JP2018171577A - 純水製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】逆浸透膜を劣化させることなく逆浸透膜のファウリングを防止することができる純水製造方法及び装置を提供する。
【解決手段】原水を銀添着活性炭フィルタを兼ねるプレフィルタ２で濾過した後、逆浸透膜装置６に通水する。透過水を銀添着活性炭フィルタ９に通水して銀イオンを添加する。透過水ライン１０に配管１１を介して圧力調整タンク１３が接続されている。圧力調整タンク１３内の透過水をプレフィルタと、逆浸透膜装置６の洗浄に用いる。２個の逆浸透膜装置６（６ａ，６ｂ）は、シリーズに通水される。
【選択図】図１

Description

本発明は純水製造方法及び装置に係り、特に逆浸透膜装置を用いた純水製造方法及び装置に関する。

工業用水、井水、水道水などの原水から逆浸透膜装置を用いて純水を製造する場合、逆浸透膜のバイオファウリングが問題となる。逆浸透膜のバイオファウリングを防止するために、原水に塩素系殺菌剤を添加することが考えられるが、逆浸透膜がポリアミド系膜である場合、逆浸透膜の耐塩素性が乏しいため、逆浸透膜が劣化する。原水が水道水の場合も、水道水中の塩素成分によって逆浸透膜が劣化するおそれがある。

なお、逆浸透膜で塩素成分が除去されるため、逆浸透膜よりも下流側でファウリングが生じることがある。特許文献１には、ＲＯ膜の後段へ銀イオンを担持した活性炭を設置し殺菌する方法が示されている。しかしこの方法では、ＲＯ膜そのものを殺菌することはできない。

家庭用から業務用まで幅広い分野で小型水処理装置の要望があるが、より望ましい純水装置として、その維持管理に専門性が不要で、より簡単な取り扱いのできる浄水器や軟水器が普及している。

純水が得られる逆浸透膜式純水製造装置は、膜技術の進歩で水道水程度の超低圧力で純水が得られる装置が開発され、家庭用途向けにも使用されてきている（例えば、特開２００１−１２１１４６）。

そのような進歩の中で、より便利でより使いやすい小型の膜式純水装置が求められている。

小型膜式純水装置は、処理水量が約５０〜５００Ｌ／ｈ程度の小型の純水装置で、一般的には透過水量が低下するか水質が低下するとプレフィルタや膜モジュールを交換する方式がとられている。

また、膜面で塩類を除去するため、塩類中のスケール成分が膜面で濃縮し、一定濃度以上になるとスケール成分が析出するため膜面での流速を一定以上にするとともにブライン（濃縮液）を常に系外に排出している。

小型の膜処理装置では、設備費を安くするため透過水水質の計測、透過水量の計測、膜面の圧力損失を計測する程度の計装化も行わない場合もあり、あっても異常時のアラームさえも表示することがない場合も多く、使用者の判断に依存している場合が多い。

多くの小型水処理装置では、手動操作にて運転が行われており、年間を通じて安定的に運転されることが少なく、夜間停止や祝休日停止、特に正月等の長期休暇時の長期停止等があり、その間放置された状況でおかれることが多く、再起動時のトラブルが多く発生している。

上記の課題点の多くは、膜面の劣化を防止するため前処理として活性炭による遊離塩素の除去が、その後の水処理系における微生物の繁殖を招き、膜面の閉塞・差圧の発生・透過水量の低下を招いている。

この様な装置では、得られた純水を様々な用途に使用する際、最終用途での利用価値が大きく棄損される場合があり、長く安定的に使用したい用途では、採用されてきていない。

小型の膜式純水処理装置では、逆浸透膜面への原水中の微小懸濁物質の堆積が、膜面の閉塞・差圧の発生・透過水量の低下を招くため、微小懸濁物を捕捉する濾過器が、一般的に上記の活性炭濾過器の前か後に設けられており、それ以上により強固に別のコロイド状懸濁物を捕捉する濾過器を設け三重のプレフィルトイレーションを行うものもある。

