JP2007167785A - 浄水器および浄水方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 活性炭処理した後に逆浸透膜またはナノろ過膜で膜ろ過処理し、膜ろ過水を貯水タンクに貯留する浄水器において、逆浸透膜やナノろ過膜での膜処理時におけるバイオファウリングを抑制し、水道水中の残留塩素に起因する膜機能層の劣化を防止して、膜カートリッジの寿命を延長する。さらに、膜処理した浄水を貯留させる貯水タンク等における雑菌汚染を長期間抑制する。
【解決手段】 銀添着活性炭で水をろ過処理する活性炭処理部を有する前処理カートリッジ２と、該前処理カートリッジで処理された水を逆浸透膜またはナノろ過膜で膜ろ過処理する膜ろ過カートリッジ４と、該膜ろ過カートリッジで膜ろ過処理された水を貯留する貯水タンク８を有してなる浄水器であって、電圧を印加した電極から抗菌性金属イオンを溶出する抗菌ユニット７を、前記膜ろ過カートリッジと前記貯水タンクとの間に配する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、活性炭処理および逆浸透膜もしくはナノろ過膜での処理による浄水器および浄水方法に関するものである。

さらに詳しくは、銀添着活性炭を有する前処理カートリッジで前処理を行うことにより、逆浸透膜やナノろ過膜のバイオファウリングおよび残留塩素に起因する機能層劣化を防止して、前記膜カートリッジの寿命を延長し、さらに、電極に電圧を印加して抗菌性金属イオンを溶出する抗菌ユニットを膜ろ過カートリッジの下流側に設置することによって貯水タンクにおける雑菌汚染を長期間抑制することができる浄水器および浄水方法に関するものである。

近年、環境汚染に伴う水源水質の悪化によって、上水場で処理された水道水にも様々な不純物が残留してきており、カルキ臭やカビ臭等の異臭味被害が発生している。特に、塩素に起因して生成する発ガン性物質のトリハロメタンは微量残留でも問題であり、より安全でおいしい飲料水・調理用水を得るために、使用前の水道水を浄化処理する方法や機器が改良されてきている。

例えば、水道水を浄化する方法の一つとして、活性炭でろ過処理した後に逆浸透膜（以下、「ＲＯ膜」という）やナノろ過膜（以下、「ＮＦ膜」という）を用いてろ過処理する方法がある。

ＲＯ膜やＮＦ膜は、水中の有機物、無機イオン、細菌、ウイルス等、多くの不純物を除去することが可能であるので、不純物が殆ど残留しない清水を得ることができる。しかし、これらの膜は、精密ろ過膜や限外ろ過膜と比較すると単位膜面積あたり単位圧力あたりの膜ろ過処理水量が低いため、膜ろ過処理水量を高めるためには多くの膜面積や昇圧ポンプが必要である。そこで、膜面積を多くすることが困難な比較的小型の膜ろ過装置では、膜ろ過処理水の未使用時にも膜ろ過処理を継続し膜ろ過処理水を貯水タンク内に貯留しておき、この貯水タンク内の処理水を使用するという方法が用いられている。

しかし、膜ろ過されて貯水タンク内に貯留されている膜ろ過水中には、水道水中の塩素が残留していないので、貯水タンク内の膜ろ過水は雑菌等により汚染され易い。そこで、貯水タンクを定期的に洗浄したり、また、貯水タンク内に一定期間滞留した浄水を捨てたりするよう推奨されている。しかし、これらを現実として十分に実施するのは難しく、効果も未知数で根本的な解決には至っていない。

貯水タンク内の膜ろ過水の雑菌汚染問題を解決するための手段として、例えば特許文献１で開示されているように、膜ろ過処理した水を銀添着活性炭や銀ゼオライト処理した後に、貯水タンクに貯留する方法が提案されている。しかし、銀添着活性炭処理では通水時間の経過に伴って、銀が添着していない活性炭表面に吸着された、微生物の栄養源となりうる有機物の量が増加していくため、銀が溶出するといえども、特に滞水時においては、銀が添着していない活性炭表面で細菌が増殖し易いという問題がある。また、銀ゼオライト処理においては、銀イオンの徐放量が一般的に少なく、寿命も短いため、通水のみでは充分な銀イオン濃度を水に付与することが難しい。ここで、銀ゼオライトからの銀イオン徐放量を多くするためには銀ゼオライトの充填量を多くすればよいが、充填量の増加に伴いカートリッジの大型化が必要となるので、小型浄水器においては採用困難である。また、所定の銀イオン濃度を維持するためには、カートリッジを頻繁に交換する必要がある、という問題もある。

