JP2000317446A - 浄水処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ミネラル成分制御及び水のクラスターを小さ
くする浄水処理を行うことにより水のおいしさを向上
し、更に健康にも良い水を提供する。 【解決手段】 処理水を凝集沈澱処理部及び濾過処理部
に導入して浄水処理を行う浄水処理において、セラミッ
ク材からなる水路部と、この水路部の内部に配置された
セラミック整流壁と、この水路部内に設置された電磁波
発生部及び超音波発生部とを設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、本発明は浄水処理
装置に関し、特に水のおいしさを向上することを目的と
する浄水処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、浄水処理により飲料水の水質改善
を行う場合、その主目的は安全性に重点がおかれてお
り、"水のおいしさ"に関しては特に基準となるものもな
く、十分に満足できるものではなかった。現在、水のお
いしさの評価基準として、水に含まれるＣa²⁺，Ｋ⁺，Ｓ
ｉＯ₂等が味を良くし、Ｍg²⁺，ＳＯ₄ ^2-等が味を悪くす
ることが知られており、上記ミネラル関連成分及びミネ
ラルと密接な関係を有するイオンに基づいた水のおいし
さの指標として（１）式が提案されている。

【０００３】また、健康に良い水の指標として（２）式
が提案されており、[「第３７回全国水道研究会講演
集」，ｐ.542〜ｐ.544(1986)]これらの式をみたすと、
それぞれおいしい水、及び健康に良い水と評価すること
ができる。

【０００４】 Ｏ INDEX（ＯＩ）＝(Ｃa+Ｋ+ＳｉＯ₂)／(Ｍg+ＳＯ₄)≧2.0 …（１） Ｋ INDEX（ＫＩ）＝Ｃa−0.87Ｎa≧5.2 …（２） また、水分子は単一分子としてではなく、水素結合によ
り５分子以上の動的集団（クラスター）を構成し、この
クラスターは水分子の運動速度大きくなるにつれて線幅
が狭くなり、水のおいしさが増すことが知られている。

【０００５】この分子運動を非破壊的に測定する方法と
して、核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法が知られており、こ
のＮＭＲ分光法によれば水分子中の水素または酸素の共
鳴信号を測定することができ、共鳴信号の線幅が小さく
なるにつれて水分子の運動速度が大きくなることが示さ
れる。

【０００６】従って、水のＮＭＲスペクトルの線幅（半
値幅）が狭いほど水のおいしさが増すので、ＮＭＲ分光
法を用いることにより水のおいしさの評価を行うことが
できるという報告［¹⁷Ｏ-ＮＭＲ分光法による水の状態
評価，月刊フードケミカル，４.４２（1990）］もなさ
れている。また、家庭用浄水器も種々発売されるように
なってきており、水のおいしさに対する関心も高くなっ
ている。

【０００７】一方、日本は元来水源の水質が比較的良好
であるので、これまでの浄水処理は"安全な水"を得るこ
とを目的としたものとなっており、"水のおいしさ"を向
上する水処理技術は殆ど確立されておらず、またそのよ
うな特別な処理を行う必要もない。

【０００８】現在、水道水のおいしさは、水源の汚染度
（表流水か井戸水）及び急速濾過法、緩速濾過法等の浄
水処理法により大きく左右される。即ち、水源があまり
汚染されておらず、有機物やアンモニアを除去できる緩
速濾過法による処理水、又は井戸水（深／浅井戸）がお
いしい水といえる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年水源水質
は年々悪化しているうえ、現在の浄水場で多く採用され
ている急速濾過法では、水源水質が悪化するにつれて、
原水中のアンモニアを除去するために塩素注入量を増加
せざるをえない。

【００１０】また、従来技術においては処理水中の硫酸
イオンが５０mg/l程度になるように凝集剤の添加を行っ
ており、このため硫酸イオン濃度が高くなって水のおい
しさを損なう一因となっていた。また、凝集剤中にはＡ
l³⁺が含まれるが、このＡl³⁺はアルツハイマー型痴呆症
の原因とされており、従ってＡl³⁺濃度を低くすること
が求められている。

【００１１】また、藻類等の発生によるかび臭等の異臭
味を除去するためには粉末活性炭注入処理が必要であ
る。更に処理水中の微生物、及び上記粉末活性炭注入処
理により注入された活性炭は沈澱除去を行う必要があ
り、このため凝集剤の注入率は一層増加する。

【００１２】従って、上記処理を施した水道水は多量の
薬品を含有し、ＣlＯ^-、Ｃl^-、ＳＯ ₄ ^2-等の水のおいし
さを損なう成分が増加して水をまずくしている。

【００１３】上記水のおいしさを損なう成分は除去が難
しく、特にＳＯ₄ ^2-イオンは活性炭処理及びオゾン処理
を施しても除去効果は殆ど認められない。

【００１４】また、近年水のおいしさには水の分子集団
（クラスター）の大きさが関係することが明らかにされ
ており、水の分子運動が激しいと水の分子集団が小さく
なって水がおいしくなることが知られているが、従来の
浄水処理においては水の分子集団を小さくする処理は行
われていない。このため、一般に日本の水道水は水の分
子集団が大きく、このことが水道水をまずくする一因と
もなっている。

