JP2005279614A - 浄水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体がコンパクトであるとともに高純度の浄化水を定常的に提供可能な浄水装置を提供する。
【解決手段】原水タンクＡと、軟水器Ｂと、活性炭モジュールＣと、フィルタモジュールＤと、逆浸透膜モジュールＥとを有する浄化ラインＬ₁を備えた浄水装置１である。非透過水の導電率を測定する導電率測定手段１０と、測定された非透過水の導電率の値に基づき、非透過水の全量のうちの浄化ラインＬ₁のライン外に排出する排出量Ｘ、及び浄化ラインＬ₁に戻す還元量Ｙの量比を制御することが可能な流量制御手段２０とを有する送液ラインＬ₂、並びに、浄化水の一定量を原水タンクＡに戻す、流量調節手段８が配設された循環ラインＬ₆を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は浄水装置に関し、更に詳しくは、装置全体がコンパクトであるとともに高純度の浄化水を定常的に提供可能な浄水装置に関する。

従来、市水をはじめとする原水から医療用、又は一般生活用等の純水（浄化水）を得る装置として、逆浸透膜を含んでなる逆浸透膜モジュールを浄化ラインの構成要素として用いた浄水装置（逆浸透膜浄水装置）が知られており、例えば、薬液調製用、又は人工透析用等の高純度な浄化水を得るために、主として病院等の施設において使用されている。

図６は、従来の浄水装置の一実施形態を模式的に示すフロー図である。図６に示す従来の浄水装置２は、原水タンクＡに貯留された原水をプレフィルタＦ、軟水器Ｂ、活性炭モジュールＣ、及び逆浸透膜モジュールＥの順に導入し、逆浸透膜モジュールＥを透過した透過液（浄化水）を浄化水タンクＧに一旦貯留するといった構成（浄化ラインＬ₁）を有しており、浄化水タンクＧに貯留された浄化水は、用途に応じて適宜採取される。

なお、浄化ラインＬ₁において水が滞留することを防ぐため、継続的に浄化装置２の運転を行うことが好ましい。但し、浄水装置２の運転を継続する限り逆浸透膜モジュールＥを透過しなかった非透過水（濃縮水）は定常的に生成するため、これを浄化ラインＬ₁へと排出する必要がある。しかし、浄化水を必要としない（使用しない）場合であっても常に濃縮水を排出することとなるため、水が無駄になるという問題がある。このため、濃縮水は送液ラインＬ₂を通じてその一部が浄化ラインＬ₁内（系内）へと戻されるとともに、その残部は系外へと排出される。なお、系内に戻される濃縮水の量と、系外に排出される濃縮水の量との比率は、送液ラインＬ₂上に配設された流量制御バルブ２１により調節することができる。しかし、流量制御バルブ２１の開閉による濃縮水排出量の制御は煩雑であることから、排出量制御を簡便に行うことのできるシステムを開発することが求められている。

上述の要求に応えるべく、浄化水の流出配管路と濃縮水の流出配管のそれぞれ配設された流量計で測定された、それぞれの流量の値に連動して自動的にバルブを開閉する機構を備えた浄水装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、図６に示すような浄水装置２は、その構成要素として多数のモジュールを含むものであるために、装置全体が大型になるという問題があった。従って、病院等の医療施設内に設置するには不適当な場合がある。更に、得られた浄化水を浄化水タンクＧ内に貯留したままにしておくと、雑菌等の繁殖やバイオフィルムの形成等に起因する水質汚染が懸念されるために、定期的にメンテナンスを行わなければならないという問題がある。このような問題を解消する関連技術として、浄化水タンクに代えてウルトラフィルタを配設した浄水装置が開示されている（例えば、特許文献２）。しかしながら、ウルトラフィルタの寿命は他のモジュールに比して短く、又高価なものでもあるため、汎用性の面において未だ十分とはいえなかった。

更に、上述した文献において開示された浄水装置をはじめとする種々の浄水装置であっても、近年急速に上昇しつつある浄化水に要求される純度レベルを満足するためには不十分である場合がある。また、汎用性、メンテナンス性の面においても更なる改善を図り、高純度の浄化水を定常的に得ることのできる浄水装置の開発が求められている。
特開２０００−５３００号公報 特開２００１−２９３４７１号公報