かかる問題を解決するため、膜ろ過処理水を貯留する貯水タンク内に銀ゼオライトを浸漬設置する方法が考えられる。しかし、この場合、貯水タンク内の銀イオン濃度を均一にするには貯水タンク内の浄水を常時撹拌する必要があり、さらに、貯水タンク内の浄水を長時間使用せずかつ貯水タンク内の浄水を入れ替えない状態が続けば、貯水タンク内に銀イオンが溶出し続け、銀イオン濃度が規定量を超過するという問題がある。さらに、貯水タンク内の浄水の水質や水温によって銀イオンの徐放量が大きく変動するため、所定の銀イオン濃度を維持させためには銀ゼオライト充填量を常に細かく調整する必要がある。

このように、銀添着活性炭や銀ゼオライトを用いて抗菌処理する従来技術では、貯水タンク内の浄水の雑菌汚染対策として不満足なものであった。

また、ＲＯ膜やＮＦ膜の機能層を構成する材質としてポリアミド系樹脂が一般的に使われているので、水道水中の残留塩素によって機能層が経時的に劣化していくのを防ぐために、ＲＯ膜やＮＦ膜でろ過処理する前に、水道水を活性炭等で前処理して残留塩素を除去することが行われる。

しかし、残留塩素が除去され抗菌性が失われた水を膜ろ過処理する場合、膜表面で微生物が増殖し易いので、膜表面へ微生物やその代謝物を主とするスライム状物質（生物膜）が付着し、すなわちバイオファウリングが生じ、ＲＯ膜やＮＦ膜の透水性能が低下していくという問題がある。

かかる問題を解決するためには、例えば特許文献２で開示されているように、前処理を銀添着活性炭により行って銀イオンを含有させた後に膜処理を行う方法がある。しかし、この場合、ＲＯ膜やＮＦ膜のバイオファウリングを抑制することは可能であるが、水中の銀イオンの多くはＲＯ膜やＮＦ膜で除去されるので、膜処理後の浄水中には銀イオンは殆ど残存せず、膜処理後の貯水タンク内の浄水の細菌汚染を防止することは困難である。

特開平１０−８５５９０号公報 特開昭６１−５４２７８号公報

本発明は、従来技術における上述した問題点を解決し、ＲＯ膜やＮＦ膜での膜処理時におけるバイオファウリングを抑制し、水道水中の残留塩素に起因する膜機能層の劣化を防止して、膜カートリッジの寿命を延長することができ、しかも、膜処理した浄水を貯留させる貯水タンク内における雑菌汚染を長期間抑制することができる浄水器、浄水方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を採用する。

すなわち、銀添着活性炭で水をろ過処理する前処理カートリッジと、該前処理カートリッジで処理された水をＲＯ膜またはＮＦ膜で膜ろ過処理する膜ろ過カートリッジと、該膜ろ過カートリッジで膜ろ過処理された水を貯留する貯水タンクを有してなる浄水器であって、電圧を印加した電極から抗菌性金属イオンを溶出する抗菌ユニットを、前記膜ろ過カートリッジと前記貯水タンクとの間に配した浄水器、である。

このとき、銀イオンは、抗菌能力が高く、極微量でも多種の菌を殺す作用を有し、経口摂取しても人体に対する害が少ないことから、抗菌性を有する金属イオンとして、少なくとも銀イオンを含むことが好ましい。そして、膜ろ過処理された水の流量が変動した場合でも、銀イオン濃度を所定水準に制御するために、膜ろ過処理水の流量を測定する流量計を、膜ろ過カートリッジと抗菌ユニットとの間に配置し、前記流量計からの流量出力に応じて前記抗菌ユニットの電極の電流を制御する電気回路を備えていることが好ましい。ここで、抗菌ユニットの陽極表面に塩化銀が生成するのを防止するためには電極に印加する電圧の極性を所定時間毎に反転させる電気回路を備えていることが好ましい。

また、原水の水道水中に鉄錆等の濁質が混入している場合には、前記膜ろ過カートリッジの一次側の流路が詰まったり、膜表面のケーク層が厚くなることよって、膜ろ過処理水量が低下し易いので、平均孔径が０．１〜１０μｍのフィルターを備えたフィルターろ過部カートリッジを前記膜カートリッジよりも上流側に配置させることが好ましい。そして、カートリッジ本数を減らし、カートリッジ交換の手間を省くため、前記銀添着活性炭処理部および平均孔径が０．１〜１０μｍのフィルターろ過部が直列に配置された構造のカートリッジを前記前処理カートリッジとして用いることが好ましい。

