JP6680974B2 - 水処理装置、水処理管理システム、及び水処理管理方法 - Google Patents

Description

本件は、水処理装置、水処理管理システム、及び水処理管理方法に関する。

水処理が行われる浄水場などの場合、沈殿槽、濾過槽、脱臭・吸着槽、殺菌槽など様々なプロセスを経て清水を得ているが、これらのプロセスは、大別すると前処理と最終処理とに分けられる。最終処理プロセスは、前処理で除去できない特化された不純物を除去し、求められる水質を実現するプロセスである。

最終処理プロセスには、一般的には膜処理が利用される場合が多い。膜処理では、膜目の大きさに応じて精密ろ過膜（ＭＦ）、限外ろ過膜（ＵＦ）、ナノろ過膜（ＮＦ）、逆浸透膜（ＲＯ）などがある。

ＲＯ膜を用いれば、純水の製造も可能であるが、膜目が詰まりやすく、交換コストが大きくなるという問題がある。また、高圧を必要とするためランニングコストが増大するという問題がある。また、処理水の少なくとも４０％程度は、汚染物質が濃縮された排水となり、環境への脅威となる。

膜目の大きなＭＦ膜などを利用する場合には、耐久性の高いセラミックス製の膜素材を利用できるなどのメリットがあるが、菌類、ウイルス、臭気物質などが除去できない場合があり、活性炭などとの併用が必要となる場合が多く、交換コストが増大するという問題がある。

近年、水浄化において、菌類、ウイルス、臭気物質などの除去に有効な手段として、光触媒が使用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
これらの技術では、光触媒粒子によりフィルターの目詰りが起こりやすいため、フィルターの掃除、交換などのメンテナンス頻度が高くなるという問題がある。また、目詰まりを避けるため、光触媒を薄膜化して基材に固定する方法も考えられているが、粒子のまま使用する場合に比べ、表面積が極端に小さくなるため、効率が著しく低下する。

特開２０００−２１０６８４号公報 特開２０００−３１７４７３号公報 特開２００２−０２８６４４号公報

本件は、光触媒粒子を使用しつつもメンテナンスの負担が小さい水処理装置を提供すること、前記水処理装置を備える水処理管理システムを提供すること、及び前記水処理装置を利用した水処理管理方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段としては、後述する付記に記載した通りである。即ち、
開示の水処理装置は、
光触媒粒子と、
導入口を有し前記光触媒粒子を収容する筒形の容器と、
前記容器の側壁に配され、前記導入口から導入した水を前記容器の内部から外部へ通過させることが可能なフィルターと、
前記容器の内部に光を照射可能な光源とを有する。

開示の水処理管理システムは、
水処理装置と、
前記水処理装置の運転状況データを収集し、前記運転状況データに基づいて前記水処理装置の運転を管理する運転管理装置に、前記運転状況データを送信するデータ収集装置と、
を有する水処理管理システムであって、
前記水処理装置が、光触媒粒子と、導入口を有し前記光触媒粒子を収容する筒形の容器と、前記容器の側壁に配され、前記導入口から導入した水を前記容器の内部から外部へ通過させることが可能なフィルターと、前記容器の内部に光を照射可能な光源と、前記容器の前記導入口から前記容器内に導入される水の前処理を行う前処理部材と、を有する。

開示の水処理管理方法は、
水処理装置の運転状況データを収集するデータ収集装置から、前記水処理装置の運転を管理する運転管理装置に前記運転状況データを送信し、前記運転管理装置が前記運転状況データに基づいて前記水処理装置の運転を管理することを含む水処理管理方法であって、
前記水処理装置が、光触媒粒子と、導入口を有し前記光触媒粒子を収容する筒形の容器と、前記容器の側壁に配され、前記導入口から導入した水を前記容器の内部から外部へ通過させることが可能なフィルターと、前記容器の内部に光を照射可能な光源と、前記容器の前記導入口から前記容器内に導入される水の前処理を行う前処理部材と、を有する。

開示の水処理装置によると、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、光触媒粒子を使用しつつもメンテナンスの負担が小さい水処理装置を提供できる。
開示の水処理管理システムによると、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、メンテナンスの負担が小さい水処理管理システムを提供できる。
開示の水処理管理方法によると、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、メンテナンスの負担が小さい水処理管理方法を提供できる。

図１Ａは、水処理部材の一例の断面図である。 図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ断面図である。 図１Ｃは、図１ＡのＢ−Ｂ断面図である。 図１Ｄは、水処理部材の一例の斜視図である。 図２は、水処理部材の他の一例の概略図である。 図３Ａは、水処理部材の他の一例の概略図（上面断面図）である。 図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ断面図である。 図４Ａは、水処理部材の他の一例の概略図（上面断面図）である。 図４Ｂは、図４ＡのＡ−Ａ断面図である。 図５は、水処理装置の一例の概略図である。 図６は、水処理管理システムの一例の概略図である。

（水処理装置）
開示の水処理装置は、光触媒粒子と、容器と、フィルターと、光源とを有し、更に必要に応じて、前処理部材などのその他の部材を有する。

＜光触媒粒子＞
前記光触媒粒子としては、光触媒の粒子であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、紫外線を吸収する半導体物質の粒子などが挙げられる。

