JP2008183513A - 浄水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置全体としては浄水操作を行いつつ一つ又は複数の浄化ユニットにおける汚れ除去操作を行うことにより、長期間にわたる連続浄水操作を可能とする浄水装置を提供すること。
【解決手段】 本発明の浄水装置は、原水供給流路から導入された原水を浄化して浄水導出路から浄水を導出することができるように形成された、複数の浄化ユニットと、前記浄化ユニットから導出される浄水を貯留することのできる密閉貯留室を備えた、少なくとも１基の蓄圧タンクとを備え、上記複数の浄化ユニットのうち少なくとも１基の浄化ユニットが原水を浄化しているときに、残る浄化ユニットのうち少なくとも１基の浄化ユニットから導出される浄水を前記密閉貯留室に貯留し、次いで前記密閉貯留室に貯留した浄水を浄化ユニットにフラッシュすることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、浄水装置に関し、更に詳しくは、複数の浄化ユニットを有し、装置全体としては浄化動作をしつつ個々の浄化ユニットに生じた汚れを除去することにより、長期間にわたる連続浄水操作を可能とする浄水装置に関する。

水を浄化する方法として、中空糸膜を利用した方法が知られている。このような中空糸膜を用いた浄化装置を連続運転すると、膜面に汚れが付着することにより目詰まりが生じて、そのまま放置しておくと浄化効率が低下してしまい、最終的にはその浄化装置による浄化処理が不能になってしまう。浄化効率の低下を防止し、浄化処理不能という状態を回避して、浄化装置を長期間にわたって運転するためには中空糸膜面に付着する汚れを落とす洗浄操作が必要になる。

非特許文献１に記載された地下水活用システムの概要は、以下のとおりである。井戸の中に設置された水中ポンプにより汲み出した井水を一旦井水貯留槽に貯留し、その井水貯留槽内に貯留された井水を原水ポンプにより除鉄・除マンガン塔及び活性炭ろ過塔にこの順に送り込み、活性炭ろ過塔を通過した井水が循環ポンプにより複数のＵＦ膜モジュールに送出され、ＵＦ膜モジュールで処理された処理水が処理水槽及び逆洗タンクに貯留され、処理水槽に貯留された処理水が給水ポンプ等により給水必要個所に送液され、一方、ＵＦ膜モジュールにおけるＵＦ膜に付着する汚れを洗浄除去するときには、前記逆洗ポンプにより逆洗タンク内に貯留されている処理水をＵＦ膜モジュールに送りこみ、このとき、ＵＦ膜モジュールにおける処理水出口に処理水が送り込まれ、ＵＦ膜モジュールにおける井水入り口から逆洗時の液が排出されるようになっている。

この非特許文献１に記載された地下水活用システムにおいては、あらかじめ必要な逆洗水を逆洗専用のタンクに貯留し、専用の逆洗ポンプで逆洗水をＵＦ膜モジュールに逆送している。この地下水活用システムでは、「ＵＦ膜を定期的に自動逆流洗浄」するのであるから、浄化処理操作を停止して逆洗操作を行わねばならず、そうすると、この地下水活用システムでは長期的な連続運転による浄化液を得ることができないと、考えられる。また、この地下水活用システムでは、大型の逆洗専用の逆洗タンクを必要とし、しかも、ＵＦ膜モジュールで浄化した大量の浄水を逆洗に消費するのであるから、浄化した浄水の全てが浄水必要個所に供給されるわけではなく、したがって、浄化効率が悪いと言う問題がある。

ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社 ２００４年５月カタログ「地下水活用システム ＨＧＷシリーズ」

非特許文献２に記載されているろ過装置フローによると、浄化操作は中空糸膜の外側から中空糸内部に処理水を通過させることにより行われ、その中空糸膜の外表面に付着する汚れの除去は、逆洗水用コンプレッサーにより処理水を中空糸膜内部に圧入して中空糸膜の表面に押出し、次いでスクラビング用ブロワーと逆洗水用コンプレッサーとを併用しながら中空糸膜の外側表面にバブルを吹きつけることにより、行われている。
三菱レイヨン・エンジニアリング株式会社 カタログ「ステラポアーＧ 逆洗再生処理大容量フィルター」

非特許文献３では、１本のろ過膜モジュールを逆洗するために他の３本のろ過膜モジュールでろ過処理された浄水を利用し、逆洗を順番に行っている。逆洗ポンプは原水ポンプの回転数を上げる仕様で兼用しており、インバーター制御により行っている。ここでも、逆洗をするために、浄水操作を一時停止している。