さらに、前記貯水タンク内の水位を検知する水位センサーと、該水位センサーからの信号によって開閉する原水供給弁を備えることが好ましい。また、所定の水回収率を維持するためには、前記膜ろ過カートリッジから出るろ過水の量と濃縮水の量との割合を略一定水準に制御するため、濃縮水の排出路に流量制御の濃縮水弁を備えることが好ましい。水道水圧が低すぎて所定の膜ろ過処理水量が確保できないときには、前記膜ろ過カートリッジの上流側に加圧ポンプを備えることが好ましい。

また、本発明の浄水方法は、水道水圧で、またはポンプにより増圧された水圧で供給さる水道水を、銀添着活性炭装填の前処理カートリッジを通過させて活性炭ろ過処理し、次いでＲＯ膜またはＮＦ膜を有する膜ろ過カートリッジを通過させて膜ろ過処理した後に、電圧を印加した電極から抗菌性金属イオンを溶出する抗菌ユニットを通過させて得られる膜ろ過処理水を貯水タンクに貯留することを特徴とするものである。

このとき、抗菌性を有する金属イオンが少なくとも銀イオンを含んでいること、前記膜ろ過処理水の流量を測定する流量計からの流量出力に応じて前記抗菌ユニットの電極の電流を制御すること、前記抗菌ユニットの電極に印加する電圧の極性を所定時間毎に反転させることが好ましい。また、水道水を銀添着活性炭で処理する前に、平均孔径が０．１〜１０μｍのフィルターであらかじめろ過処理すること、あるいは、水道水を銀添着活性炭でろ過処理した後、かつ膜カートリッジで膜ろ過処理する前に、平均孔径が０．１〜１０μｍのフィルターでろ過処理することが好ましい。

さらに、前記銀添着活性炭ろ過処理部および前記フィルターろ過処理部が直列に配置されているカートリッジでろ過処理することや、銀添着活性炭で処理した水の銀イオンの濃度が５μｇ／ｌ以上であり、かつ塩素濃度が０．１ｍｇ／ｌ以下であることや、前記抗菌ユニットに通水した膜ろ過処理水の銀イオンの濃度が５μｇ／ｌ以上１００μｇ／ｌ以下であることや、前記貯水タンクの水位が所定水位以上に達したとき、前記膜カートリッジにおける膜ろ過処理を自動停止させすることや、前記膜ろ過カートリッジのろ過水量と濃縮水量の割合を一定に制御することが好ましい。

本発明によると、水道水を活性炭処理し、次いでＲＯ膜またはＮＦ膜を有する膜カートリッジで膜ろ過処理した後に、膜ろ過処理水を貯水タンクに貯留する浄水器や浄水方法において、ＲＯ膜やＮＦ膜での膜処理時におけるバイオファウリングを抑制し、残留塩素に起因する機能層劣化を防止し、膜ろ過カートリッジの寿命を延長することができる。さらに、膜ろ過水を貯留させる貯水タンク内の雑菌汚染を長期間にわたり抑制することができる。

以下、図面に示す実施態様に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施態様に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る浄水器において行われる水処理工程の一実施態様を示す概略フロー図である。

本発明の浄水器は、例えば図１に示すように、水道管と直結させて用いられるものである。図１において、水道水の通過順路に沿って、水道水用の開閉弁１、水道水中の鉄錆等の濁質を除去するためのフィルターろ過部２ａと、水道水中の残留塩素を除去し水道水中に銀を溶出するための銀添着活性炭ろ過部２ｂとが直列に配置され一体化構成された前処理カートリッジ２、水道水圧が低すぎる時でも所定の膜ろ過処理水量を確保するために膜カートリッジ４の上流側に配される加圧ポンプ、前処理カートリッジ２で処理された水を膜ろ過処理するＲＯ膜またはＮＦ膜を有する膜ろ過カートリッジ４、膜ろ過カートリッジ４の膜ろ過処理水の流量を測定する流量計６、電極に電圧を印加して、膜ろ過処理水に抗菌性金属イオンを溶出する抗菌ユニット７、抗菌ユニット７を通水した後の膜ろ過処理水を貯留する貯水タンク８、この貯水タンクから浄水を取り出すための蛇口１０が設けられている。さらに、水回収率を制御するために膜カートリッジ４からの濃縮水量を所定水準に制御するための濃縮水弁５が、濃縮水の排出路に設けられ、貯水タンク８の水位を制御する水位センサー９が設けられている。そして、この水位センサー９からの信号によって、浄水器に供給される原水（水道水）の供給弁１が開閉される。