前記光触媒粒子の光触媒機能を利用することで、前記水処理装置においては、処理水中の菌類、ウイルス、臭気物質、有機物質などが低減又は除去できる。

前記光触媒は、光の利用効率に優れる点から、バンドギャップが３．１ｅＶ〜３．６ｅＶであることが好ましい。このバンドギャップは、光の波長として３４４ｎｍ〜４００ｎｍに相当する。
バンドギャップとは、バンド構造における電子に占有された最も高いエネルギーバンド（価電子帯）の頂上から、最も低い空のバンド（伝導帯）の底までの間のエネルギーの差を指す。

前記光触媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＴｉＯ_２（酸化チタン）（バンドギャップ３．２ｅＶ）、ＳｒＴｉＯ_３（バンドギャップ３．２ｅＶ）、ＺｎＯ（バンドギャップ３．４ｅＶ）、Ｔｉ−ＣａＨＡＰ（チタンカルシウムハイドロキシアパタイト）（バンドギャップ３．６ｅＶ）、Ｔｉ−ＳｒＨＡＰ（チタンストロンチウムハイドロキシアパタイト）（バンドギャップ３．６ｅＶ）などが挙げられる。
これらの中でも、前記光触媒は、光触媒活性に優れる点から、酸化チタン、チタンアパタイトが好ましい。

前記酸化チタンとしては、アナターゼ型酸化チタンが好ましい。

前記チタンアパタイトとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、チタンと、アルカリ土類金属とを含有するアパタイトなどが挙げられる。前記アルカリ土類金属としては、例えば、カルシウム、ストロンチウムなどが挙げられる。
前記チタンアパタイトとしては、具体的には、例えば、カルシウムヒドロキシアパタイト〔Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２〕のＣａ原子の一つがＴｉ原子に置き換わったものなどが挙げられる。

なお、前記チタンアパタイトにおけるアルカリ土類金属とチタンとリンとの相互比率は、必ずしも上記組成に完全に合致する必要はない。例えば、Ｘ線回折で結晶相を調べた結果、アパタイト構造を示す回折パターンが得られ、ＸＰＳにより粉体の表面分析を行った結果、チタンアパタイトの金属成分であるアルカリ土類金属とＴｉとが検出でき、光触媒としての機能を発揮するものであれば、前記チタンアパタイトとして扱うことができる。また、アパタイトはイオン性の強い結晶であり、金属イオンの置換が容易なため、さまざまな元素を含有させることができる。したがって、アルカリ土類、Ｔｉ以外の元素が含まれていても、光触媒機能と、アパタイトの結晶構造とを有していれば、前記チタンアパタイトとして扱うことができる。

前記光触媒は、可視光を吸収する光触媒（いわゆる、可視光応答型光触媒）であってもよい。
そのような光触媒のバンドギャップとしては、２．５ｅＶ〜３．０ｅＶであることが好ましい。このバンドギャップは、光の波長として４１３ｎｍ〜４９６ｎｍに相当する。
そのような光触媒としては、例えば、ＷＯ_３（酸化タングステン）（バンドギャップ２．８ｅＶ）、ＢｉＶＯ_４（バナジン酸ビスマス）（バンドギャップ２．５ｅＶ）、Ａｇ_３ＰＯ_４（バンドギャップ２．５ｅＶ）、ＴｉＡｇ−ＣａＨＡＰ（チタン銀カルシウムハイドロキシアパタイト）（バンドギャップ２．８ｅＶ）、ＴｉＡｇ−ＳｒＨＡＰ（チタン銀ストロンチウムハイドロキシアパタイト）（バンドギャップ２．８ｅＶ）などが挙げられる。

前記光触媒粒子の平均粒子径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、フィルターの目詰りをより低減できる点から、１μｍ〜５０μｍが好ましく、５μｍ〜２０μｍがより好ましい。
前記チタンアパタイトは、光触媒機能を有しつつ、上記数値範囲の平均粒子径（２次平均粒子径）を有する。そのため、前記光触媒粒子としては、前記チタンアパタイトが特に好ましい。

＜容器＞
前記容器は、前記光触媒粒子を収容する。
前記容器は、導入口を有する。
前記容器は、筒形である。前記筒形としては、例えば、円筒形などが挙げられる。ここで、円筒形とは、軸方向に直交する任意の断面が、全て同一形状、面積である必要はなく、例えば、後述する図２に示すように、中央部から端部に向かうにしたがって軸方向に直交する断面の面積が次第に小さくなっていてもよい。
前記容器内においては、処理される水が、前記フィルターの面に沿って流れる。

前記容器に収容される前記光触媒粒子の量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。

前記容器の壁は、前記容器内部に面し、前記光源から照射される光を反射する光反射部を有していることが好ましい。そうすることにより、前記光源から照射される光が前記光反射部で反射して、前記容器内の前記光触媒粒子により多くの光が照射される。その結果、前記光触媒粒子による水の処理効率が向上する。
前記光反射部としては、例えば、光反射膜などが挙げられる。例えば、前記容器の壁に前記光反射膜を配していてもよいし、前記容器の壁自体が、光反射部材で構成されていてもよい。
前記光反射部の材質としては、例えば、アルミニウムなどが挙げられる。