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置全体がコンパクトであるとともに高純度の浄化水を定常的に提供可能な浄水装置を提供することにある。

本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、濃縮水の導電率の値に基づいて濃縮水の排出量と還元量とのバランスを制御する流量制御手段を有する特定のラインを設けることによって、高純度の浄化水を無駄なく定常的に提供可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明によれば、以下に示す浄水装置が提供される。

［１］原水タンクと、軟水器と、活性炭モジュールと、フィルタモジュールと、逆浸透膜モジュールとを有する浄化ラインを備え、前記原水タンクに貯留された原水を、所定の通水圧で前記軟水器、前記活性炭モジュール、前記フィルタモジュール、及び前記逆浸透膜モジュール内に導入して、前記逆浸透膜モジュールを透過して浄化された透過水（浄化水）と透過しない非透過水とに分離させることにより前記浄化水を得ることが可能な浄水装置であって、前記非透過水の導電率を測定する導電率測定手段と、前記導電率測定手段により測定された前記非透過水の導電率の値に基づき、前記非透過水の全量のうちの前記浄化ラインのライン外に排出する排出量、及び前記浄化ラインに戻す還元量の量比を制御することが可能な流量制御手段と、を有する送液ライン、並びに、前記浄化水の一定量を前記原水タンクに戻す、流量調節手段が配設された循環ラインを更に備えた浄水装置。

［２］前記原水を、前記原水タンクから前記フィルタモジュールの流出端部側に導入するとともに流入端部側から排出させることにより前記フィルタモジュールを逆洗することが可能な逆洗ラインと、前記原水を、前記原水タンクから前記フィルタモジュールの前記流入端部側に導入することにより、逆洗がなされた前記フィルタモジュールの前記流入端部側を洗浄することが可能な洗浄ラインと、を更に備えた前記［１］に記載の浄水装置。

［３］前記フィルタモジュールを構成するフィルタが、中空糸フィルタ、セラミックフィルタ、及びスパイラルフィルタからなる群より選択される少なくとも一種である前記［１］又は［２］に記載の浄水装置。

［４］医療用精製水としての前記浄化水を得るために用いられる前記［１］〜［３］のいずれかに記載の浄水装置。

本発明の浄水装置は、非透過水の導電率を測定する導電率測定手段と、測定された非透過水の導電率の値に基づき、非透過水の全量のうちの浄化ラインのライン外に排出する排出量、及び浄化ラインに戻す還元量の量比を制御することが可能な流量制御手段とを有する送液ライン、並びに浄化水の一定量を原水タンクに戻す、流量調節手段が配設された循環ラインを備えたものであるため、浄化水タンクを配設する必要性がなく装置自体がコンパクトであるとともに、定常的に高純度の浄化水を提供可能であるという効果を奏するものである。

以下、本発明の実施の最良の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜、設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。

図１は、本発明の浄水装置の一実施形態を模式的に示すフロー図である。また、図２は、本発明の浄水装置の一実施形態における浄水過程を模式的に示すフロー図である。図１に示すように、本実施形態の浄水装置１は、原水タンクＡと、軟水器Ｂと、活性炭モジュールＣと、フィルタモジュールＤと、逆浸透膜モジュールＥとを有する浄化ラインＬ₁を備えている。原水を浄化するに際しては、図２に示すように、先ず原水タンクＡに貯留された原水を、浄化ラインＬ₁上に配設された送液ポンプＰ₁を駆動させ、所定の通水圧で軟水器Ｂ、活性炭モジュールＣ、フィルタモジュールＤ、及び逆浸透膜モジュールＥ内に順次導入する。逆浸透膜モジュールＥに導入された水は透過水（浄化水）と非透過水（濃縮水）とに分離され、所望とする浄化水を得ることができる。原水としては、市水（水道水）、地下水、若しくは工水、又はこれらの混合水、或いはこれらを脱塩処理した脱塩水等を使用することができる。なお、図１及び図２中、符号６，７は流量計、符号９はオリフィスをそれぞれ示す。