ここで、フィルターろ過部２ａと銀添着活性炭ろ過部２ｂとが一体に構成されている前処理カートリッジ２としては、例えば図２のように、カートリッジ上部（上流側）に平均孔径が０．１〜１０μｍの円筒状のフィルターを配し、カートリッジ下部（下流側）に円筒容器内に銀添着活性炭を充填した活性炭ろ過部２ｂを配したものである。ここで、円筒状フィルターの外側から内側へと流れてろ過された水は、銀添着活性炭の層２ｂを通過する構造となっているが、フィルターと銀添着活性炭との通過順序は逆でも構わない。

使用するフィルターは平均孔径が０．１〜１０μｍであればろ層形状は特に制限されるものではなく、プリーツ型、ワインド型、デプス型等のいずれでも構わなく、材質も、特に制限されるものではなく、ポリプロピレン、ポリエステル等のいずれでも構わない。

また、使用する銀添着活性炭は、銀添着活性炭の層２ｂを通過した後の水中の銀イオン濃度を５μｇ／ｌ以上とし、かつ、塩素濃度を０．１ｍｇ／ｌ以下とすることができれば特に制限されるものではなく、例えば、硝酸銀と硝酸マグネシウムを蒸留水に溶解し、これを活性炭に均一に散布した後、乾燥することにより得られる銀添着活性炭が挙げられる。また、かかる銀添着活性炭の形状は、粉末、粒状、繊維状等のいずれでも構わないが、銀添着活性炭が前処理カートリッジ２の外へ漏出しないよう、水流入部分と水流出部分はメッシュ構造、不織布フィルター等で覆うことが好ましい。また、銀添着活性炭を形成する活性炭の原材料は椰子殻、木、石炭、石油コークス等のいずれでも構わない。

本発明で用いるＲＯ膜またはＮＦ膜を有する膜カートリッジ４に使用される分離膜としては、脱塩率が９３％以上（評価条件 ＮａＣｌ濃度：５００ｍｇ／ｌ、操作圧力：０．１ＭＰａ）のＲＯ膜や、脱塩率が５％以上９３％未満（評価条件 ＮａＣｌ濃度：５００ｍｇ／ｌ、操作圧力：０．１ＭＰａ）のＮＦ膜を選択して用いることができる。

かかる性能を有する分離膜の素材としては、ＲＯ膜の場合、酢酸セルロース、セルロース系のポリマー、ポリアミド、およびビニルポリマー等の高分子材料を用いることができ、ＮＦ膜の場合、ポリアミド系、ポリピペラジンアミド系、ポリエステルアミド系、あるいは水溶性のビニルポリマーを架橋したものなどを用いることができる。また、代表的なＲＯ膜としては、酢酸セルロース系またはポリアミド系の非対称膜、および、ポリアミド系の活性層を有する複合膜を挙げることができ、中でも、ポリアミド系の活性層の表層にポリビニルアルコールを被覆させた複合膜は、高排除性能かつ高透水性かつ高耐汚染性を有するので好ましい。

分離膜の形状としてはＲＯ膜、ＮＦ膜ともに平膜または中空糸膜であることが好ましく、例えば分離膜の膜厚を１０μｍ〜１ｍｍの範囲、中空糸膜の場合は外径を５０μｍ〜４ｍｍの範囲とすることが好ましい。

ＲＯ膜ろ過カートリッジまたはＮＦ膜ろ過カートリッジ４の形状は、分離膜が平膜状の場合はスパイラル型、プリーツ型、プレート・アンド・フレーム型、円盤状のディスクを積み重ねたディスクタイプがあり、中空糸膜の場合は、中空糸膜をＵ字状やＩ字状に束ねて容器に収納した円筒型があるが、本発明ではいずれのカートリッジ形状を用いてもよい。これら膜ろ過カートリッジ４は、ランニングコストを抑えるという観点から低圧で運転できるものであるのが好ましい。