前記容器の容量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。

処理される水としては、前記光触媒粒子の光触媒機能を利用して水質を改善することができる水であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、プールの水、河川水、地下水、洗浄後の廃液などが挙げられる。

前記導入口は、前記容器内へ導入される水を前記容器の側壁に沿って流すように前記容器内に設けられていることが好ましい。また、前記導入口は、前記容器内へ導入される水に前記容器内の旋回流を生じさせるように、前記容器内に設けられていることが好ましい。
更に、前記容器は、前記導入口を２つ有し、前記２つの導入口が前記容器の軸方向の両端にそれぞれ設けられていることが好ましい。更には、前記２つの導入口は、前記２つの導入口から前記容器内へそれぞれ導入される水流によってそれぞれ生じる前記容器内の旋回流が同方向になるように、前記容器内に設けられていることがより好ましい。

＜フィルター＞
前記フィルターは、前記容器の側壁に配される。
前記フィルターとしては、前記導入口から導入した水を前記容器の内部から外部へ通過させることが可能なフィルターであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記光触媒粒子による目詰りをより低減できる点で、精密ろ過膜、限外ろ過膜が好ましい。

前記精密ろ過膜は、孔の大きさが概ね５０ｎｍ〜１０μｍの膜を指す。
前記限外ろ過膜は、前記精密ろ過膜よりも小さい孔を有する膜を差し、孔の大きさが概ね２ｎｍ〜０．１μｍの膜を指す。

前記フィルターの大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。

＜光源＞
前記光源としては、光を発する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、蛍光灯（例えば、ブラックライト）、白熱電灯、メタルハライドランプ、水銀ランプ、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などが挙げられる。
前記光源が発する光としては、例えば、２９０ｎｍ〜３９０ｎｍの紫外線を含むことが好ましい。
前記光源は、前記容器の内部に光を照射可能である。

前記光源の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、球状、棒状、などが挙げられる。

ここで、開示の水処理部材の一例を図を用いて説明する。
図１Ａ〜図１Ｄは、水処理部材の一例の概略図である。
図１Ａは、水処理部材の一例の断面図である。
図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ断面図である。
図１Ｃは、図１ＡのＢ−Ｂ断面図である。
図１Ｄは、水処理部材の一例の斜視図である。
図１Ａ〜図１Ｃの水処理部材１は、光触媒粒子２と、容器３と、フィルター４と、光源５とを有する。なお、本明細書において、光触媒粒子と、容器と、フィルターと、光源との組合せを水処理部材と称することがある。
光触媒粒子２は、容器３に収容されている。
容器３は、円筒形であり、１つの円筒体により構成されている。容器３は、筒状の側壁３Ａと、容器３の軸方向の両端にそれぞれ設けられ円筒形の容器３の閉端となる蓋部３Ｂと、処理水を容器３内に導入する導入口３Ｃとを有する。
フィルター４は、円筒形の容器３の軸方向の中央部の側壁３Ａに配されている。
光源５は、棒状であり、円筒形の容器３の軸に配されている。
容器３において、導入口３Ｃは、図１Ａに示すように、容器３の軸方向の両端にそれぞれ設けられている。また、導入口３Ｃは、図１Ｃに示すように、処理水を容器３の側壁３Ａに沿って流すように設けられている。具体的には、導入口３Ｃは、導入口３Ｃから容器３内の導入される処理水が、容器３の軸方向の両端のそれぞれにおいて、筒状の側壁３Ａの接線方向に流れるように設けられている。

図１Ａ〜図１Ｄに示す水処理部材１では、処理水は、容器３内において「矢印」で示すような流れを生じる。すなわち、処理水は、容器３内において、容器３の側壁３Ａ及びフィルター４の面に沿って流れる。この流れは、いわゆる旋回流（サイクロン流）である。そして、処理水は、フィルター４の面に沿って流れるため、処理水に分散している光触媒粒子２も、フィルターの面に沿って流れる。その結果、フィルター４は、光触媒粒子２による目詰りを起こしにくくなる。
一方、容器３内には、光触媒粒子２が収容されており、また、光触媒粒子２に光が照射できるように光源５が配されているため、光触媒粒子２の光触媒機能により、処理水中の菌類、ウイルス、臭気物質、有機物質などが低減又は除去できる。
光触媒粒子２によって処理された処理水は、フィルター４を通じて、容器３の内部から外部に排出される。
また、図１Ａ〜図１Ｄに示す水処理部材１では、円筒形の容器の両端に導入口を有しているため、同じ回転方向の２つの旋回流が容器のそれぞれの端部から中央部に向かって生じ、中央部で重なる。そのため、旋回流の流れが乱れにくく、フィルターの面に沿った流れを安定して形成できる。

図２は、水処理部材の他の一例の概略図である。
図２に示す水処理部材は、図１Ａ〜図１Ｄに示す水処理部材と以下の点で異なるものの、それ以外は同じ構成である。
図１Ａ〜図１Ｄに示す水処理部材１は、円筒形の軸方向に直交する任意の断面において、同一面積である。一方、図２に示す水処理部材１は、円筒形であり、中央部においては軸方向に直交する任意の断面において同一面積であるが、中央部の端から容器の端部に向かうにしたがって軸方向に直交する断面の面積が次第に小さくなっている。

