JP2008100174A - 生活用水供給方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アルカリ性水、酸性水及び純水を得ることができると共に、電解槽をコンパクト化できる生活用水供給方法及び装置を提供すること。
【解決手段】原水を逆浸透膜装置で処理して濃縮水と透過水を得る脱塩工程と、電解槽に該逆浸透膜装置から得られる濃縮水を流入し、陰極室からアルカリ性水を、陽極室から酸性水を得る電解工程と、を有し、原水、透過水、アルカリ性水及び酸性水を生活用水として使用点に供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、水道水等の原水を処理して、少なくとも原水、アルカリ性水、酸性水及び純水を生活用水として供給する生活用水供給方法及び装置に関するものである。

近年の健康ブームあるいは生活水準の向上に伴い、生活用水として水道水以外に、軟水、純水、酸性水あるいはアルカリ性水の利用が盛んである。特に、純水は、洗濯、食器洗い及び調理用などで使用するのに好適であり、豊富に供給できるシステムが要望されている。また、アルカリ性水は健康のための飲料水として注目を集めており、酸性水はトイレ、食材の殺菌などに好適に利用されている。

特開平９−１５１５０３号公報には、水道水を浄化する浄化部と、その浄化された水を使途別に水質調整する水質調整部とを有し、水質調整部で水質調整した水を前記使途別に供給する浄化システムが開示されている。この浄化システムによれば、水道水を使用目的に適合した水質に調整した水を適所に供給することができる。

また、特開２００２−１４３８５４号公報には、電解槽内に対向して設けられ通水された原水を電気化学処理できる第１電極と第２電極と、前記第１電極に正電位、且つ前記第２電極に負電位を印加する電源部と、前記第１電極と前記第２電極との間に複数のセルを形成するため、前記第１電極と前記第２電極間にそれぞれ間隔をおいて所定の順で並べられた複数のイオン交換膜と、それぞれ流量調整弁が設けられ前記複数のセルのそれぞれに通水できる導入路と、前記複数のセルのそれぞれから処理水を吐出する吐出路とを備えた電気化学的水処理装置であって、前記複数のイオン交換膜が、一価陰イオン選択性陰イオン交換膜、非イオン選択性陰イオン交換膜、非イオン選択性陽イオン交換膜、一価陽イオン選択性陽イオン交換膜から構成され、且つ前記第１電極から前記第２電極までの間にこの順で並べられている電気化学的水処理装置が開示されている。この電気化学的水処理装置によれば、一つの装置で、脱イオン水、Ｎａ型の軟水、二価イオンの豊富なミネラル水、アルカリ性水、酸性水と各種の水が容易に生成できる。
特開平９−１５１５０３号公報（請求項１） 特開２００２−１４３８５４号公報（請求項１、図１）

しかしながら、特開平９−１５１５０３号公報の浄化システムは、異物除去手段、臭気除去手段、有害物質除去手段、適温調整手段、イオン除去手段、ミネラル添加手段、ｐＨ調整手段、ガス添加手段などの各手段の設置が必要であり、設置コストが嵩むと共に配管も複雑となるという問題がある。

また、特開２００２−１４３８５４号公報の電気化学的水処理装置は、純水、酸性水及びアルカリ性水は容易に得られるものの、水道水を原水とし、極間距離が大きいため高電圧で運転する必要がある。また、装置構造が複雑であり、イオン交換膜を多用しており、高価である。

従って、本発明の目的は、アルカリ性水、酸性水及び純水を得ることができると共に、電解槽をコンパクト化できる生活用水供給方法及び装置構造が比較的簡易な生活用水供給装置を提供することにある。

かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、原水を逆浸透膜装置で処理して濃縮水と透過水を得る工程と、電解槽に該逆浸透膜装置から得られる濃縮水を流入し、陰極室からアルカリ性水を、陽極室から酸性水を得る工程と、を有し、原水、透過水、アルカリ性水及び酸性水を生活用水として使用点に供給するようにすれば、アルカリ性水、酸性水及び純水を得ることができると共に、電解槽をコンパクト化できること、また、高価なイオン交換膜を使用していないため、安価に製造できること等を見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、原水を逆浸透膜装置で処理して濃縮水と透過水を得る工程と、電解槽に該逆浸透膜装置から得られる濃縮水を流入し、陰極室からアルカリ性水を、陽極室から酸性水を得る工程と、を有し、原水、透過水、アルカリ性水及び酸性水を生活用水として使用点に供給する生活用水供給方法を提供するものである。

また、本発明は、逆浸透膜装置と、供給された被処理水を電気分解してアルカリ性水と酸性水とを生成する電解槽を備える生活用水供給装置であって、該逆浸透膜装置の原水側には原水導入配管を、濃縮水側には濃縮水流出配管を、透過水側には透過水流出配管をそれぞれ配し、該電解槽の被処理水流入側には該逆浸透膜装置の濃縮水流出配管を、陰極室にはアルカリ性水流出配管を、陽極室には酸性水流出配管をそれぞれ配し、原水導入配管と原水使用点を接続する原水供給配管と、透過水流出配管と透過水使用点を接続する透過水供給配管と、アルカリ性水流出配管とアルカリ性水使用点を接続するアルカリ性水供給配管と、酸性水流出配管と酸性水使用点を接続する酸性水供給配管と、をそれぞれ配する生活用水供給装置を提供するものである。

本発明の生活用水供給方法によれば、アルカリ性水、酸性水及び純水を得ることができると共に、電解槽をコンパクト化できる。また、本発明の生活用水供給装置によれば、高価なイオン交換膜を使用していないため安価に製造できる。

本発明の生活用水供給方法及び装置（以下、２つの発明を言う場合、単に「本発明において」と言うことがある。）において、原水は生活用水として使用される水道水等の水である。水道水には通常、カルシウムイオンやマグネシウムイオン等の２価のカチオンの他、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩化物イオン、硝酸イオン、硫酸イオン等の強電解質、炭酸イオン、シリカ等の弱電解質等の不純物が種々の比率で含まれている。

本発明において、生活用水としては、ダイニング、洗面所、バスルームなどで使用される人間が生活を営むために必要となる各種用水であり、飲料用水を含むものである。このため、生活用水が使用される場所としては、一戸建て住宅、集合住宅、仮設住宅などの各種住宅の他、会社の事務所、工場、実験室、研究所、病院、宿泊施設などの人が活動する場所も含むものである。

次ぎに、本発明の実施の形態における生活用水供給方法及び生活用水供給装置を図１を参照して説明する。本例の生活用水供給装置５０は、逆浸透膜装置１０と、供給された被処理水を電気分解してアルカリ性水と酸性水とを生成する電解槽２０を備えるものであって、逆浸透膜装置１０の原水側には原水導入配管ａを、濃縮水側には濃縮水流出配管ｃを、透過水側には透過水流出配管ｂをそれぞれ配し、電解槽２０の被処理水流入側には逆浸透膜装置１０の濃縮水流出配管ｃを、陰極室にはアルカリ性水流出配管ｄを、陽極室には酸性水流出配管ｅをそれぞれ配し、原水導入配管ａと原水使用点を接続する原水供給配管Ａと、透過水流出配管ｂと透過水使用点を接続する透過水供給配管Ｂと、アルカリ性水流出配管ｄとアルカリ性水使用点を接続するアルカリ性水供給配管Ｄと、酸性水流出配管ｅと酸性水使用点を接続する酸性水供給配管Ｅと、をそれぞれ配するものである。