本発明で用いる抗菌ユニット７では、例えば図３のように、流入口から流出口へと膜ろ過処理水が流れる水流に沿う形で、２枚の板状電極１１が向かいあわせに配置されている。電極は、銀単独、銀と銅の合金、銀と亜鉛の合金等、抗菌性金属イオンのもとになる金属を含む金属材料で構成されているので、両電極に電圧を印加すると、陽極側から銀イオン等の抗菌性金属イオンが溶出する。抗菌能力が高く、極微量で効果があり、人体には長期間使用しても害を及ぼさない点で、銀イオン、銅イオンが好ましく、最も多種の菌を殺す作用を有し、経口摂取しても人体に対する害が少ない点で銀イオンが特に好ましい。

また陽極の表面には膜処理水中の塩素イオンと反応して難溶性の塩化銀スケールが析出することから、この現象を防止するため、電極に印加する電圧の極性を所定時間毎に反転することが好ましいが、反転しても銀イオンの溶出濃度を常時安定させるために両電極の金属組成は略同一とすることが好ましい。図３において、電極１１は絶縁体１３により固定されていて、電極１１にはそれぞれ電線１２が繋がれている。電線１２の外周および電極１１と電線１２の接合部の外周は、膜ろ過処理水との接触により電触しないよう、樹脂等の絶縁体１３で覆うことが好ましい。

水道水圧は、通常各家庭で異なっており、変動もすることから、膜ろ過カートリッジから出る濃縮水の量を所定水準に制御するための濃縮水弁５が、濃縮水の排出路に配される。水道水圧が異なったり変動したりしても水回収率を一定水準に制御するためには、膜カートリッジ４の膜ろ過処理水量は水道水圧と比例関係であるので、濃縮水弁５から吐出される濃縮水量が水道水圧と比例関係で変動するものを用いるのが好ましい。例えば、所定の水回収率を４０％に設定したい場合、どの水道水圧においても、（膜ろ過処理水量）：（濃縮水量）＝４０：６０となるように、水道水圧に応じて濃縮水量を変動させることができる濃縮水弁５を選択することが好ましい。もし、濃縮水弁５で制御されて吐出される濃縮水量が水道水圧の変動に関わらず一定である場合には、水道水圧が低い時には、水回収率が低下してしまい、水道水を無駄に排出することとなるし、逆に水道水圧が高い時には、水回収率が上昇してしまい、シリカやカルシウムのスケールが析出しやすくなる、という問題が生じる。

水回収率はシリカやカルシウムのスケール等が析出しないよう、各地域の水道水質に応じて適宜設定すればよい。濃縮水弁５は通過水量を制御することができる構造のものであれば特に限定されず、通常の絞り弁を用いればよい。流量計６は、膜ろ過処理水の流量を測定できれば、羽根車式、面積式等いずれでも構わない。

上述した本発明の浄水器において、浄水処理は次のように行われる。

まず、貯水タンク８内の水位センサー９が所定下限水位Ｌ以下になったことを検知した場合、信号が送られ、自動的に原水供給弁１が開となって、水道水が、フィルターろ過部２ａと銀添着活性炭ろ過部２ｂとが一体的に配された前処理カートリッジ２へと供給される。水道水がフィルターろ過部２ａを通過することで、水道水中の鉄錆等の濁質が除去され、銀添着活性炭ろ過部２ｂを通過することで、水道水中の残留塩素が除去され、水道水中に銀が溶出する。

次に、前処理カートリッジ２で処理された水は、ＲＯ膜ろ過カートリッジまたはＮＦ膜ろ過カートリッジ４に供給される。残留塩素は除去されているので、ＲＯ膜またはＮＦ膜の機能層の経時的劣化が防止され、膜ろ過処理水水質の経時的悪化が防止される。また、銀が１０μｇ／ｌ以上溶出しているので、一般細菌等の雑菌の増殖が抑制され、バイオファウリングの発生が抑制される。ただし、水中の銀イオンはＲＯ膜またはＮＦ膜でろ過されることによりほとんど除去されるので、ＲＯ膜またはＮＦ膜で膜ろ過された水にはほとんど銀イオンは残留していないこととなる。

そこで、ＲＯ膜またはＮＦ膜でろ過された膜ろ過処理水を次に抗菌ユニット７に流入する。抗菌ユニット７は少なくとも銀等の抗菌性金属を含む金属製の１対の電極を備えており、膜ろ過処理水に電極を浸した状態で電極に電圧を印加して電極に電流を流すことで、陽極から銀イオン等の抗菌性金属イオンが溶出してくる。理論的にはファラデーの法則に従い、流した電流量に比例して、水中に銀イオン等が溶出し、陽極は減耗する。さらに、陽極の表面には膜処理水中の塩素イオンと反応して難溶性の塩化銀スケールが析出する。スケール析出は銀イオンの溶出を阻害し、所定の銀イオンの溶出を維持させるのが困難となるので、電極に印加する電圧の極性を所定時間毎に反転する電気回路を備えて、極性の反転を実施することで、スケール析出の防止が可能となる。前記所定時間は特に限定されないが、銀イオンの溶出濃度を常時安定させるために１ｓｅｃ〜１ｍｉｎの範囲で反転することが好ましい。