図３Ａ及び図３Ｂは、水処理部材の他の一例の概略図である。
図３Ａは、上面断面図であり、図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ断面図である。
図３Ａ及び図３Ｂの水処理部材の容器は、２つの円筒体により構成されており、同一軸を有する２つの円筒体による外側壁と内側壁とを有する二重円筒形（いわゆるドーナツ型）である。
容器は更に、外側壁及び内側壁とともに処理水を収容する空間を構成する蓋部３Ｂを有する。
容器は更に、処理水を容器内に導入する導入口３Ｃを有する。
外側壁は、フィルター４により構成されており、内側壁は、光源５を有している。光源５は、例えば、チップ状のＬＥＤランプが帯状に配されて構成されている。
二重円筒形の軸方向に直交し、かつ処理水が収容される容器内の空間の断面形状は、図３Ｂに示すように略矩形である。
導入口３Ｃは、蓋部３Ｂに配されている。蓋部３Ｂは、光反射部材で構成されている。
容器内には、光触媒粒子が収容されている。

図３Ａ及び図３Ｂで示す水処理部材では、処理水は、容器内において「矢印」で示すような流れを生じる。すなわち、処理水は、二重円筒形の容器内において、側壁（外側壁；フィルター４、及び内側壁）に沿って流れる。この流れは、いわゆる旋回流（サイクロン流）である。そして、処理水は、フィルター４の面に沿って流れるため、処理水に分散している光触媒粒子も、フィルターの面に沿って流れる。その結果、フィルター４は、光触媒粒子による目詰りを起こしにくくなる。
なお、図３Ａ及び図３Ｂで示す水処理部材では、二重円筒形をしている。そのため、処理水は、容器内を外側壁、及び内側壁に沿って、一方向に流れる。したがって、処理水を容器内に導入する際に、工夫を要さずに、旋回流を生じさせることができる。
容器内には、光触媒粒子が収容されており、また、光触媒粒子に光が照射できるように光源５が配されているため、光触媒粒子の光触媒機能により、処理水中の菌類、ウイルス、臭気物質、有機物質などが低減又は除去できる。
光触媒粒子によって処理された処理水は、フィルター４を通じて、容器の内部から外部に排出される。
また、蓋部３Ｂが光反射部材により構成されているため、容器内の光触媒粒子により多くの光が照射され、水処理の効率が高くなる。

図４Ａ及び図４Ｂは、水処理部材の他の一例の概略図である。
図４Ａは、上面断面図であり、図４Ｂは、図４ＡのＡ−Ａ断面図である。
図４Ａ及び図４Ｂの水処理部材の容器は、２つの円筒体により構成されており、同一軸を有する２つの円筒体による外側壁と内側壁とを有する二重円筒形である。
容器は更に、外側壁及び内側壁とともに処理水を収容する空間を構成する蓋部３Ｂを有する。
容器は更に、処理水を容器内に導入する導入口３Ｃを有する。
外側壁は、光源５を有しており、内側壁は、フィルター４により構成されている。光源５は、例えば、チップ状のＬＥＤランプが帯状に配されて構成されている。
二重円筒形の軸方向に直交し、かつ処理水が収容される容器内の空間の断面形状は、図４Ｂに示すように略矩形である。
導入口３Ｃは、蓋部３Ｂに配されている。蓋部３Ｂは、光反射部材で構成されている。
容器内には、光触媒粒子が収容されている。

図４Ａ及び図４Ｂで示す水処理部材では、処理水は、容器内において「矢印」で示すような流れを生じる。すなわち、処理水は、二重円筒形の容器内において、側壁（外側壁、及び内側壁；フィルター４）に沿って流れる。この流れは、いわゆる旋回流（サイクロン流）である。そして、処理水は、フィルター４の面に沿って流れるため、処理水に分散している光触媒粒子も、フィルターの面に沿って流れる。その結果、フィルター４は、光触媒粒子による目詰りを起こしにくくなる。
なお、図４Ａ及び図４Ｂで示す水処理部材では、二重円筒形をしている。そのため、処理水は、容器内を外側壁、及び内側壁に沿って、一方向に流れる。したがって、処理水を容器内に導入する際に、工夫を要さずに、旋回流を生じさせることができる。
容器内には、光触媒粒子が収容されており、また、光触媒粒子に光が照射できるように光源５が配されているため、光触媒粒子の光触媒機能により、処理水中の菌類、ウイルス、臭気物質、有機物質などが低減又は除去できる。
光触媒粒子によって処理された処理水は、フィルター４を通じて、容器の内部から外部に排出される。その際、フィルター４が内側壁を構成しているため、フィルター４を通過した処理水は、容器内から二重円筒形の軸方向に排出される。このような構成であると、排出された処理水を回収し易い利点がある。
また、蓋部３Ｂが光反射部材により構成されているため、容器内の光触媒粒子により多くの光が照射され、水処理の効率が高くなる。