この場合も、それらの濾過器が、飽和もしくは差圧異常を示すと交換する必要があり、その時期が同一であることは少なく、最悪の場合、別々に３回の交換のためのメンテナンスが必要となる。

また、装置が屋外に設置されていると冬場に内部のフィルタや膜及び配管類が凍結する恐れがあり、破損等により機能が損傷を受け、また、水温低下によるスケール成分の析出が生じるなど再稼働時に本来の機能が発揮できないという問題がある。そのため、事前に現場に行き水抜き操作が必要となり、そのメンテナンスが必要となる。

大型の膜処理装置では、上記の各種計測装置が、標準装備され給水原水の圧力・水質・水量や前処理装置の圧力損失、膜面への給水水温・圧力及び膜面での圧力損失、透過水水質・水量、ブラインの圧力・水質・水量等も計測され装置全体での性能を監視・制御・記録して安定的な性能の維持と運転を図っている。

設備によっては、膜面への給水の温度を調節し、薬剤を添加することでスケールの析出を防止し、かつ多段にすることで回収率を上げ設備の能力を高める工夫がされており、膜面を定期的に洗浄する付帯設備が設けられていることもある。

ところが、小型装置の場合は、上記大型装置と異なりそれらの仕組みが組み込まれておらず、使用者の判断に依存しているため用途が限定されてきた。

特開２０００−２８８５３９号公報 特開２００１−１２１１４６号公報

本発明は、逆浸透膜を劣化させることなく逆浸透膜のファウリング（微生物の繁殖に係わる障害）及びスケール析出を防止することができる純水製造方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明の要旨は次の通りである。

［１］ 塩類を含む原水を逆浸透膜装置によって処理することにより純水を製造する方法において、逆浸透膜処理装置の上流に設けた銀イオン添加手段によって原水に銀イオンを添加することを特徴とする純水製造方法。

［２］ ［１］に記載の純水製造方法において、逆浸透膜装置の下流に設けた銀イオン添加手段によって前記逆浸透膜の透過水に銀イオンを添加することを特徴とする純水製造方法。

［３］ ［１］又は［２］に記載の純水製造方法において、銀イオン添加手段が銀イオンを添着させた活性炭フィルタであることを特徴とする純水製造方法。

［４］ ［１］〜［３］のいずれかにおいて、前記逆浸透膜装置の透過水を貯留するための蓄圧式の圧力調整タンクが設けられており、該逆浸透膜装置の差圧が所定値以上となった場合、又は通水開始後所定時間が経過した場合、該圧力調整タンク内の透過水で該逆浸透膜装置をフラッシングすることを特徴とする純水製造方法。

［５］ ［４］において、前記原水を濾過するためのプレフィルタが設けられており、該プレフィルタの差圧が所定値以上となった場合に、前記圧力調整タンク内の透過水で該プレフィルタを逆洗することを特徴とする純水製造方法。

［６］ ［５］において、前記逆浸透膜装置の前段に逆浸透膜給水用ポンプが設けられ、前記プレフィルタの前段に排水弁が設けられており、原水の供給部に原水供給元弁が設けられており、該原水供給元弁を閉とし、該排水弁を開とし、前記ポンプを作動させることにより、該排水弁から空気を吸引し、該プレフィルタ及び該逆浸透膜装置内の水をブラインラインから排出する水抜き工程を行うことを特徴とする純水製造方法。

［７］ ［１］〜［６］のいずれかにおいて、前記逆浸透膜装置のブラインラインは、ブライン出口弁を介してブライン排出可能となっていると共に、ブライン返送ラインを介して逆浸透膜給水用の前段側の原水・ブライン混合部に返送可能となっており、該出口弁を閉とし、原水・ブライン混合部を原水の流通停止とし、ブライン循環のみを行う状態とし、前記ポンプを作動させてブラインを循環させることにより凍結防止を行う工程を有することを特徴とする純水製造方法。

［８］ 原水供給ラインによって原水が逆浸透膜装置に供給され、該逆浸透膜装置の透過水が透過水取出ラインで取り出される純水製造装置において、該原水供給ラインに銀イオン添加手段を設けたことを特徴とする純水製造装置。