また、流量計６で膜ろ過処理水の流量を測定しているが、流量計６からの流量出力に応じて抗菌ユニット７の電極の電流を制御する電気回路を備えて、電流制御を実施する。すなわち膜ろ過処理水の流量が大きい場合は、電流を大きくし、流量が小さい場合は電流を小さくすることで、膜ろ過処理水量の流量が変動しても、所定量の銀イオン（５μｇ／ｌ以上１００μｇ／ｌ以下）を溶出させることが可能となる。所定量の銀イオンが溶出するための電流と流量との関係はＲＯ膜またはＮＦ膜のろ過特性に応じて適宜設定する。

銀イオンの濃度の下限を５μｇ／ｌとすることが好ましいのは、一般細菌の増殖の抑制が大きく期待できるためであり、また上限を１００μｇ／ｌ以下とするのは、ＵＳＥＰＡ（米国環境保護庁）が規定している安全飲料水法水質基準に基づくものである。なお、上限が各国・地域が規定する水質基準で定められている場合は、その値を上限とする。なお、本発明で規定する銀イオン濃度は、ＩＣＰ発光分光分析装置で測定した数値である。

抗菌ユニット７から流出した膜ろ過処理水は貯水タンク８内に貯留される。貯水タンク８内の膜ろ過処理水は銀イオンを含むので、長時間放置しても一般細菌等の雑菌の増殖が抑制される。一方、ＲＯ膜またはＮＦ膜でろ過されなかった水は濃縮水弁５を介して濃縮水として系外に排出される。

原水の供給弁１を開として浄水処理を続けていくと、徐々に貯水タンク８の水位が上昇し、貯水タンク８内の水位センサー８が所定上限水位Ｈ以上になったことを検知した場合、信号が送られ、自動的に原水供給弁１が閉となり、水道水のカートリッジ２への供給および抗菌ユニット７の電極への電圧の印加が自動停止する。蛇口１０から水を取水していき、水位が所定下限水位Ｌ以下となった場合、信号が送られ、自動的に原水供給弁１が開となり、水道水の前処理カートリッジ２への供給および抗菌ユニット７の電極への電圧の印加が自動復帰する。

なお、水道水圧が低すぎて所定の膜ろ過処理水量が確保できないときには膜ろ過カートリッジ４の前段に加圧ポンプ３を備え、膜ろ過カートリッジ前の水を加圧することが好ましい。このとき加圧ポンプ３は、原水供給弁１と連動するようにし、原水供給弁１が開のときは加圧ポンプ３が作動し、原水供給弁１が閉のときは加圧ポンプ３が停止するようにすることが好ましい。また、図１では蛇口１０が貯水タンク８の下部に取り付けられており、蛇口１０の弁を開けば自重で水が吐出される構造となっているが、蛇口１０を貯水タンク８の上部に取り付ける場合には、新たに貯水タンク８の下部にポンプを備えて、揚水できるようにすればよい。

（実施例１）
図１に示す水処理工程を備えた浄水器を用いて、水道水圧が３００ｋＰａ、色度４度、電気伝導率２００μＳ／ｃｍ、残留塩素０．７ｍｇ／ｌの水道水を、月曜日から金曜日の平日は毎日５Ｌ、浄水処理して系外に排出した。

ここで用いた浄水器における前処理カートリッジ２には図２に示す構造のカートリッジを用い、そのフィルター２ａには平均孔径が１μｍのワインド型フィルター（ＡＤＶＡＮＴＥＣ、ＴＣＷ−１Ｎ−ＰＰＳ）を用い、銀添着活性炭２ｂには、粒状活性炭（クラレケミカル、クラレコールＴ−ＳＢ ２４／４２メッシュ）を１００ｇ使用した。膜カートリッジ４における膜としてはＮＦ膜（東レ、ＵＴＣ−６０）を１ｍ^２使用した。加圧ポンプ３は使用しなかった。