＜前処理部材＞
前記前処理部材は、前記容器の前記導入口から前記容器内に導入される水（処理水）の前処理を行うための部材である。すなわち、前記前処理部材は、前記容器よりも処理水の流れの上流側に配される。
前記前処理としては、例えば、前記処理水中を浮遊している浮遊物質（ＳＳ；Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｓｏｌｉｄ）の除去を行う処理や、金属イオンを除去する処理などが挙げられる。なお、ここでの「除去」とは、処理水中から完全に除去されることのみを意味するものではなく、前記水処理部材の動作の妨げにならない程度に、前記処理水中の被処理物質の濃度を低下させることも含む。

前記ＳＳの除去方法としては、例えば、固液分離処理などが挙げられる。前記固液分離処理は、例えば、処理水を収容した容器中に凝集剤を添加することにより行うことができる。そのため、前記ＳＳの除去を行う前記前処理部材は、例えば、処理水を収容する容器と、前記容器に凝集剤を添加する凝集剤添加部とを有する。

前記水処理部材の容器内に収容される光触媒粒子が、チタンアパタイト粒子の場合、前記前処理部材では、処理水中の金属イオンの除去を行うことが好ましい。処理水中に金属イオンが存在していると、チタンアパタイトの光触媒機能が低下することがあるためである。特に、鉄イオン、マンガンイオンを除去することが好ましい。
前記金属イオンの除去方法としては、例えば、金属イオン吸着剤を用いて金属イオンを除去する方法が挙げられる。前記金属イオン吸着剤としては、例えば、イオン交換樹脂などが挙げられる。前記イオン交換樹脂としては、例えば、強酸性陽イオン交換樹脂などが挙げられる。前記イオン交換樹脂を用いる場合は、前記イオン交換樹脂を有するフィルターに前記処理水を通過させることで前記金属イオンの除去を行うこともできる。
前記金属イオンの除去を行う前記前処理部材は、例えば、処理水を収容する容器と、前記容器内に金属イオン吸着剤（例えば、金属イオン吸着剤を有するフィルター）とを有する。

ここで、開示の水処理装置の一例を図を用いて説明する。
図５は、水処理装置の一例の概略図である。
図５に示す水処理装置は、前処理部材５１と、複数の水処理部材１と、回収槽１１と、貯水槽６１と、配管７１と、配管８１と、バルブ９１と、バルブ９２とを備える。水処理部材１は、図２に示す構成の水処理部材であり、その詳細は、例えば、図１Ａ〜図１Ｄの説明において前述したとおりである。
前処理部材５１と、水処理部材１とは、配管７１により接続されている。
複数の水処理部材１は、並列で配されており、各水処理部材１から排出された処理水は、回収槽１１に回収され、貯水槽６１に送られる。
前処理部材５１と、水処理部材１との間にはバルブ９１が設けられており、また、回収槽１１と、貯水槽６１との間にはバルブ９２が設けられている。バルブ９１と、バルブ９２との間には配管８１が設けられている。

前処理部材５１に入った処理水は、前処理部材５１において、ＳＳ除去、金属イオン除去などの前処理に供される。前処理が終了した処理水は、配管７１を介して複数の水処理部材１に分散して送られる。水処理部材１では、光触媒粒子の光触媒機能を利用して、処理水中の菌類、ウイルス、臭気物質、有機物質などが低減又は除去される。水処理部材１での処理が終わった処理水は、回収槽１１に回収され、貯水槽６１に送られる。処理が終わり貯水槽６１に一定量貯まった処理後の水は、水処理装置の用途に応じて、その後の利用又は排水に供される。
また、回収槽１１において、水処理部材１による処理が終えた後の処理水の水質をモニタリングして、要求される水質に達していない場合には、バルブ９２と、配管８１と、バルブ９１とを用いて水処理部材１と、回収槽１１との間を循環させて、要求される水質に達するまで水処理部材１による処理を継続することもできる。

前記水処理装置は、光触媒粒子を使用しつつもフィルターの目詰りが起こりにくい。そのため、メンテナンスの負担が小さい。

（水処理管理システム、及び水処理管理方法）
開示の水処理管理システムは、開示の前記水処理装置と、データ収集装置とを有し、更に必要に応じてその他の部材を有する。

開示の水処理管理方法は、データ収集装置から、運転管理装置に運転状況データを送信し、前記運転管理装置が前記運転状況データに基づいて開示の前記水処理装置の運転を管理することを含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。

＜データ収集装置＞
前記データ収集装置は、前記水処理装置の運転状況データを収集する。前記運転状況データの収集は、逐次であってもよいし、一定の時間毎であってもよい。
前記データ収集装置は、前記運転管理装置に、前記運転状況データを送信する。前記運転状況データの送信は、逐次であってもよいし、一定の時間毎であってもよい。

前記運転状況データとしては、処理水の水質に関するデータ、処理水の量に関するデータ、前記水処理処置の使用電力に関するデータなどが挙げられる。

＜運転管理装置＞
前記運転管理装置は、前記運転状況データに基づいて、前記水処理装置の運転を管理する装置である。
前記運転管理装置は、複数の前記データ収集装置から複数の前記水処理装置の運転状況データを受信して、前記運転管理装置が、複数の前記水処理装置の運転を管理してもよい。

