対象となる注入井戸４０の数を限定する。これによって、第３実施形態の取水システム１において逆洗処理を行う際に、コンプレッサ２２による気体の圧送能力を集中させることができる。

【0064】

そして、第３実施形態の取水システム１によっても、ユーザ用バルブ１５を開けることで、含まれる鉄分の量が低減された地下水を得ることができる。また、第３実施形態の取水システム１においても、逆洗処理を行うことで、揚水井戸１０の取水能力および注入井戸４０による鉄分の除去能力を回復し、維持することができる。

【0065】

なお、第２実施形態における送気管４２を用いた空気の供給と、第３実施形態における送水管５１を用いた空気の供給とは、併用しても良い。
さらに、第１実施形態～第３実施形態において、注入井戸４０における地下水に注入する空気や酸素は、例えば、１μｍ～１００μｍ未満の泡であるマイクロバブルであっても良い。

【0066】

さらに、第１実施形態～第３実施形態において、複数の注入井戸４０の配置は、上述した例に限定されない。例えば、地中における地下水の流れる方向が特定できる場合には、揚水井戸１０に対して地下水の流れの上流側に複数の注入井戸４０を集中的に配置しても良い。

【0067】

なお、第１実施形態～第３実施形態において、制御装置３０は、上述した機能のうち、全ての機能を実現することに限定されない。制御装置３０は、少なくともポンプ部１２２の駆動を制御し、ユーザ用バルブ１５から出る水圧の調整や揚水井戸１０における水位に応じたポンプ部１２２のオン・オフの機能を実現できれば良く、他の機能を有することは必須ではない。

【符号の説明】

【0068】

１…取水システム、１０…揚水井戸、１１…揚水ケーシング、１３…揚水バルブ、２０…注入装置、２１…共通送気管、２２…コンプレッサ、３０…制御装置、４０…注入井戸、４１…注入ケーシング、４２…送気管、４３…エアバルブ、４４…排泥バルブ、５０…送水部、５１…送水管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】