ＤＥＧＲＥＭＯＮＴ ２００３年１０月カタログ「ＵＬＴＲＡＳＯＵＲＣＥ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＭＡＩＮＴＥＮＡＮＣＥ ＭＡＮＵＡＬ」

このように、逆洗を行う方法は各種あるが、いずれも逆洗を行っている間は浄水操作ができず、逆洗時間が長くなる程浄水効率が下がるという問題があった。

この発明は、装置全体としては浄水操作を行いつつ一つ又は複数の浄化ユニットにおける汚れ除去操作を行うことにより、長期間にわたる連続浄水操作を可能とする浄水装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段として、
請求項１は、
原水供給流路から導入された原水を浄化して浄水導出路から浄水を導出することができるように形成された、複数の浄化ユニットと、
前記浄化ユニットから導出される浄水を貯留することのできる密閉貯留室を備えた、少なくとも１基の蓄圧タンクとを備え、
上記複数の浄化ユニットのうち少なくとも１基の浄化ユニットが原水を浄化しているときに、残る浄化ユニットのうち少なくとも１基の浄化ユニットから導出される浄水を前記密閉貯留室に貯留し、次いで前記密閉貯留室に貯留した浄水を浄化ユニットにフラッシュすることを特徴とする浄水装置であり、
請求項２は、
前記浄化ユニットは、ケースと、そのケース内に装着された中空糸膜の束とを備えて成る前記請求項１に記載の浄水装置であり、
請求項３は、
前記複数の浄化ユニットそれぞれに原水を供給する原水供給流路と、浄化ユニットそれぞれから廃液を導出する廃液導出流路と、各浄化ユニットで浄化された浄化水を各浄化ユニットから導出する浄化水導出流路と、各浄化ユニットで浄化された浄化水を蓄圧タンクに導入する蓄圧ユニット導出流路と、前記廃液導出流路に設けられた開閉弁と、各浄化ユニットで浄化された浄化水を浄化水導出流路及び蓄圧ユニット導出流路のいずれかに切換えて導出する流路切換え手段とを有する前記請求項１又は２に記載の浄水装置である。

この発明に係る浄水装置では、蓄圧タンクで蓄圧された浄水の圧力を瞬発的に浄化ユニットに加えることにより浄化ユニット内に衝撃を加えるとともに、蓄圧タンク内に貯留された浄水で浄化ユニットを逆洗するので、浄化ユニット内の汚れを衝撃と蓄圧タンク内の浄水の逆流とで除去することができる。したがって、汚れを除去するのに大量の浄水を必要とせず、蓄圧タンクに貯留された量の浄水で逆洗するのであるから、浄水を無駄に使用することなく、汚れを除去することができる。

この発明に係る浄水装置では、複数の浄化ユニットを採用し、ある浄化ユニットで逆洗操作をすることによりその浄化ユニット内の汚れを落としつつ、残る浄化ユニットでは浄化操作を行うので、浄水装置全体としては浄水操作を停止することがなく、理論的には浄水装置自体が何らかの原因により機能しなくなるまで浄水操作を継続することができる。したがって、この浄水装置は、極めて長期間にわたる浄水操作を継続することができる。このことは、前記非特許文献１〜３に示されるように、逆洗のために浄水装置自体を停止させることにより生じる一切の不利がこの浄水装置により解消されたことを、意味する。

この発明に係る浄水装置では、複数の浄化ユニットを、浄化する要求水量に応じて適宜に増減させることができ、したがって、柔軟に現場に対応できる。

この発明に係る浄水装置においては、逆洗を行うための手段として蓄圧タンクを採用しているので、前記非特許文献に記載されているような逆洗ポンプ、貯留槽、インバータ等の諸設備を必要とすることがなくなり、したがってこの発明に係る浄水装置は極めて簡単な構造かつ省スペースの浄水装置とすることができる。また、逆洗操作は開閉弁及び流路切換え手段の操作をするだけで良いので、この浄水装置はその制御が簡単である。