開示の水処理管理システム及び水処理管理方法の一例を図を用いて説明する。
図６に水処理管理システムの一例の概略図を示す。
図６の水処理管理システムは、水処理装置１００と、データ収集装置２００とを有する。
水処理装置１００は、処理水貯蔵槽４１と、第１前処理槽５１Ａと、第２前処理槽５１Ｂと、水処理部材１と、貯水槽６１と、処理水を送水するポンプ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅとを有する。
処理水貯蔵槽４１は、処理前の処理水を一旦貯蔵するための槽である。
貯水槽６１は、処理後の水を一旦貯蔵するための槽である。
第１前処理槽５１Ａは、処理水中の浮遊物質（ＳＳ）を固液分離処理により除去するための槽である。
第２前処理槽５１Ｂは、処理水中の金属イオンを除去するための槽である。
水処理部材１の容器内には、光触媒粒子であるチタンアパタイト粒子が収容されている。

水処理装置１００の処理水貯蔵槽４１、第１前処理槽５１Ａ、第２前処理槽５１Ｂ、水処理部材１、並びに貯水槽６１、ポンプ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、及び１０Ｅは、それぞれ、所定の運転状況データをデータ収集装置２００に送ることができるようになっている。各部材とデータ収集装置２００との間のデータの送受信方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、有線で行われてもよいし、無線で行われてもよい。
例えば、データ収集装置２００は、各ポンプ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、及び１０Ｅの使用電力、各ポンプのモーターの回転数などの各ポンプの運転に関するデータを収集する。
また、データ収集装置２００は、処理水貯蔵槽４１内、及び貯水槽６１内の処理水の水質、水位などの各槽の運転に関するデータを収集する。
また、データ収集装置２００は、水処理装置１００の各部材から収集した運転状況データを運転管理装置３００に送信する。

運転管理装置３００は、水処理装置１００及びデータ収集装置２００とは離れた場所に設置されていてもよい。
例えば、水処理装置１００が、都道府県が管理する浄水場であり、散在する複数の水処理装置１００を一の運転管理装置３００で管理する場合、運転管理装置３００は、各水処理装置１００とは離れた、都道府県の庁舎に設置されていてもよいし、複数の水処理装置１００の一の水処理装置１００が設置された敷地内に設置されていてもよい。

水処理装置１００では、ポンプ１０Ａにより処理水を処理水貯蔵槽４１に送る。処理水貯蔵槽４１に一定量の処理水が貯蔵されたら、処理水は、ポンプ１０Ｂ、ポンプ１０Ｃ、及びポンプ１０Ｄを用いて、第１前処理槽５１Ａ、第２前処理槽５１Ｂ、及び水処理部材１に順次送られる。
処理水は、水処理部材１に送られる前に、前処理部材において前処理が行われる。図６の水処理装置１００では、第１前処理槽５１Ａにおいて、処理水中の浮遊物質（ＳＳ）が固液分離処理により除去される。また、第２前処理槽５１Ｂにおいて、処理水中の金属イオンが除去される。
水処理装置１００では、水処理部材１の容器内で光触媒粒子であるチタンアパタイト粒子による光触媒機能を利用して、処理水中の菌類、ウイルス、臭気物質、有機物質などが低減又は除去される。

水処理部材１で処理された処理水は、貯水槽６１に送られる。水質に問題ないレベルまで処理された処理水は、ポンプ１０Ｅを用いて、水処理装置１００の用途に応じて、その後の利用又は排水に供される。

ここで、処理水貯蔵槽４１及び貯水槽６１には、槽内の水質、及び水位を測定する測定装置が備えられており、それら測定装置で取得された水質データ、及び水位データは、データ収集装置２００に送られる。水質の測定装置としては、例えば、濁度計、ＢＯＤ（生物化学的酸素消費量）測定装置、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）測定装置などが挙げられる。水位の測定装置としては、例えば、水位計などが挙げられる。
また、各ポンプ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、及び１０Ｅは、使用電力、各ポンプのモーターの回転数などの各ポンプの運転に関するデータを取得できるようになっており、各データは、データ収集装置２００に送られる。

データ収集装置２００で収集されたそれらのデータ（運転状況データ）は、遠隔地にある運転管理装置３００に送信される。送信方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、有線で行われてもよいし、無線で行われてもよい。送信方法としては、例えば、インターネット通信、電話回線などを利用した送信が挙げられる。
データ収集装置２００には、例えば、所定のソフトを備えたコンピュータなどが用いられる。

運転状況データを受信した運転管理装置３００は、予め設定された条件に照らした運転条件、又は状況に応じた最適な運転条件を、水処理装置１００にフィードバックする。
フィードバックされる運転条件としては、例えば、以下の様な運転条件が挙げられる。
（１）処理水貯蔵槽４１に貯蔵された処理水の水質がさほど悪くないことが処理水貯蔵槽４１の水質データから判断された場合には、各ポンプのモーターの回転数を上げる。そうすることで、水処理の速度を上げることができる。
（２）処理水の処理量が少なくてよい場合には、各ポンプの使用電力が最適になるようにモーターの回転数を調整する。そうすることで、省電力化を行うことができる。
（３）電力使用量の多い時間帯には処理量を少なくし、電力使用量が少ない時間帯に処理量を多くする。そうすることで、電力ピークシフトに協力することができる。
（４）貯水槽６１内の処理後の水の水質データ、及び水位データを確認し、水質が次工程又は排水に供することができる状態になるまで、貯水槽６１に処理水を貯水するとともに、各ポンプ１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄのモーターの回転数を調整して、処理状況を最適化する。そうすうことで、基準を満たさない水質の水を次工程又は排水に供することを避けることができる。
運転管理装置３００には、例えば、所定のソフトを備えたコンピュータなどが用いられる。