軟水器Ｂによれば、原水に含まれるカルシウム（Ｃａ）等の硬度成分を除去することができる。活性炭モジュールＣによれば、原水に含まれる遊離塩素（Ｃｌ）を除去することができる。また、フィルタモジュールＤを構成するフィルタとしては、中空糸フィルタ、セラミックフィルタ、及びスパイラルフィルタからなる群より選択される少なくとも一種（いわゆるマイクロフィルタ（ＭＦ））であることが好ましい。フィルタモジュールＤを構成するフィルタとしてＭＦを用いることにより、原水に含まれる０．１μｍ以下の微粒子成分、エンドトキシン、生菌、又はバイオフィルム等を効率的に除去することができる。また、逆浸透膜モジュールＥにかかる負荷を低減することもできるとともに、後述する逆洗による再生も可能であるために好ましい。なお、中空糸フィルタとしては、全量透過型中空糸フィルタを用いてもよいが、これに限定されることはなく、各種中空糸フィルタを用いることができる。

逆浸透膜モジュールＥによれば、原水に含まれるナトリウム（Ｎａ）等のイオン成分や、フィルタモジュールＤを透過してきた微量のエンドトキシンを除去することができる。これにより、近年、人工透析用の浄化水に要求される、低エンドトキシン含有率、具体的には１ＥＵ／Ｌ以下とする要求を達成することができる。また、別途、ウルトラフィルタを配設する必要性が低くなるために汎用性が向上し、装置の寿命が延びるといった利点もある。なお、より高純度な浄化水を得るべく、ウルトラフィルタを配設することも当然に可能である。

本実施形態の浄水装置１においては、得られた浄化水の滞留を防止すべく、逆浸透膜モジュールＥの流出端部側のライン上に配設された圧力計１２と、この圧力計１２で測定された浄化水の流出圧力の値と連動して駆動する送液ポンプＰ₂とを使用し、定常的に浄化水を得るように装置を運転することが好ましい。また、本実施形態の浄水装置１は、得られた浄化水のうちの余剰分の一定量を原水タンクＡに戻す、定流量弁８等の流量調節手段が配設された循環ラインＬ₆を備えている。従って、水の無駄を省き、メンテナンスの手間を削減することができるとともに、ひいては各モジュールの寿命を伸ばすことができる。更には、定常的に高純度の浄化水を得ることができるために、浄化水を貯留するためのタンクを別途配設する必要がなく、装置全体がコンパクトである。

本実施形態の浄水装置１は、上述した浄化ラインＬ₁、及び循環ラインＬ₆の他に、所定の送液ラインＬ₂を備えている。この送液ラインＬ₂は、逆浸透膜モジュールＥを透過しなかった濃縮水の導電率を測定する導電率測定手段である導電率計１０と、流量制御手段である流量制御バルブ２０とを有するラインである。送液ラインＬ₂は、濃縮水の全量のうちの一部を浄化ラインＬ₁の外部に排出する排出ラインＬ₄と、残部を浄化ラインＬ₁内へと戻す還元ラインＬ₅とに分岐している。なお、濃縮水の全量のうちの浄化ラインＬ₁内へと戻されるものは、図１及び図２においては浄化ラインのうちのフィルタモジュールＤと逆浸透膜モジュールＥの間のラインに戻されるように示されているが、逆浸透膜モジュールＥの上流側であればいずれの箇所に戻してもよい。

送液ラインＬ₂（排出ラインＬ₄）上に配設された流量制御バルブ２０は、導電率計１０により測定された濃縮水の導電率の値に基づき、濃縮水の排出量Ｘと、還元量Ｙのと量比を制御することが可能な流量制御手段である。即ち、導電率計１０と、これと連動した流量制御バルブ２０とにより、濃縮水の「排出／還元量比」を制御可能な流量制御機構３０が構成されている。

浄化水を使用しない場合には、逆浸透膜モジュールＥを透過した浄化水は、その一部が循環ラインＬ₆を通じて原水タンクＡに戻される。この場合、逆浸透膜モジュールＥを透過しなかった非透過水に含まれるナトリウム（Ｎａ）等のイオン成分の含有率が低下するため、導電率計１０で測定される導電率の値が減少する。このとき、導電率の値の減少に連動して流量制御バルブ２０を閉めるように構成する。一方、浄化水を使用する場合には、非透過水に含まれるイオン成分の含有率が上昇するため、導電率計１０で測定される導電率の値が増加する。このとき、導電率の値の増加に連動して流量制御バルブ２０を開けるように構成する。