この発明につき、その一実施例を参照しながら説明する。

この実施例の浄水装置１は、８基の浄化ユニット２ａ〜２ｈと１基の蓄圧タンク３とを有する。

前記８基の浄化ユニット２ａ〜２ｈそれぞれはいずれも同一の構造を有する。８基の浄化ユニット２ａ〜２ｈはいずれもその構造が同じであるから浄化ユニット２ａを代表して浄化ユニットの構造を説明すると、浄化ユニット２ａは、筒状たとえば円筒状をしたケースと、その一端部に設けられた原水導入口（図示せず。）と、その他端部に設けられた廃液導出口（図示せず。）と、ケースの周側面に設けられた浄水導出口（図示せず）と、前記ケースの内部に装填された中空糸膜の束とを有し、前記原水導入口から原水をケース内に導入すると、導入された原水が中空糸膜の一端開口部から中空糸膜の中空内を流通し、中空糸膜における中空内壁から中空糸膜の外部表面へと通過した液が浄水として前記ケースの浄水導出口から導出る。

各浄化ユニット２ａ〜２ｈの原水導入口それぞれには、図１に示されるように、原水供給流路５ａ〜５ｈが結合され、各原水供給流路５ａ〜５ｈは原水供給流路本管５に結合される。この原水供給流路本管５には、図示しない送液手段たとえば送液ポンプが設けられていて、この送液手段により原水が各浄化ユニット２ａ〜２ｈに送液されるように、なっている。

この原水供給流路本管５は、その途中に前フィルタ１１が介装されている。この前フィルタ１１は、各浄化ユニット２ａ〜２ｈにおける中空糸膜で除去しようとする物質よりもはるかに大きなサイズを有する固形分を原水から予め除去しておいて各浄化ユニット２ａ〜２ｈに過大な負荷がかからないようにするために、介装される。

各浄化ユニット２ａ〜２ｈそれぞれの廃液導出口それぞれには、図１に示されるように、廃液導出流路１０ａ〜１０ｈが結合され、各廃液導出流路１０ａ〜１０ｈは廃液導出本管１０に結合される。各廃液導出流路１０ａ〜１０ｈには第１開閉弁８ａ〜８ｈそれぞれが介装される。この第１開閉弁８ａ〜８ｈは、この発明における開閉弁の一例である。

各浄化ユニット２ａ〜２ｈの各ケースの周側面に設けられた浄水導出口には、導出管が取り付けられ、それら各導出管は途中で分岐して浄化水導出流路６ａ〜６ｈと蓄圧ユニット導出流路４ａ〜４ｈとなる。

各浄化水導出流路６ａ〜６ｈは集約されて浄化水導出流路本管６となる。また、各浄化水導出流路６ａ〜６ｈには、前記導出管よりに各１基の第２開閉弁９ａ〜９ｈがそれぞれ介装されている。

前記各蓄圧ユニット導出流路４ａ〜４ｈはいずれも１基の蓄圧タンク３に結合される。前記各蓄圧ユニット導出流路４ａ〜４ｈそれぞれには各１基の第３開閉弁７ａ〜７ｈが介装されている。

前記第２開閉弁９ａ〜９ｈと第３開閉弁７ａ〜７ｈとは、この発明における流路切換え手段の一例である。

前記蓄圧タンク３は、閉鎖空間である密閉貯留室を備える。この蓄圧タンク３に蓄圧ユニット導出流路４ａ〜４ｈから浄化液を圧入すると、それまで蓄圧タンク３内に存在した空気が圧縮される。したがって、この蓄圧タンク３は耐圧製であることが望ましい。耐圧の程度は、この浄化装置の用途及び規模により相違し、適宜に決定される。

上記浄化装置１の作用について以下に説明する。

全ての浄化ユニット２ａ〜２ｈによって浄水を製造する場合は、以下の動作となる。全ての第１開閉弁８ａ〜８ｈを閉鎖状態とし、全ての第２開閉弁９ａ〜９ｈを開放状態とし、全ての第３開閉弁７ａ〜７ｈを閉鎖状態とする。図示しない送液手段により、原水を、原水供給流路本管５に送液する。送液された原水は、前フィルタ１１で固形分を除去する。固形分の除去された原水は、各原水供給流路５ａ〜５ｈを通じて各浄化ユニット２ａ〜２ｈに供給される。供給された原水は各浄化ユニット２ａ〜２ｈ内の中空糸膜により浄化され、生成した浄水が各浄化水導出流路６ａ〜６ｈを通じて浄化水導出流路本管６に到る。