前記水処理管理システム、及び前記水処理管理方法は、例えば、河川や地下水を浄化して使用する浄水場、車を洗車する洗車場、工場の廃液処理装置などに好適に適用することができる。

前記水処理管理システム、及び前記水処理管理方法を洗車場に適用する場合には、例えば、電力会社と、夜間の使用電力料金を安くする契約をしておき、日中は、洗車機から生じた処理水を、処理水貯蔵槽４１に貯蔵可能な量まで貯蔵する状態で、水処理装置を運転し、又は運転せず、使用電力料金が安くなる夜間に、処理水貯蔵槽４１に貯蔵された処理水を処理することで、使用電力料金を低く抑えることができる。

前記水処理管理システム及び前記水処理管理方法は、光触媒粒子を使用しつつもフィルターの目詰りが起こりにくい水処理部材を備えた水処理装置を用いている。そのため、メンテナンスの負担が小さい。

以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
光触媒粒子と、
導入口を有し前記光触媒粒子を収容する筒形の容器と、
前記容器の側壁に配され、前記導入口から導入した水を前記容器の内部から外部へ通過させることが可能なフィルターと、
前記容器の内部に光を照射可能な光源とを有することを特徴とする水処理装置。
（付記２）
前記導入口は、前記容器内へ導入される水を前記容器の側壁に沿って流すように前記容器内に設けられている付記１に記載の水処理装置。
（付記３）
前記導入口は、前記容器内へ導入される水に前記容器内の旋回流を生じさせるように、前記容器内に設けられている付記２に記載の水処理装置。
（付記４）
前記容器が、円筒形を有する、付記１から３のいずれかに記載の水処理装置。
（付記５）
前記導入口を２つ有し、前記２つの導入口が前記容器の軸方向の両端にそれぞれ設けられている付記２から４のいずれかに記載の水処理装置。
（付記６）
前記２つの導入口は、前記２つの導入口から前記容器内へそれぞれ導入される水流によってそれぞれ生じる前記容器内の旋回流が同方向になるように、前記容器内に設けられている、付記５に記載の水処理装置。
（付記７）
前記光源が、前記容器の軸に配されている付記１から６のいずれかに記載の水処理装置。
（付記８）
前記容器が、２つの円筒体により構成され、前記２つの円筒体による外側壁と内側壁とを有する二重円筒形であり、
前記外側壁と前記内側壁との間の空間に、前記光触媒粒子が収容され、
前記フィルターが、前記外側壁及び前記内側壁の少なくともいずれかに配されている付記１から４のいずれかに記載の水処理装置。
（付記９）
前記外側壁に前記光源が配され、
前記内側壁に前記フィルターが配されている付記８に記載の水処理装置。
（付記１０）
前記光触媒粒子が、チタンアパタイト粒子である付記１から９のいずれかに記載の水処理装置。
（付記１１）
前記フィルターが、精密ろ過膜及び限外ろ過膜のいずれかである付記１から１０のいずれかに記載の水処理装置。
（付記１２）
更に、前記容器の前記導入口から前記容器内に導入される水の前処理を行う前処理部材を有する付記１から１１のいずれかに記載の水処理装置。
（付記１３）
前記前処理部材が、前記水中の金属イオンの除去を行う付記１２に記載の水処理装置。
（付記１４）
水処理装置と、
前記水処理装置の運転状況データを収集し、前記運転状況データに基づいて前記水処理装置の運転を管理する運転管理装置に、前記運転状況データを送信するデータ収集装置と、
を有する水処理管理システムであって、
前記水処理装置が、光触媒粒子と、導入口を有し前記光触媒粒子を収容する筒形の容器と、前記容器の側壁に配され、前記導入口から導入した水を前記容器の内部から外部へ通過させることが可能なフィルターと、前記容器の内部に光を照射可能な光源と、前記容器の前記導入口から前記容器内に導入される水の前処理を行う前処理部材と、を有する、
ことを特徴する水処理管理システム。
（付記１５）
前記運転状況データが、処理される水の水質に関するデータを含む付記１４に記載の水質管理システム。
（付記１６）
水処理装置の運転状況データを収集するデータ収集装置から、前記水処理装置の運転を管理する運転管理装置に前記運転状況データを送信し、前記運転管理装置が前記運転状況データに基づいて前記水処理装置の運転を管理することを含む水処理管理方法であって、
前記水処理装置が、光触媒粒子と、導入口を有し前記光触媒粒子を収容する筒形の容器と、前記容器の側壁に配され、前記導入口から導入した水を前記容器の内部から外部へ通過させることが可能なフィルターと、前記容器の内部に光を照射可能な光源と、前記容器の前記導入口から前記容器内に導入される水の前処理を行う前処理部材と、を有する、
ことを特徴する水処理管理方法。
（付記１７）
前記運転状況データが、処理される水の水質に関するデータを含む付記１５に記載の水処理管理方法。
（付記１８）
前記運転管理装置が、複数の前記データ収集装置から複数の前記水処理装置の運転状況データを受信して、前記運転管理装置が、複数の前記水処理装置の運転を管理する付記１６から１７のいずれかに記載の水処理管理方法。