即ち、本実施形態の浄水装置１は、浄化水の使用状況と連動して変化する非透過水の導電率の値に応じて、非透過水の全量のうちの、浄化ラインＬ₁のライン外に排出する排出量Ｘと、浄化ラインＬ₁に戻す還元量Ｙとの量比を制御することが可能である。従って、原水及び浄化水の無駄を極力省くことが可能であるとともに、非透過水の流量制御が導電率に応じて自動的に行われるため、煩雑な流量制御操作が不要であり、取扱い性に優れたものである。

また、図１に示すように、本実施形態の浄水装置１においては、原水を、原水タンクＡからフィルタモジュールＤの流出端部側に導入するとともに流入端部側から排出させることによりフィルタモジュールＤを逆洗することが可能な逆洗ラインＬ₃と、原水を、原水タンクＡからフィルタモジュールＤの流入端部側に導入することにより、逆洗がなされたフィルタモジュールＤの流入端部側を洗浄することが可能な洗浄ラインＬ₇とを更に備えていることが好ましい。以下、逆洗ラインＬ₂、及び洗浄ラインＬ₇によるフィルタモジュールＤの洗浄過程について具体的に説明する。なお、本明細書において、逆洗ラインＬ₃、及び洗浄ラインＬ₇は、各タンク、及び各モジュールどうしを接続する配管のみ指し示すものではなく、これらの各タンク、及び各モジュールを含む概念である。また、本明細書にいう「フィルタモジュールの流入端部側を洗浄する」とは、逆洗によってフィルタモジュールＤを構成するフィルタの捕捉面（流入端部）側で剥離した非透過物を洗浄して除去することをいい、実質的に原水を流出端部側に透過させることなく、フィルタの捕捉面（流入端部）側のみを洗浄することをいう。

通常、人工透析用の浄化水等を得るために病院等の施設内で使用される浄水装置では、適当濃度（０．２〜０．８ｐｐｍ程度）の塩素分を含む市水（水道水）が原水として用いられる場合が多い。この場合、図３及び図４に示すように、本実施形態の浄水装置１ではフィルタモジュールＤの洗浄に際して逆洗ラインＬ₃、及び洗浄ラインＬ₇により、活性炭モジュールＣを経由することなく適当濃度の塩素分を含む原水を直接にフィルタモジュールＤに導入することが可能である。従って、単にフィルタモジュールＤに蓄積した非透過物を除去することができるだけでなく、原水に含まれている塩素分による塩素殺菌処理も同時に行うことができる。なお、洗浄ラインＬ₇によるフィルタモジュールＤの洗浄（図４参照）が完了した後は、図５に示すように、フィルタモジュールＣに残留した塩素分を含む原水をブローバルブ４からブロー排水として適当量排出すれば、図２に示すような通常の浄化を行うことができる。フィルタモジュールＤの逆洗及び洗浄は、原水の水質やフィルタモジュールの処理能力等にもよるが、例えば１日に１〜４回実施すればよい。

また、図３及び図４に示すように、本実施形態の浄水装置１においては逆洗ラインＬ₃、及び洗浄ラインＬ₇が、活性炭モジュールＣを経由することなく構成されている。従って、例えば原水タンクＡ内の原水に適当濃度（５０〜１００ｐｐｍ程度）となるように過酢酸等の薬剤を投入して薬剤液を調製すれば、この薬剤液を原水タンクＡから直接にフィルタモジュールＤに導入することが可能であり、フィルタモジュールＤの薬剤洗浄処理も行うことができる。

本発明の実施形態である浄水装置を構成するタンクや配管等は、適度な耐腐食性、耐圧性、耐温水性、耐熱性等を具備する材質からなるものであることが好ましい。このような特性を具備する材質としては、例えば、ステンレス、チタン等の金属、塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン等のプラスチックを挙げることができる。また、逆浸透膜モジュールを構成する逆浸透膜は、上述した温水や塩素を含む原水等による殺菌洗浄に耐え得るものであればよい。具体的には、ポリアミド系の逆浸透膜や、複合膜、又は酢酸セルロースからなる逆浸透膜等を挙げることができる。