［９］ ［８］の純水製造装置において、前記透過水取出ラインに銀イオン添加手段を備えたことを特徴とする純水製造装置。

［１０］ ［８］又は［９］の純水製造装置において、前記透過水取出ラインに、透過水を貯留するための蓄圧式の圧力調整タンクが接続されており、該圧力調整タンク内の透過水によって前記逆浸透膜装置をフラッシングするための逆浸透膜洗浄手段が設けられていることを特徴とする純水製造装置。

［１１］ ［１０］の純水製造装置において、原水を濾過するプレフィルタが設けられており、前記圧力調整タンク内の透過水によって該プレフィルタを逆洗するプレフィルタ逆洗手段が設けられていることを特徴とする純水製造装置。

本発明の純水製造方法及び装置では、逆浸透膜装置の上流側において原水に銀イオンを添加することにより、逆浸透膜のファウリングが防止される。この銀イオンは逆浸透膜を劣化させない。逆浸透膜の下流側に銀イオンを添加することにより、逆浸透膜下流側におけるファウリングが防止される。

実施の形態に係る純水製造装置のブロック図である。 銀添着活性炭フィルタの断面図である。

以下、図１，２を参照して実施の形態について説明する。銀添着活性炭フィルタよりなるプレフィルタ２が２個並列設置され、三方弁１によって切替通水されるようになっている。

工業用水、井水、水道水などの原水（本例では水道水）は、銀添着活性炭フィルタよりなるプレフィルタ２に通水され、微粒子及び残留塩素が除去されると共に、銀イオンが添加される。プレフィルタ（銀添着活性炭フィルタ）２からの銀イオン添加水は、ライン３からポンプ４で昇圧され、三方弁５を介して逆浸透膜装置６に通水される。

一方の逆浸透膜装置６（６ａ又は６ｂ）からのブラインはライン７ｂ又は７ｄを介して他方の逆浸透膜装置６（６ｂ又は６ａ）の給水ラインに返送する。

他方（後段側）の逆浸透膜装置６のブラインの一部をライン７ｅ，７ｆを介して逆浸透膜給水ライン３に設けられた混合調整弁３ｂに返送し、残部をライン７ｇ及びブライン出口調整弁７ｈを介してドレンとして排出する。

ライン７ｂ又は７ｄとライン７ｅとの接続切り替えを行うために三方弁７ａ，７ｃが設けられている。

逆浸透膜装置６の透過水（純水）は、ライン８から混合弁８ａを介して銀添着活性炭フィルタ９に通水され、銀イオンが添加された後、混合弁８ａから銀添着活性炭フィルタを通らずに直接流れてくる透過水と混合され、加圧ポンプ１０で加圧されて取出ライン１１を介して取り出される。なお、この実施の形態では、ライン１１に圧力調整タンク１３が配管１２を介して接続されている。取出ライン１１には、銀イオン添加純水を目的装置に送るための送水弁Ｖ１４と圧力調整タンクに貯留された銀イオン添加純水をプレフィルタや逆浸透膜の洗浄・置換のために送り出す分岐管が設けられている。

この実施の形態では、逆浸透膜装置６への給水に銀添着活性炭フィルタ２によって銀イオンが添加されるので、逆浸透膜装置６のファウリングが防止される。また、逆浸透膜装置６の透過水に銀添着活性炭フィルタ９によって銀イオンが添加されるので、銀添着活性炭フィルタ９よりも下流側のファウリングも防止される。

この実施の形態では、２個のプレフィルタ２が並列に設置されており、三方弁１によって切替通水可能となっている。また、逆浸透膜装置６も２個並列設置されており、三方弁５，７ａ，７ｃによって、逆浸透膜装置６ａ→６ｂのシリーズ通水と、逆浸透膜装置６ｂ→６ａのシリーズ通水とに切り替えられるよう構成されている。処理積算流量が所定値を超えると、三方弁５，７ａ，７ｃは自動で切り替えられる。なお、プレフィルタや逆浸透膜装置の数はこれに限定されない。