逆浸透膜装置（ＲＯ）１０としては、特に制限されず、公知の逆浸透膜装置が使用できる。ＲＯ膜としては、３．９ＭＰａ以上の高圧膜から０．９８ＭＰａ以下の超低圧膜まで種々のタイプのものを使用することができる。また、ＲＯ膜としては、酢酸セルロース及びその誘導体の膜あるいは合成高分子膜が使用できる。また、逆浸透膜装置は、通常工業的に利用可能な型式に膜を収納した装置（モジュール）として使用される。モジュールの形態としては、中空糸型、スパイラル型、平板型、チューブ型及びホローファイバー型などが挙げられる。

電解槽２０は、供給された被処理水を電気分解してアルカリ性水と酸性水とを生成するものであれば、特に制限されず、公知の電解槽を使用することができる。電解槽２０は、例えば直流電源に接続された一組のチタン基板に白金メッキを施した電極を対向させて陽極および陰極とし、該電極間に形成される空間を電解室とし、該電解室に被処理水導入管と陽極側に接続された酸性水排出管と陰極側に設置されたアルカリ水排出管を有し、電解室に被処理水を通水しながら、前記電極間に電流密度０．１〜１０Ａ/ｄｍ^２程度の電流を通電して、陽極付近から酸性水を、陰極付近からアルカリ性水を排出するものを例示することができる。電解室にポリエチレン、ポリプロピレン、セラミックスなどの多孔質膜を配して電解室を陽極側を陽極室とし、陰極側を陰極室に分割する隔膜式電解槽を用いても良い。更に、これらの電解槽において、複数組の陽極と陰極を配置し、それらの電極に並列または直列に直流電流を通電する複槽式電解槽を用いることもできる。また、カルシウムイオンやマグネシウムイオンの塩や水酸化物が陰極に析出するのを防止するために、通電中に陽極と陰極の極性を２０分〜１時間程度の間隔で定期的に反転し、かつ反転に同期させて酸性水およびアルカリ水排出管を切り替える極性反転機構を備えた電解槽であってもよい。

次ぎに、本例の生活用水供給装置５０を用いて生活用水を供給する方法を説明する。生活用水供給装置５０を用いて生活用水を製造するには、原水を逆浸透膜装置１０で処理して濃縮水と透過水を得るI工程と、電解槽２０に逆浸透膜装置１０から得られる濃縮水を流入し、陰極室からアルカリ性水を、陽極室から酸性水を得るII工程と、を有し、原水、透過水、アルカリ性水及び酸性水を生活用水として使用点に供給する。

I工程において得られるＲＯ透過水は、原水中の不純物イオン等が除去され、純水として使用点に供給される。純水は洗濯、食器洗い、調理用として好適である。I工程において得られるＲＯ濃縮水は、原水中の不純物が濃縮されている。例えばＲＯ回収率が６５％の場合、ＲＯ濃縮水中のイオン濃度は、原水中のイオン濃度の３倍近くになる。ＲＯ濃縮水は電解槽２０に送られる。

II工程において、電解槽２０に、濃縮水流出配管ｃを通してＲＯ濃縮水を通水し、陰極と陽極に直流電位を印加する。電解槽２０に通水、通電すると、陽極水流出配管ｅから排出される陽極出口水は、陽極反応によって酸素ガスが発生するため、酸素や次亜塩素酸を含み、酸化力や殺菌力を有するため、酸性水として利用することができる。また、陰極水流出配管ｈから排出される陰極出口水は、陰極反応によって水素ガスが発生するため、還元性を有するアルカリ性水として利用することができる。

本発明においては、電解槽２０の被処理水としてイオン濃度の高いＲＯ濃縮水を用いるため、低電圧で運転することができる。また、電解槽２０の被処理水として、ＲＯ濃縮水ではなく、例えば原水を使用した場合、同じｐＨのアルカリ性水や酸性水を得るためには、装置が大きくならざるを得ない。生活用水供給装置は、通常設置容積が制限されるため、装置がコンパクト化できることは大きな利点である。