抗菌ユニット７としては図３に示す構造のものを用い、その電極１１として両電極ともに純銀（純度９９．９％）の板（大きさ：１０ｍｍ×３０ｍｍ、厚み１ｍｍ）を向かい合わせに配置した。貯水タンク８は容積６Ｌ、ＡＢＳ性樹脂製タンクを用いた。濃縮水弁５には、Ｄａｎａｍａｒｋ社製の絞り弁（ＦＬＯＷ４２０）を使用し、流量計６には、ハイテック社製の羽根車式微小流量計（ＦＴ２シリーズ）を使用した。

抗菌ユニット７の制御では、電極に印加する電圧の極性を１０ｓ毎に反転することとし、電流Ｘ（ｍＡ）と流量Ｙ（ｍｌ／ｍｉｎ）との関係は、Ｙ＝３０００（Ｘ−０．１）とし、流量が１５０ｍｌ／ｍｉｎ未満の場合は、自動的に原水供給用の開閉弁１が閉となり、水道水のカートリッジ２への供給および抗菌ユニット７の電極への電圧の印加が自動停止するような電気回路とした。

週５日間の浄水化処理を継続して行った結果、浄水吐出用の蛇口１０から採水した水の銀イオン濃度を運転開始から６ヶ月間の長期にわたり２５〜４５μｇ／ｌの良好な範囲内に維持することができ、その期間の一般細菌は常時１０ｃｆｕ／ｍｌ以下であった。

（比較例１）
抗菌ユニット７を設置しなかった以外は実施例１と全く同じ浄水器を用い、実施例１と同じ条件で浄水化処理の実験を行った。その結果、蛇口１０から採水した水の銀イオン濃度は運転開始から３ヶ月間は１〜３μｇ／ｌであり、火曜日から金曜日に採水した水の一般細菌は２０〜５０ｃｆｕ／ｍｌと高く、特に、週明けの月曜日に採水した水の一般細菌は１００ｃｆｕ／ｍｌ以上と著しく高かった。

（比較例２）
抗菌ユニット７を設置せず、代わりに、銀ゼオライト（シナネンゼオミック、ＡＪ１０Ｄ）８０ｇをポリエチレン樹脂１２０ｇに練り込んだ銀ゼオライトペレット（平均粒径１．５ｍｍ）を２００ｇ充填したカラムを使用し、該カラムを通水した膜ろ過水を貯水タンク８に流入させた以外は、実施例１と全く同じ浄水器を用い、実施例１と同じ条件で浄水化処理の実験を行った。

その結果、蛇口１０から採水した水の銀イオン濃度は運転開始から１ヶ月間は７〜２５μｇ／ｌであり、その期間の一般細菌は常時１０ｃｆｕ／ｍｌ以下であった。しかし、運転開始から１か月経過後の銀イオン濃度は５μｇ／ｌ未満であり、火曜日から金曜日に採水した水の一般細菌は１５〜４０ｃｆｕ／ｍｌと高く、特に、週明けの月曜日に採水した水の一般細菌は１００ｃｆｕ／ｍｌ以上と著しく高かった。

（比較例３）
抗菌ユニット７を設置せず、代わりに、粒状活性炭（クラレケミカル、クラレコールＴ−ＳＢ ２４／４２メッシュ）を３０ｇ充填したカラムを使用し、該カラムを通水した膜ろ過水を貯水タンク８に流入させた以外は、実施例１と全く同じ浄水器を用い、実施例１と同じ条件で浄水化処理の実験を行った。

その結果、蛇口１０から採水した水の銀イオン濃度は運転開始から１５日間は１５〜８０μｇ／ｌであり、そのときの一般細菌は常時１０ｃｆｕ／ｍｌ以下であった。しかし、１５日間経過後の銀イオン濃度は５μｇ／ｌ以上であったにも関わらず、火曜日から金曜日に採水した水の一般細菌は２５〜６０ｃｆｕ／ｍｌと高く、特に、週明けの月曜日に採水した水の一般細菌は１００ｃｆｕ／ｍｌ以上と著しく高かった。

本発明に係る浄水器や浄水方法は、水道水を飲料や調理用として用いる場合等において、水質を向上させ、安全で上質な水を得るための小型浄水器として有用である。

本発明に係る浄水器において行われる水処理工程の一実施態様を示す概略フロー図である。 本発明に係る浄水器に組込まれる前処理カートリッジの一実施構造を示す構造概略図（正面断面図）である。 本発明に係る浄水器に組込まれる抗菌ユニットの一実施構造を示す構造概略図であって、正面断面、左側面断面、平面断面をそれぞれ示す。