図２に銀添着活性炭フィルタ２，９の構造の一例を示す。この銀添着活性炭フィルタ２，９は、円柱状の筺体２１と、筺体２１の中心部に軸心方向に沿って設けられた精密濾過膜２２と、精密濾過膜２２の外周側に設けられ、精密濾過膜２２と不織布２３との間に保持されている活性炭フィルタ２４とを備える。活性炭フィルタ２４は、銀イオンが添着された繊維状活性炭からなる濾過材である。供給口２５を介して銀添着活性炭フィルタ２，９に供給された原水又は純水は、不織布で大きな懸濁物が捕捉された後、活性炭フィルタ２４に通水され、銀イオンが添加される。なお、繊維状活性炭以外に銀ゼオライトを添加した繊維状フィルタも同様に使用することが可能である。

図１の純水製造装置は、逆浸透膜装置６の上流に設けたプレフィルタ２を自動逆洗する機能や、並列に設けた複数のプレフィルタ２や逆浸透膜装置６を自動的に切り替えることによって、できるだけ人によるメンテナンスを不要とし、人手による部品の交換の機会を少なくするようにしたものである。冬場には、自動的に系内から水抜きを行う機構や逆浸透膜に循環水を循環して凍結防止を行う機能も有している。

自動逆洗は、圧力調整タンク１３によって行うことができる。圧力調整タンク１３は、タンク内にゴム素材のような膨張・収縮する樹脂でできた袋が入った構造を有する。送水弁１４を閉として配管１２を介してこの圧力調整タンク１３に逆浸透膜装置６で処理した透過水が貯められ、前記袋は透過水によって膨張し、前記袋に圧力がかかった状態にする。逆洗が必要になったタイミングで、弁Ｖ−２を開とし、排水弁１６を開としてこの圧力調整タンク１３の袋の収縮しようとする力で透過水を押し出し、プレフィルタの逆洗を行う。必要に応じて、圧力調整タンク１３の袋の収縮力のみではなく、さらにポンプを用いて圧力を増すことも可能である。勿論、このような膨張・収縮性の袋を使用せず、通常のタンクに透過水を貯めて、ポンプで加圧送水することも可能である。

この銀イオンを含んだ純水は、空調装置の室外機に噴霧して該室外機の補助冷却に用いるのに好適であり、該室外機の微生物による汚染が防止される。

銀イオンを含んだ純水は、室外機の補助冷却のための噴霧水以外に、小型ボイラ・スチーマー市場における給水、飲料水市場における飲料水原水、学校・研究機関の実験用純水、病院や人が集まる場所での無菌加湿用水、無農薬野菜栽培用の噴霧水、酪農の疫病予防のための環境への噴霧水として使用可能である。

原水の水質は、いつも一定ではなく、季節により変動する。そのため想定外の水質がプレフィルタ（銀添着活性炭フィルタ）２に供給される場合もある。そこで、原水の水質センサと水圧センサを設け、プレフィルタ２に所定値以上の差圧が発生してから所定時間経過した場合、自動的に透過水による逆洗浄を行い、濾過材に付着した懸濁物を除去する。逆洗浄のタイミングは、使用用途や使用環境にも依存しており、日常の運転状況をクラウドコンピューターに送信し、逆先しても不都合がない時間帯を選定して行えるようＡＩによる判断を行うよう構成している。また、透過水は、純水の為、銀イオンの溶出を加速させてしまう為、純水を滞留させることなく直ぐに水道水で置き換える仕組みとすることが好ましい。

上記逆洗浄を自動的に繰り返しても、洗浄で除去しえない懸濁物が濾過材に蓄積され徐々に差圧を上げていく。そこで、圧力センサの値を継続的に遠隔で監視し、所定の圧力損失値になった時点で他方のプレフィルタへの通水に切り替える仕組みを設けている。そのことで、次に続く逆浸透膜の膜面への急激な負荷を低減できるように工夫されている。