なお、各ラインへの送液の切り替えは、特に図示しないが、各タンク、モジュールを接続する配管に配設されたバルブを開閉すること等により行うことができる。バルブの開閉は手動で行ってもよいが、バルブを自動バルブとし、タイマーと連動して所定の周期で自動的に開閉するシステムを設けることにより行ってもよい。このように、本実施形態の浄水装置によれば、所定の周期でフィルタモジュールの洗浄を行うことにより高純度の浄化水を定常的に提供することができる。従って、本実施形態の浄水装置は、医療用精製水としての浄化水を得るために好適に用いられる。

本発明の浄水装置は、例えば、薬液調製用、人工透析用の高純度な医療用精製水としての浄化水を得るために、主として病院等の施設において好適に使用される。

本発明の浄水装置の一実施形態を模式的に示すフロー図である。 本発明の浄水装置の一実施形態における浄水過程を模式的に示すフロー図である。 本発明の浄水装置の一実施形態における逆洗過程を模式的に示すフロー図である。 本発明の浄水装置の一実施形態における洗浄過程を模式的に示すフロー図である。 本発明の浄水装置の一実施形態におけるブロー過程を模式的に示すフロー図である。 従来の浄水装置の一実施形態を模式的に示すフロー図である。

符号の説明

１，２…浄水装置、４…ブローバルブ、６，７…流量計、８…定流量弁、９…オリフィス、１０，１１…導電率計、１２…圧力計、２０，２１…流量制御バルブ、３０…流量制御機構、Ａ…原水タンク、Ｂ…軟水器、Ｃ…活性炭モジュール、Ｄ…フィルタモジュール、Ｅ…逆浸透膜モジュール、Ｆ…プレフィルタ、Ｇ…浄化水タンク、Ｐ₁，Ｐ₂…送液ポンプ、Ｌ₁…浄化ライン、Ｌ₂…送液ライン、Ｌ₃…逆洗ライン、Ｌ₄…排出ライン、Ｌ₅…還元ライン、Ｌ₆…循環ライン、Ｌ₇…洗浄ライン。

Claims (4)

1. 原水タンクと、軟水器と、活性炭モジュールと、フィルタモジュールと、逆浸透膜モジュールとを有する浄化ラインを備え、前記原水タンクに貯留された原水を、所定の通水圧で前記軟水器、前記活性炭モジュール、前記フィルタモジュール、及び前記逆浸透膜モジュール内に導入して、前記逆浸透膜モジュールを透過して浄化された透過水（浄化水）と透過しない非透過水とに分離させることにより前記浄化水を得ることが可能な浄水装置であって、
   前記非透過水の導電率を測定する導電率測定手段と、
   前記導電率測定手段により測定された前記非透過水の導電率の値に基づき、前記非透過水の全量のうちの前記浄化ラインのライン外に排出する排出量、及び前記浄化ラインに戻す還元量の量比を制御することが可能な流量制御手段と、を有する送液ライン、並びに、
   前記浄化水の一定量を前記原水タンクに戻す、流量調節手段が配設された循環ラインを更に備えた浄水装置。
2. 前記原水を、前記原水タンクから前記フィルタモジュールの流出端部側に導入するとともに流入端部側から排出させることにより前記フィルタモジュールを逆洗することが可能な逆洗ラインと、
   前記原水を、前記原水タンクから前記フィルタモジュールの前記流入端部側に導入することにより、逆洗がなされた前記フィルタモジュールの前記流入端部側を洗浄することが可能な洗浄ラインと、を更に備えた請求項１に記載の浄水装置。
3. 前記フィルタモジュールを構成するフィルタが、中空糸フィルタ、セラミックフィルタ、及びスパイラルフィルタからなる群より選択される少なくとも一種である請求項１又は２に記載の浄水装置。
4. 医療用精製水としての前記浄化水を得るために用いられる請求項１〜３のいずれか一項に記載の浄水装置。

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