【００１５】更に、日本の水は本来軟水でありＣa²⁺、
Ｋ⁺、Ｍg²⁺等のミネラル成分の含有量も比較的少ないの
で、健康面からも問題がある。

【００１６】本発明は上記背景の下になされたもので、
水のおいしさを醸成する手段と、水のおいしさを損なう
成分を除去する手段を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】そこで、前記課題の解決
手段として、本発明は、水のおいしさを醸成し、かつ水
のおいしさを損なう成分を除去する手段として原水に注
入された凝集剤によって固液分離する凝集沈澱池と、こ
の沈澱池の出水を濾過する濾過池と、この濾過池の出水
を浄水する浄水池とを備えた浄水処理装置において、前
記濾過池と浄水池間の水路の一部に水のクラスタを細分
化する超音波発生部もしくは電磁波発生部を設けたこと
を特徴としている。

【００１８】本発明においては、処理水中のＳＯ₄ ^2-イ
オンが２０mg／l以下になるように凝集剤中のＳＯ₄ ^2-濃
度を制御することにより水のおいしさを損なうＳＯ₄ ^2-
イオン濃度を低くしている。

【００１９】さらに、前述のように、電磁波発生部、又
は超音波発生部を設けてそれぞれ電磁波、超音波を水に
作用させることにより、水の分子運動が促進されて水の
クラスターが小さくなる。

【００２０】このように水の分子運動が激しくなると、
水の分子集団中に閉じ込められているカルキ等の臭気成
分が放出されるので、水の不快臭を取り除くことができ
る。またクラスターが小さくなることにより水のおいし
さも増す。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２２】図１は本発明の一実施例に係る浄水装置の
説明図でありその（Ａ）は全体の構成図、（Ｂ）は要部
拡大図を示す。以下この図により本実施例の説明を行
う。この装置において１は着水井、４は凝集沈澱処理
部、６は濾過池、１３は水路部であり、この構造は
（Ｂ）の拡大図で説明する。また、１５は浄水池で、送
水処理部側の内面にはセラミック製の処理水受け１２が
設けられている。１８はイオン交換処理装置で、濾過池
６の出口と浄水池１５の愛だの水路１３の一部に設けら
れる。

【００２３】上記水路部１３は図１（Ｂ）に示すように
管部８及びこの内部に設けられた整流壁９により構成さ
れ、更に浄水池１５側の端部には堰部１６が設けられて
いる。また管部８の側面及び底面、及び整流壁９はセラ
ミックにより形成され、処理水がここを通過する際に水
のおいしさを損なうＳＯ₄ ^2-、Ｃl^-イオンが吸収される
と共にＣa²⁺、Ｋ⁺が溶出する。

【００２４】更に、この水路８内には電磁波発生部１０
と超音波発生部１１のいずれか一方若しくは両方が設け
られており、これらにより処理水のクラスターを細分化
して水をおいしくする構成となっている。

【００２５】図２はセラミック整流壁９の説明図であ
り、本実施例においては直方体のセラミック板に流通孔
１７を形成した。セラミック整流壁９及び流通孔１７の
形状は特に限定されるものではないが、ミネラル分の溶
出が効果的に行われるように表面積が大きくなる形状と
することが好ましい。

【００２６】図３はイオン交換処理装置の説明図であ
り、イオン交換体をイオン交換体保持部１９にて保持す
る構成となっている。

【００２７】本実施例において、浄水処理は以下のよう
に行われる。

【００２８】即ち、水源から供給される原水は着水井１
に送りこまれ、前塩素２を添加される。その後処理水に
凝集剤３を投入して凝集沈澱池４に送り、ここで混和処
理及びフロック処理を行って沈澱分５を分離する。

【００２９】次に、上記処理水を濾過池６に送る。ここ
で濾過された処理水はセラミック製下部集水装置７から
水路部１３を通じて浄水池１５に送られる。

【００３０】この際、上記水路部１３内の下部集水装置
７、管部８及び整流壁９はセラミックにより形成されて
いるので、処理水はここを通過する際に整流されるとと
もにＣa²⁺、Ｋ⁺等の溶出を受ける。

【００３１】また、送水処理部内の電磁波発生部及び超
音波発生部の作用により、水のクラスターは細分化され
て水がおいしくなる。更に、ミネラル溶出セラミック材
よりなる処理水受け１２は浄水池入り口から落下する処
理水が直撃する構造となっているので、落下時の衝撃に
よりＣa²⁺、Ｋ⁺等が効率良く溶出し、かつこの衝撃によ
り水のクラスターが細分化されて水のおいしさが増す構
成となっている。

【００３２】尚、電磁波発生部及び超音波発生部のいず
れか一方のみを用いて水のクラスターを細分化すること
もできる。本実施例においてはクラスターを細分化する
効果を高めるためにこれらを併用した。

【００３３】更に、浄水池１５の出水口または濾過池６
の出水口において後苛性（アルカリ剤）１４を投入する
ことにより水のpＨを７〜８の適値に調整し、同様に浄
水池１５の出水口または濾過池６の出水口においてイオ
ン交換処理装置１６を設置してイオン制御を行った後に
送排水を行う。