上記洗浄では、繊維状活性炭濾過材による塩素除去能力や銀イオン放出能力を回復させることはできない。そのため、所定量の原水処理を行った後に交換する必要がある。この３種類の能力、即ち、懸濁物質除去、遊離塩素除去、銀イオン放出の能力を勘案して、三方弁１によるプレフィルタ２に切り替えるタイミングを遠隔操作で設定できるように構成されている。

図１の純水製造装置では、逆浸透膜装置６の濃縮水（ブライン）の一部を循環させることで濾過面での流速を所定以上に速くし、微細な表面の乱流を起こさせ、閉塞を防止するよう構成されている。

前述のプレフィルタ２で除去されなかった微小な懸濁物質の一部は、排出ブラインとともに系外に排出されるが、その他は、逆浸透膜面に堆積する為、定期的な洗浄をかけないと膜面を閉塞し差圧を発生し、透過液の低下をもたらす為、透過液による定期的なフラッシング洗浄を行うよう構成されている。膜面には、濃縮によるスケール析出の問題があり、特に水温の影響を強く受ける。装置が停止中に水温が低下するとブライン中のスケール成分が膜面に析出する可能性が大きくなる。そのため、停止する場合は、必ず純水に置換しておくよう構成されている。

さらに逆浸透膜装置６を２個設け、先に逆浸透処理をして塩類の濃縮された液を次の逆浸透濾過器の原水として処理することでブラインはさらに高濃度になる。この工程を一定量処理後、通液を逆転させることで逆浸透膜面での堆積負荷を均等化させ、膜面を有効に利用して処理をするよう構成されている。透過水量センサとブライン流量センサの合計が、処理水量となるためこの値を基に逆転時期を決め、膜交互自動弁を切り換えるよう構成されている。

上記逆転時期も膜面差圧の変化を継続的に監視することで最適な時期の予測を立て、遠隔操作で設定できる構成とされている。

逆浸透膜装置６で塩類が除去された透過水に、混合弁８ａを介して銀添着活性炭フィルタ２からの銀イオン含有水を水量を調整して添加してそれ以降の微生物の繁殖を抑制する。この透過水は各種用途に使用される。

一方、濃縮されたブラインは、循環利用され、原水と混合されて再度逆浸透処理がされるものと系外に排出されるものとに分かれるが、排出される量は、ブライン出口調整弁７ｈで流量が調整できるようになっており、回収率を上げているが、前述のブラインと原水の混合水の水質を計測する膜給水水質センサでスケール成分が析出しない様１００μＳ／ｃｍ〜１０００μＳ／ｃｍ、好ましくは２００μＳ／ｃｍ〜５００μＳ／ｃｍの範囲で管理されている。

膜給水水質センサの管理値は、供給原水の含有する各種イオンの構成比で異なるため、事前に水質分析され、濃縮イオンと電気伝導度の相関で決定される。しかし、前述したように供給原水水質は、変化する為、原水水質センサの年間変動等を監視記録し、最適とされる値を検討し、遠隔設定できるようにするのが望ましい。

系外に排出されるブラインは、プレフィルタ（銀添着活性炭フィルタ）２で添加された銀イオンが逆浸透膜で濃縮されており、微生物が発生することなく配管詰まり等のトラブルが発生することはない。

屋外に設けられた設備の場合、冬季における凍結対策として、一般的には、人手によるフィルタ類の取り出し保管と水抜き操作が行われるが、小型の純水製造装置では、メンテナンス費用がかかる。

その対策として、プレフィルタ２では、ポンプ４の自吸性能を利用して、排水弁Ｖ−１６から空気を吸引し、フィルタ内の水抜きを行うことでプレフィルタから水を凍結破損しない程度に抜くことができる構成とされている。

逆浸透膜装置６では、膜がスパイラル構造で凍結すると膜構造が破損し、性能劣化に直結するため、外部環境が、氷点以下になると自動的にポンプ４を稼働させ、水を循環させることでポンプモータによる発熱と圧力下での循環摩擦で凍結を予防するよう構成されている。