符号の説明

１：原水（水道水）供給用の開閉弁
２：前処理カートリッジ
２ａ：フィルターろ過部
２ｂ：銀添着活性炭ろ過処理部
３：加圧ポンプ
４：膜ろ過カートリッジ
５：濃縮水弁
６：流量計
７：抗菌ユニット
８：貯水タンク
９：水位センサー
１０：浄水吐用の蛇口
１１：電極
１２：電線
１３：絶縁体

Claims (20)

1. 銀添着活性炭で水をろ過処理する活性炭処理部を有する前処理カートリッジと、該前処理カートリッジで処理された水を逆浸透膜またはナノろ過膜で膜ろ過処理する膜ろ過カートリッジと、該膜ろ過カートリッジで膜ろ過処理された水を貯留する貯水タンクを有してなる浄水器であって、電圧を印加した電極から抗菌性金属イオンを溶出する抗菌ユニットを、前記膜ろ過カートリッジと前記貯水タンクとの間に配したことを特徴とする浄水器。
2. 抗菌性を有する金属イオンが少なくとも銀イオンを含むことを特徴とする請求項１に記載の浄水器。
3. 膜ろ過処理された水の流量を測定する流量計を、膜ろ過カートリッジと抗菌ユニットとの間に配置し、前記流量計からの流量出力に応じて前記抗菌ユニットの電極の電流を制御する電気回路を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の浄水器。
4. 前記抗菌ユニットが、電極に印加する電圧の極性を所定時間毎に反転させる電気回路を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の浄水器。
5. 平均孔径が０．１〜１０μｍのフィルターを備えたフィルターろ過カートリッジが前記膜ろ過カートリッジよりも上流側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の浄水器。
6. 前記前処理カートリッジが、前記活性炭処理部および平均孔径が０．１〜１０μｍのフィルターろ過部が直列に配置された構造のカートリッジであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の浄水器。
7. 前記貯水タンク内の水位を検知する水位センサーと、該水位センサーからの信号によって開閉する原水供給用開閉弁を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の浄水器。
8. 前記膜ろ過カートリッジから排出される濃縮水の流量制御用の濃縮水弁を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の浄水器。
9. 前記膜ろ過カートリッジの上流側に加圧ポンプを備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の浄水器。
10. 水道水圧で、またはポンプにより増圧された水圧で供給される水道水を、銀添着活性炭装填の前処理カートリッジを通過させて活性炭ろ過処理し、次いで逆浸透膜またはナノろ過膜を有する膜ろ過カートリッジを通過させて膜ろ過処理した後に、電圧を印加した電極から抗菌性金属イオンを溶出する抗菌ユニットを通過させて得られる膜ろ過処理水を貯水タンクに貯留することを特徴とする浄水方法。
11. 抗菌性を有する金属イオンが少なくとも銀イオンを含むことを特徴とする請求項１０に記載の浄水方法。
12. 前記膜ろ過処理水の流量を流量計にて測定し、膜ろ過処理水の流量に応じて前記抗菌ユニットの電極の電流を制御することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の浄水方法。
13. 前記抗菌ユニットの電極に印加する電圧の極性を所定時間毎に反転させることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の浄水方法。
14. 銀添着活性炭でろ過処理する前の水道水を、平均孔径が０．１〜１０μｍのフィルターであらかじめフィルターろ過処理することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の浄水方法。
15. 銀添着活性炭でろ過処理した水を、膜ろ過カートリッジで膜ろ過処理する前に、平均孔径が０．１〜１０μｍのフィルターでろ過処理することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の浄水方法。
16. 銀添着活性炭ろ過処理部およびフィルターろ過処理部が直列に配置されたカートリッジで、水をろ過処理することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の浄水方法。
17. 前記前処理カートリッジで活性炭処理した水の銀イオン濃度が５μｇ／ｌ以上であり、かつ塩素濃度が０．１ｍｇ／ｌ以下であることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれかに記載の浄水方法。
18. 前記抗菌ユニットに通水した膜ろ過処理水の銀イオン濃度が５μｇ／ｌ以上１００μｇ／ｌ以下であることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれかに記載の浄水方法。
19. 前記貯水タンクの水位が所定水位以上に達した時、前記膜カートリッジにおける膜ろ過処理を自動停止させることを特徴とする請求項１０〜１８のいずれかに記載の浄水方法。
20. 前記膜ろ過カートリッジから出るろ過水の量と濃縮水の量との割合を略一定範囲内に制御することを特徴とする請求項１０〜１９のいずれかに記載の浄水方法。

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