８基の浄化ユニット２ａ〜２ｈの内の一つの浄化ユニットを逆洗する場合には、以下の動作となる。７基の浄化ユニット２ｂ〜２ｈは前記した浄水動作を行いつつ、浄化ユニット２ａにおける第１開閉弁８ａ及び第２開閉弁９ａを閉鎖状態にするとともに第３開閉弁７ａを開放状態にする。そうすると、浄化ユニット２ａで浄化された浄水が、蓄圧ユニット導出流路４ａを通じて蓄圧タンク３内の密閉貯留室内に圧入される。所定時間が経過すると蓄圧タンク３内の空気が圧縮されてその空気の容積が減少するとともに密閉貯留室内に貯留された浄水がその圧縮空気による高圧を受ける。所定時間が経過した後に、前記第１開閉弁８ａを一挙に開放すると、蓄圧タンク３内で高圧に貯留されていた浄水が、蓄圧ユニット導出流路４ａを通じて浄化ユニット２ａ内に一挙に逆流する。浄化ユニット２ａでは、逆流した浄水が、浄化ユニット２ａのケース内に装填されている中空糸膜の外表面に衝撃的に衝突し、これによって中空糸膜に衝撃が加えられ、中空糸膜が振動する。中空糸膜に衝撃が加えられるとともに、中空糸膜の外表面から浄水が浸透して中空糸膜の中空内表面を通過する。前記浄水による衝撃と浄水が中空糸膜の中空内表面を通過することとによって、中空糸膜の中空内表面に付着していた汚れが、中空内表面から剥離する。剥離した汚れは、浄水とともに、廃液導出流路１０ａから排出され、中空糸膜の中空内表面に付着していた汚れが除去されて中空糸膜の中空内表面が清浄にされる。

浄化ユニット２ａが上記逆洗操作により浄化された後に、次に、浄化ユニット２ｂが逆洗浄化される。その動作は、浄化ユニット２ａ、浄化ユニット２ｃ〜２ｈにつき前記した浄水動作を行わせつつ、浄化ユニット２ｂの逆洗動作を前記浄化ユニット２ａの逆洗動作と同様に行う。以下同様に、浄化ユニット２ｂの逆洗動作が終了すると、浄化ユニット２ｃから浄化ユニット２ｈまでの逆洗動作を順次に行う。

上記したように、この浄化装置１においては、８基の浄化ユニット２ａ〜２ｈのうち１基の浄化ユニットにつき逆洗操作を行いつつ、残る浄化ユニットは浄水操作を行うので、継続して浄水を製造乃至生産することができ、しかも浄化ユニットの逆洗が行われて中空糸膜における中空内表面に付着する汚れを除去しているので、理論的には浄化効率を低下させることなく長期間にわたって浄水を製造乃至生産することができる。

以上、この発明に係る浄水装置の一例について図面を参照しつつ説明した。この発明に係る浄水装置においては、浄化ユニットの数は、上記のような８基に限定されることはなく、この発明の浄水装置で製造乃至生産しようとする浄水の量に応じて適宜に決定される。

図１を用いた浄化装置の説明においては、図１における浄化ユニットは一本の筒状ケースの中に一組の中空糸束を装填してなるものとしているが、浄化装置の規模及び用途等に応じて、浄化ユニットを、筒状ケースとその中に装填された中空糸膜とで形成される小型中空糸膜浄化装置を複数組み合わせて形成することも、できる。

浄化ユニットに使用される中空糸膜としては、ろ過機能を持つ中空繊維を挙げることができる。前記中空繊維の形状は、ストロー状をなす。この中空糸膜は、０．１〜０．００１μｍの微細な多数の孔を有して多孔質である。また、このような中空糸膜は、たとえばセルロース系高分子たとえば再生セルロース及びセルローストリアセテート等、並びに合成高分子たとえばポリスルホン、ポリエーテルポリスルホン、ポリアリレート、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、及びポリ−４−メチルペンテン等の公知の材料で形成することができる。また、一般に知られている中空糸膜は、その素材及び孔径により、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜（ＮＦ膜）、逆浸透膜として使用される。中空糸膜として限外ろ過中空糸膜を採用すると、粒子径数十ｎｍ〜数μｍの細菌類、ウイルス、有機物等を除去することができる。この発明における中空糸膜は、この発明に係る浄化装置の用途に応じて中空糸膜の素材、孔径等の特性が、適宜に決定される。

この発明に係る浄水装置で処理できる原水としては、河川沼湖の水、上水道、海水、並びに、一般住宅若しくは商用ビル等における貯水タンク、一般家庭における浴槽、及び貯水池に貯留された水等を挙げることができる。この浄水装置で処理する原水に応じて、前述した浄化ユニットの設置基数、浄化ユニット内に装填されるろ過膜の材質及びその構造等が適宜に決定される。