１ 水処理部材
２ 光触媒粒子
３ 容器
３Ａ 側壁
３Ｂ 蓋部
３Ｃ 導入口
４ フィルター
５ 光源
１０Ａ ポンプ
１０Ｂ ポンプ
１０Ｃ ポンプ
１０Ｄ ポンプ
１０Ｅ ポンプ
１１ 回収槽
４１ 処理水貯蔵槽
５１ 前処理部材
５１Ａ 第１前処理槽
５１Ｂ 第２前処理槽
６１ 貯水槽
７１ 配管
８１ 配管
９１ バルブ
９２ バルブ
１００ 水処理装置
２００ データ収集装置
３００ 運転管理装置

Claims (12)

1. 光触媒粒子と、
   ２つの導入口を有し前記光触媒粒子を収容する筒形の容器と、
   前記容器の側壁に配され、前記２つの導入口から導入された水を前記容器の内部から外部へ通過させることが可能なフィルターと、
   前記容器の内部に光を照射可能な光源とを有し、
   前記２つの導入口は、前記容器の軸方向の両端にそれぞれ設けられており、
   更に、前記２つの導入口は、前記容器内へ導入される水を前記容器の側壁に沿って流すように、設けられており、かつ前記２つの導入口から前記容器内へそれぞれ導入される水流によってそれぞれ生じる前記容器内の旋回流が同方向になるように、前記容器内に設けられていることを特徴とする水処理装置。
2. 前記容器が、円筒形を有する、請求項１に記載の水処理装置。
3. 前記光源が、前記容器の軸に配されている請求項１から２のいずれかに記載の水処理装置。
4. 前記光触媒粒子が、チタンアパタイト粒子である請求項１から３のいずれかに記載の水処理装置。
5. 前記フィルターが、精密ろ過膜及び限外ろ過膜のいずれかである請求項１から４のいずれかに記載の水処理装置。
6. 更に、前記容器の前記２つの導入口から前記容器内に導入される水の前処理を行う前処理部材を有する請求項１から５のいずれかに記載の水処理装置。
7. 前記前処理部材が、前記水中の金属イオンの除去を行う請求項６に記載の水処理装置。
8. 水処理装置と、
   前記水処理装置の運転状況データを収集し、前記運転状況データに基づいて前記水処理装置の運転を管理する運転管理装置に、前記運転状況データを送信するデータ収集装置と、
   を有する水処理管理システムであって、
   前記水処理装置が、光触媒粒子と、２つの導入口を有し前記光触媒粒子を収容する筒形の容器と、前記容器の側壁に配され、前記２つの導入口から導入された水を前記容器の内部から外部へ通過させることが可能なフィルターと、前記容器の内部に光を照射可能な光源と、前記容器の前記２つの導入口から前記容器内に導入される水の前処理を行う前処理部材と、を有し、前記２つの導入口は、前記容器の軸方向の両端にそれぞれ設けられており、更に、前記２つの導入口は、前記容器内へ導入される水を前記容器の側壁に沿って流すように、設けられており、かつ前記２つの導入口から前記容器内へそれぞれ導入される水流によってそれぞれ生じる前記容器内の旋回流が同方向になるように、前記容器内に設けられている、
   ことを特徴する水処理管理システム。
9. 前記運転状況データが、処理される水の水質に関するデータを含む請求項８に記載の水処理管理システム。
10. 水処理装置の運転状況データを収集するデータ収集装置から、前記水処理装置の運転を管理する運転管理装置に前記運転状況データを送信し、前記運転管理装置が前記運転状況データに基づいて前記水処理装置の運転を管理することを含む水処理管理方法であって、
    前記水処理装置が、光触媒粒子と、２つの導入口を有し前記光触媒粒子を収容する筒形の容器と、前記容器の側壁に配され、前記２つの導入口から導入された水を前記容器の内部から外部へ通過させることが可能なフィルターと、前記容器の内部に光を照射可能な光源と、前記容器の前記２つの導入口から前記容器内に導入される水の前処理を行う前処理部材と、を有し、前記２つの導入口は、前記容器の軸方向の両端にそれぞれ設けられており、更に、前記２つの導入口は、前記容器内へ導入される水を前記容器の側壁に沿って流すように、設けられており、かつ前記２つの導入口から前記容器内へそれぞれ導入される水流によってそれぞれ生じる前記容器内の旋回流が同方向になるように、前記容器内に設けられている、
    ことを特徴する水処理管理方法。
11. 前記運転状況データが、処理される水の水質に関するデータを含む請求項１０に記載の水処理管理方法。
12. 前記運転管理装置が、複数の前記データ収集装置から複数の前記水処理装置の運転状況データを受信して、前記運転管理装置が、複数の前記水処理装置の運転を管理する請求項１０から１１のいずれかに記載の水処理管理方法。