このような循環通水でも、凍結する可能性のある氷点下状態が予測される場合は、ポンプ４の自吸性を利用して空気を吸引し、ブライン出口弁及び排水弁を自動的に開き排水することで逆浸透膜装置内の水を空気で置き換える。この際、空気中の微生物が膜面に付着し、静置期間中にカビが発生したり、ファウリングを生じる可能性があるため、予め弁８ａを調整して高濃度の銀イオン含有水を圧力調整タンクに貯留し、その水で逆浸透膜装置内を置換して膜面に高濃度銀イオンを付着させておくことでこれらのトラブルを防止する。

また、同様に銀添着活性炭フィルタ（機能水化器）９の凍結を予防するために、送水ポンプの自吸性を利用して空気を吸引し、機能水化器の容器内の水抜きを行うように構成されている。

本発明によると、１００ｐｐｂ以下の低濃度の銀イオンによる系内の至る所における微生物制御効果が得られる。微生物の繁殖防止により、長期にわたって水質・水量が安定化する。

図１の装置には、計測制御機能が搭載されており、稼働する機器は、自動化されており制御部の指示のもと最適な運転状況下に置かれている。その為、装置の稼働状況や性能が、使用者の判断による操作を待つことなく行われるため、常に最適運転となり安定した水質・水量が確保される。

小型の膜式純水製造装置では、装置を簡素化し設備費を安価なものとする為、前処理装置と膜処理装置を一過式で通水し透過水を得る仕組みが多い。この方式では、回収率が５０％以下となる場合が多く、水道水を原水とする場合、上水道料金と下水道料金の両方がかかって負担となる。図１の装置では、前処理装置と膜処理装置に透過水による自動洗浄・保管の様な長期安定運転の仕組みが組み込まれ、消耗品の寿命延長で安価に、かつ、スケールが出ない程度にブラインを濃縮し回収率を高く維持できる仕組みを導入しているため使用水量が少なく、透過水量当たりの料金が、安くなる。

通常、水処理装置は、給水原水の水質や処理水の使用状況により装置内に組み込まれる各種消耗品の交換頻度が異なることが多い。これらは、メンテナンス時に交換されるのであるが、その時期がバラバラであると交換要員の人件費が、消耗品のコストより高くなることがあり、導入の妨げになっているが、図１の装置では、事前に交換時期を知ることができ、一括して交換する最適な時期を決めること等でメンテナンスコストを最小限化できる。

上記と同様に、冬季において凍結する可能性のある場合は、各種濾過材を容器から取り出し、水抜きをする操作を現場で行わなければならない。そのため、メンテナンス要員が冬季前と冬季後に現場に出向き取り外し、取り付けの業務を行わなければならないが、図１の装置では、気温が氷点下になるか、凍結が事前に予測される場合には、自動的に装置内から水抜きを行うよう構成されており、その必要がなく安価なメンテナンス費用となる。

なお、図１では、水道水を原水として使用することを前提としており、井水や工業用水を使用する場合は、水道水基準にまで水質を改善する前処理装置を設けることが好ましい。

原水の水道水は、環境により圧力が変動する為、原水供給減圧弁を設けて、ウォーターハンマーによる破損等を防止し、装置への圧力変動を極力少なくする。

装置に水道水を給水する為の信号は、装置から使用用途に応じて発生する信号で原水給水元弁が開き、プレフィルタ２に給水される。この際、供給される原水の水質や水圧を原水水質センサと原水圧力センサで検出し、適切な水質の確認とプレフィルタの圧力損失の確認とを行う。

プレフィルタ２は、２器設けられており、１器は、予備であり、自動三方弁１により通水側が決められる。この切り替えは、所定の通水量及び所定の圧力損失値を検出した場合に行われる。

プレフィルタ２は、銀添着活性炭フィルタ（図２参照）を採用しており、円筒状のカートリッジとそれを収納する圧力容器とから構成されている。カートリッジは、外套に原水中の比較的粒径の大きな懸濁物を捕捉して、次に続く銀添着活性炭繊維の目詰まりを予防する機能を有し、次の銀添着活性炭繊維では、原水中の遊離残留塩素や溶存有機物を除去する機能を有している。最後に芯になる部材として次に続く逆浸透膜の膜面を閉塞する可能性のある微細粒子を捕捉する２〜２０μｍの多孔質の濾過材が採用されている。