この発明に係る浄水装置においては、図１に示される浄水装置１における前フィルタ１１に代えて、またはこの前フィルタ１１に加えて、原水中に含まれているフロック化した鉄分及び／又はマンガン分をろ過する除鉄・除マンガン塔を、及び／又は、色度若しくは濁度を阻害する物質若しくは有機物等を除去する活性炭ろ過塔をこの原水供給流路本管５に介装させてもよい。

この発明に係る浄水装置においては、図１に示される浄水装置１におけるように浄水装置１基あたり設置される蓄圧タンクは１基であるに限定されず、複数の蓄圧タンクが設けられていてもよく、たとえば浄化ユニットごとに蓄圧タンクが設けられていてもよい。

この発明に係る浄化ユニットは、図１に示される浄水装置におけるように浄化ユニットに装填されるのが中空糸膜であることに限定されず、原水を浄水にろ過することが出来る限り様々のろ過手段を採用することができ、中空糸膜の変わりに平膜状のろ過膜を採用することもできる。

図１に示される浄水装置１においては、各浄化ユニットで浄化された浄化水を浄化水導出流路及び蓄圧ユニット導出流路のいずれかに切換えて導出する流路切換え手段が第２開閉弁と第３開閉弁との組合せにより形成されているが、この発明に係る流路切換え手段は、浄水操作のときには浄化ユニットから蓄圧ユニットに浄水を供給しないように蓄圧ユニット導出流路を閉鎖するとともに浄化水導出流路を開放し、逆洗操作のときには蓄圧ユニット導出流路を開放するとともに浄化水導出流路を閉鎖するように流路を切換えることができる限り、前記二種の開閉弁の組合せに限らず、三方切換え弁、回転バルブ等を適宜に採用することができる。

開閉弁及び流路切換え手段の動作は、手動で行ってもよく、またリレー制御又はコンピュータ制御によって行ってもよい。

この発明に係る浄水装置は、工業用水ろ過、中水道処理、上水道処理、冷却水処理、プール水浄化、ビル等の飲料水処理、超純水ラインの前処理、海水淡水化装置の前処理、ミネラルウォータ製造、井戸水の除菌・除濁処理、赤土汚濁水処理、有機金属の回収・濃縮処理、緊急災害時の浄水確保等の用途に使用されることができる。

図１は、この発明の一実施例である浄水装置の説明図である。 図２は、前記浄水装置における浄化ユニットによる浄水操作、蓄圧操作及び逆洗操作を示す説明図である。

符号の説明

１ 浄水装置
２ａ〜２ｈ 浄化ユニット
３ 蓄圧タンク
４ａ〜４ｈ 蓄圧ユニット導出流路
５ 原水供給流路本管
５ａ〜５ｈ 原水供給流路
６ 浄化水導出流路本管
６ａ〜６ｈ 浄化水導出流路
７ａ〜７ｈ 第３開閉弁
１１ 前フィルタ
１０ 廃液導出本管
１０ａ〜１０ｈ 廃液導出流路
８ａ〜８ｈ 第１開閉弁
９ａ〜９ｈ 第２開閉弁

Claims (3)

1. 原水導入路から導入された原水を浄化して浄水導出路から浄水を導出することができるように形成された、複数の浄化ユニットと、
   前記浄化ユニットから導出される浄水を貯留することのできる密閉貯留室を備えた、少なくとも１基の蓄圧タンクとを備え、
   上記複数の浄化ユニットのうち少なくとも１基の浄化ユニットが原水を浄化しているときに、残る浄化ユニットのうち少なくとも１基の浄化ユニットから導出される浄水を前記密閉貯留室に貯留し、次いで前記密閉貯留室に貯留した浄水を浄化ユニットにフラッシュすることを特徴とする浄水装置。
2. 前記浄化ユニットは、ケースと、そのケース内に装着された中空糸膜の束とを備えて成る前記請求項１に記載の浄水装置。
3. 前記複数の浄化ユニットそれぞれに原水を供給する原水供給流路と、浄化ユニットそれぞれから廃液を導出する廃液導出流路と、各浄化ユニットで浄化された浄化水を各浄化ユニットから導出する浄化水導出流路と、各浄化ユニットで浄化された浄化水を蓄圧タンクに導入する蓄圧ユニット導出流路と、前記廃液導出流路に設けられた開閉弁と、各浄化ユニットで浄化された浄化水を浄化水導出流路及び蓄圧ユニット導出流路のいずれかに切換えて導出する流路切換え手段とを有する前記請求項１又は２に記載の浄水装置。

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