【００３４】本実施例においてはポリ塩化アルミニウム
を含有する硫酸バンドやパックからなる凝集剤３中のＳ
Ｏ₄ ^2-濃度を必要最低限に抑制して処理水中のＳＯ₄ ^2-を
２０mg／l以下に抑制する。この際、凝集剤の投入量の
制御を併用することにより効果的にＳＯ₄ ^2-の制御を行
うこともできる。

【００３５】またイオン交換処理装置でイオン交換を行
うことによりＳＯ₄ ^2-、Ｃl^-の濃度を低下させている。
従って、水の味を悪くするＳＯ₄ ^2-、及びアルツハイマ
ー型痴呆症の原因の一つと言われているＡl³⁺をそれぞ
れ低減することができる。

【００３６】また、濾過された水が必ず接触通過する濾
過池の下部集水装置７、管部８、整流口９、及び処理水
受け１２等の材質をミネラル溶出セラミックとしている
ので、Ｃa²⁺の溶出量が多いうえ、処理水とセラミック
の接触を付加エネルギーなしに行うことができる。

【００３７】更に、処理水のpＨを７〜８の適値に調整
しているので、本実施例により得られる飲料水は酸性の
体内をアルカリ性に調整する機能を持ち、健康にも良
い。

【００３８】尚、整流壁９は複数個設置することが好ま
しく、また濾過池６側を高くして浄水池１５側へ近付く
につれて漸次低くなる構成とすると水流を整える効果が
大きくなってより好適である。

【００３９】本実施例においては上記水路部９内にて電
磁波及び超音波を作用させているので特別な反応槽を設
ける必要もなく、コスト面でも有利である。

【００４０】また、本実施例においてはセラミック材と
してＣa²⁺、Ｋ⁺を溶出するものを選択したが、水をおい
しくしまた健康によい種々のミネラル成分等を溶出する
素材を選択することで、より高度の浄水処理を行うこと
も可能であり、また遠赤外線は水のクラスターを細分化
するので、遠赤外線を放出するセラミックを用いること
で一層水をおいしくすることもできる。

【００４１】更に、イオン交換体としてＳＯ₄ ^2-、Ｃl^-
を吸収してＣa²⁺、Ｋ⁺を溶出するものを選択したが、イ
オン交換体はこれに限られるものではなく、水のおいし
さや人体の健康を損なう成分を吸収し、おいしさや健康
を向上する成分を溶出するものであれば良い。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る浄水処理方法によれば、処理水の水路にミネラル
溶出セラミックで形成された整流板を配置して水中のミ
ネラル成分濃度を高くしている。従って、特別な処理槽
を設置する必要がなく、容易にかつ低コストに水をおい
しくすることができる。

【００４３】また、上記水路内に電磁波発生部を設け、
処理水に電磁波照射を行うことにより、水のクラスター
が細分化されるとともに水の分子集団内に閉じ込められ
ているカルキ等の臭気成分が追い出されるので、水のお
いしさが一層向上する。

【００４４】さらに、上記濾過された水が必ず接触通過
する水路部の少なくとも一部の材質をセラミックとする
と、Ｃa²⁺の溶出量が多いうえ、付加エネルギーを用い
ないで、処理水とセラミックとの接触が可能であるか
ら、コスト面でも有利となる。

【００４５】そして、水路部の素材にセラミックを用
い、更にイオン交換体を設置することにより、Ｋ⁺、Ｃa
²⁺等のミネラル分濃度が高くなって、得られる飲料水は
健康に良く、かつおいしいものとなる。

【００４６】また、上記イオン交換体はイオン交換によ
りＣl^-及びＳＯ₄ ^2-等の酸化イオウイオンを吸収する。
さらに、凝集剤中のＳＯ₄ ^2-濃度を低くして処理水中の
ＳＯ₄ ^2-濃度が２０mg/l以下となるよう制御することも
できる。従って、通常の浄水処理では除去が非常に難し
いＳＯ₄ ^2-を除去してその濃度を低く抑えることができ
る。

【００４７】この際、アルツハイマー型老人性痴呆症の
原因といわれる、凝集剤に含有されているＡl³⁺濃度も
低減されるので、健康上非常に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る浄水装置の説明図。

【図２】セラミック整流板の説明図。

【図３】イオン交換装置の説明図。

【符号の説明】

４…凝集沈澱処理部 ６…濾過池 ９…整流壁 １０…電磁波発生部 １１…超音波発生部 １２…処理水受け １３…水路 １７…流通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２ Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２Ｐ ５０２Ｑ ５０２Ｌ ５０３ ５０３Ａ ５０４ ５０４Ｅ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原水に注入された凝集剤によって固液分
   離する凝集沈澱池と、この沈澱池の出水を濾過する濾過
   池と、この濾過池の出水を浄水する浄水池とを備えた浄
   水処理装置において、 前記濾過池と浄水池間の水路の一部に水のクラスタを細
   分化する超音波発生部もしくは電磁波発生部を設けたこ
   とを特徴とする浄水処理装置。