プレフィルタ２は、原水中の遊離塩素を除去して次に続く逆浸透膜の破損を防止する役目を果たしているが、そのことにより微生物の繁殖による目詰まりの原因にもなる。そこで、銀添着活性炭繊維より１〜１００ｐｐｂ、好ましくは１０〜５０ｐｐｂの銀イオンを徐放することによりその殺菌力で逆浸透膜の微生物による閉塞を防止している。

プレフィルタ２により前処理された水は、逆浸透膜処理することになるが、原水圧だけでは、十分な濾過性能を得られないため、ポンプ（膜圧ポンプ）４で昇圧して循環処理をするため、ポンプ４とプレフィルタの間に逆止弁３ａを設け、プレフィルタ２に逆圧がかからない様にしている。

逆止弁３ａの後にプレフィルタからの処理水と逆浸透によるブラインを混合する原水・ブライン混合弁３ｂを設けており、膜給水水質センサが所定値を超えてスケール成分が膜面に析出することを防止する様、混合弁３ｂの開度をそのセンサの値を基に調整する機能を有している。

逆浸透処理は、給水温度と給水圧力で処理能力が決まることから、膜給水温度センサと膜入口圧力センサにより継続的に給水条件を監視しており、膜性能劣化や膜の閉塞による圧力損失の異常を検知して逆浸透膜の性能安定を図っている。

逆浸透膜装置６は２器設けられており、シリーズで通水される。三方弁５，７ａ，７ｃは、逆浸透膜装置６ａ→６ｂの通水と逆浸透膜装置６ｂ→６ａとの通水とに切り替えられる。処理積算流量が所定値を超えると、三方弁は自動で切り替えられるようになっている。これにより、膜面への負荷が均等化され、膜交換時期を延ばすことができる。

ブライン出口弁７ｈの開度を調整することによりブラインの循環量が調整されることになり、膜給水水質に影響を与えるとともに回収率（透過水量／給水水量）に影響する。設定された回収率に適合するように開度が調整される。

ブラインの配管には、ブライン出口弁７ｈまでの間にブライン圧力センサとブライン流量センサが設けられている。

逆浸透膜装置６の透過水は、次工程に送られるが、その途中に透過水流量センサと、透過水の水質(例えば、電気伝導度など)を測定するための透過水質センサが設けられている。

処理積算流量は、装置に使用されている機器類の交換頻度の目安を与えており、例えば、プレフィルタ交互弁や膜交互弁の切り替え時期の重要な指標となる。

透過水水質センサの数値は、逆浸透膜処理の重要な指標である脱塩率の計算に使用され、後続する用途の品質を保証することになる。また、その異常値は、膜劣化・膜破損のトラブル検知に使用される。

次に続く機能水化器としての銀添着活性炭フィルタ９は、水温により銀イオンが純水中に１〜２ｐｐｍと高濃度に溶出するため、混合弁８ａで調整することにより、１〜１００ｐｐｂ、好ましくは１０〜５０ｐｐｂの銀イオンをライン１１中の純水に含むよう構成されている。

銀イオンを溶解した透過水は、送水ポンプで昇圧され、圧力調整タンク１３に貯留され、自動弁の送水元弁の開閉で最終使用プロセスに送られる。

圧力調整タンク１３の圧力が所定圧以上になると、ポンプ４及び送水ポンプ１０を停止し、原水供給元弁を閉じることで透過水の供給は、停止する。その圧が、所定圧以下となると原水供給元弁を開き、ポンプを稼働させ、透過水を供給する。

プレフィルタ２や逆浸透膜装置６の膜及び銀添着活性炭フィルタ９は、一定の処理後交換する必要がある。

消耗品の交換時期は、原水中に含まれる濁質成分、スケール化成分、遊離塩素成分、溶解性有機成分の量により異なるが、濁質成分・スケール化成分による圧力損失が、濾過材交換頻度を一番上げる要素となっている。そこで、その濁質成分の濾過材への蓄積と差圧発生を抑制する為、自動洗浄の機構を設けている。