II工程で得られたアルカリ性水は調理用、食材洗浄用に好適に使用される。ＲＯ濃縮水を電気分解して得られたアルカリ性水は、原水を電気分解して得られた同じｐＨ値のアルカリ性水と比較して、理由は不明ではあるが、野菜の洗浄効果が高い。酸性水はトイレ、食材殺菌に好適に使用される。また、原水は従前通り、生活用水として使用することができ、また、純水、アルカリ性水及び酸性水が採取できない場合の緊急用水として使用できる。具体的には、原水供給配管Ａは、全ての生活用水使用点に供給可能に別配管しておくことが好ましい。

次ぎに、本発明の他の実施の形態における生活用水供給方法及び生活用水供給装置について図２を参照して説明する。図２において、図１と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し異なる点について主に説明する。すなわち、図２において、図１と異なる点は、酸性水供給配管Ｅの途中に上流側から下流側に向けて、酸性水貯留槽２１及び酸性水供給ポンプ２４を、アルカリ性水供給配管Ｄの途中にアルカリ性水貯留槽２２及びアルカリ性水供給ポンプ２５を、透過水供給配管Ｂの途中に透過水貯留槽２３及び透過水供給ポンプ２６をそれぞれ備え、酸性水貯留槽２１の下流側の酸性水供給配管と酸性水貯留槽２１が酸性水戻り配管２７で接続され、アルカリ性水貯留槽２２の下流側のアルカリ性水供給配管とアルカリ性水貯留槽２２がアルカリ性水戻り配管２８で接続され、透過水貯留槽２３の下流側の透過水供給配管と透過水貯留槽２３が透過水戻り配管２９で接続された生活用水供給装置５０ａとした点にある。

すなわち、該各工程で得られた酸性水、アルカリ性水及び透過水は、それぞれの貯留槽に流入し、各々の供給ポンプにより、該貯留槽から使用点に供給されると共に、該使用点で使用される量を超える供給水は、該貯留槽に戻される。このため、それぞれの生活用水を使用点に安定して供給することができる。また、各貯留槽２１〜２３において、高水位を検出して装置を自動的に停止する手段、低水位を検出して装置を自動的に稼動する手段を付設しておくことで、利便性が一層高まる。

本発明において、逆浸透膜装置１０の前段には、原水から残留塩素やトリハロメタン等の有機成分、更に酸化鉄、シリカなどの微粒子を除去する前処理装置を設置することが、逆浸透膜装置１０の膜面を防止することができる点で好ましい。前処理装置の具体例としては、活性炭や膜分離装置などが挙げられる。

本例の生活用水供給装置５０、５０ａを用いて生活用水を製造すれば、アルカリ性水、酸性水及び純水を得ることができると共に、電解槽をコンパクト化できる。

本発明において、アルカリ性水貯留槽２２及び透過水貯留槽２３には、殺菌設備を付設することが、貯留槽中におけるアルカリ性水及び透過水の微生物による腐敗を防止することができる点で好ましい。殺菌設備としては、紫外線照射方法あるいは貯留槽及び貯留槽出口配管中に銀付きフィルターを設置する方法などが挙げられる。

本発明において、逆浸透膜装置１０は、前段と後段の多段であってもよい。すなわち、前段の逆浸透膜装置から得られる濃縮水を、後段の逆浸透膜装置の被処理水とすることで、ＲＯ透過水（純水）の回収を高めることができる。また、逆浸透膜前段に昇圧ポンプを設置する場合には、濃縮水の一部を該ポンプ上流に循環させることでも、ＲＯ透過水（純水）の回収を高めることができる。

次ぎに、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって本発明を制限するものではない。

図２に示す生活用水供給装置のフロー図に従い、１２８０Ｌ/日の水道水を、逆浸透膜装置に供給し、ＲＯ濃縮水を電解槽に供給し、下記の運転条件下で処理して酸性水、アルカリ性水及び透過水を得た。その結果、酸性水３９０Ｌ/日、アルカリ性水；５２Ｌ/日、ＲＯ透過水（純水）を８３８Ｌ/日を得た。なお、水道水は活性炭＋精密ろ過フィルター（Ｄ−４形＋ＦＵカートリッジ、オルガノ社製）を通したものを使用した。

＜逆浸透膜装置＞
・ＲＯ膜モジュール（ＲＥ２０１２−ＬＰ×３本；セハン社製）
・水道水供給量；１２８０Ｌ/日
・ ＲＯ濃縮水量；４４２Ｌ/日、ＲＯ透過水量；８３８Ｌ/日
・ ＲＯ回収率；６５％

＜電解槽＞
・電気分解装置（隔膜付き複槽式；オルガノ社製）
・通電電流値；０．８Ａ
・平均印加電圧；４．０Ｖ
・ 被処理水；ＲＯ濃縮水量；４４２Ｌ/日
・ 酸性水量；３９０Ｌ/日
・ アルカリ性水量；５２Ｌ/日

＜貯留槽＞
・ 酸性水貯留槽及びアルカリ性水貯留槽の容量；それぞれ５０Ｌ
・ 透過水貯留槽の容量；１５０Ｌ

本実施の形態における生活用水供給装置のフロー図である。 他の実施の形態における生活用水供給装置のフロー図である。

符号の説明

１０ 逆浸透膜装置
ａ〜ｅ、Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ 配管
２０ 電解槽
２１ 酸性水貯留槽
２２ アルカリ性水貯留槽
２３ 透過水貯留槽
２４〜２６ ポンプ
２７〜２９ 戻り配管
５０、５０ａ 生活用水供給装置

Claims (5)

1. 原水を逆浸透膜装置で処理して濃縮水と透過水を得る脱塩工程と、
   電解槽に該逆浸透膜装置から得られる濃縮水を流入し、陰極室からアルカリ性水を、陽極室から酸性水を得る電解工程と、を有し、原水、透過水、アルカリ性水及び酸性水を生活用水として使用点に供給することを特徴とする生活用水供給方法。
2. 該脱塩工程で得られた透過水、及び該電解工程で得られたアルカリ性水及び酸性水は、それぞれの貯留槽に流入し、該貯留槽から使用点に供給されると共に、該使用点で使用される量を超える供給水は、該貯留槽に戻されることを特徴とする請求項１記載の生活用水供給方法。
3. 逆浸透膜装置と、
   供給された被処理水を電気分解してアルカリ性水と酸性水とを生成する電解槽を備える生活用水供給装置であって、
   該逆浸透膜装置の原水側には原水導入配管を、濃縮水側には濃縮水流出配管を、透過水側には透過水流出配管をそれぞれ配し、
   該電解槽の被処理水流入側には該逆浸透膜装置の濃縮水流出配管を、陰極室にはアルカリ性水流出配管を、陽極室には酸性水流出配管をそれぞれ配し、
   原水導入配管と原水使用点を接続する原水供給配管と、
   透過水流出配管と透過水使用点を接続する透過水供給配管と、
   アルカリ性水流出配管とアルカリ性水使用点を接続するアルカリ性水供給配管と、
   酸性水流出配管と酸性水使用点を接続する酸性水供給配管と、をそれぞれ配するものであることを特徴とする生活用水供給装置。
4. 該透過水供給配管の途中に透過水貯留槽を、該アルカリ性水供給配管の途中にアルカリ性水貯留槽を、該酸性水供給配管の途中に酸性水貯留槽をそれぞれ備え、該透過水貯留槽の下流側の透過水供給配管と該透過水貯留槽が透過水戻り配管で接続され、該アルカリ性水貯留槽の下流側のアルカリ性水供給配管と該アルカリ性水貯留槽がアルカリ性水戻り配管で接続され、該酸性水貯留槽の下流側の酸性水供給配管と該酸性水貯留槽が酸性水戻り配管で接続されることを特徴とする請求項３記載の生活用水供給装置。
5. 該逆浸透膜装置の前段には、該原水から有機成分を除去する前処理装置を設置したことを特徴とする請求項３又は４記載の生活用水供給装置。

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