原水圧力センサの値の傾向管理による上昇値が、供給水の圧力より０．０５Ｍｐａ〜０．１Ｍｐａ以上の値を示す場合もしくは一日の終了時になった場合は、原水供給元弁を閉じ、圧力調整タンク１３に貯留された透過水を洗浄弁と排水弁を開けることで透過側から流入側に逆洗をかけることで、濾過材に蓄積された懸濁成分を系外に排出させる。このことにより、全ての懸濁物質が濾過材から排除できるわけではないが、圧力損失を回復することが可能となり、圧力上昇の傾向管理でその効果を確認することが可能となる。

逆浸透膜装置６は、プレフィルタ２から流出する微細な懸濁物質やスケール成分が、逆浸透膜表面に蓄積される。一定流量を確保することで乱流状態を起こし、蓄積を予防するが、時間の経過とともに差圧が発生する。差圧傾向管理により通常より０．０５Ｍｐａ〜０．１Ｍｐａ以上の値を示す場合もしくは一日の終了時になった場合は、原水供給元弁を閉じ、ブライン出口弁７ｈを全開し、原水・ブライン混合弁３ｂを適度な開度に調整し、洗浄弁を開きポンプ４を稼動させることで洗浄を行い、更に圧力調整タンク１３内に貯留された透過水を逆浸透膜表面に導入し、ブラインを純水に置き換えることで膜面への懸濁物質やスケール成分の析出を防止する。

連続的に処理が行われる場合は、各種センサの情報と稼働機器の稼働状況とで安定した性能を維持することが、比較的容易であるが、断続的な運転や長期停止がなされる場合は、その性能の維持のため多くの注意事項が発生する。特に、滞留状態の膜面での水温低下は、スケール発生を伴うため透過水による置換が必須となる。銀イオンを含んだ機能性純水が、スケール発生と微生物発生を抑制する。

水系を取り扱う場合は、微生物による汚染、特に濾過材を使用する場合は、スライムによる閉塞が、処理能力を大きく損なう元凶になる。特に水が滞留する場合は、スライムが発生しやすく、夜間停止や休日停止で水が滞留する場合は、水道水の場合は、残留遊離塩素を一定値に保持することが法律で決められているが、本発明の場合は、残留塩素による殺菌ではなく銀イオンによる殺菌を行うことで濾過材のスライム汚染を防止している。機構は、流入する遊離塩素を活性炭で除去し、活性炭に添着された銀塩類から銀イオンを徐放することで、後続の逆浸透膜面でのスライム発生を防止している。

もう一つの課題は、冬季における凍結の問題である。供給される原水は、保温された状態で装置に供給されるが、装置内では、各種フィルタ類を始め、センサ類やポンプ・配管弁類は、筐体内にあるため特別な保温処理は一般的には行われない。図１の装置は、外気温や水温を計測するセンサを備えており、事前に天候条件等を通信を介して異常天候を察知できる仕組みを組み込んでおり、凍結の可能性がある場合は、次のような手順で自動的に遠隔で水抜きができるように構成されている。

プレフィルタ２及び逆浸透膜装置６は、原水供給元弁を閉じ、排水弁Ｖ−１６を開き、ブライン出口弁７ｈを開いた状態でポンプ４を稼働させると、ポンプ４の自吸性能で空気が、排水弁Ｖ−１６から吸引され、各濾過材容器内の水が押し出され、ブライン出口弁７ｈから排出される。このことで濾過材に含まれる水分の全てを押し出すことはできないが、容器と濾過材の隙間に空気が介在することで、濾過材の凍結を予防することが可能となる。

過酷な凍結条件でない場合は、ブライン出口弁７ｈを閉じ送水ポンプを停止状態で原水・ブライン混合弁３ｂをブラインのみ通水させポンプ４を稼働させることでブラインの循環のみを行うことで凍結を予防する。

上述したように、装置内に設けられた各種センサで機器の自動運転が行われるが、原水水質は、地域により異なり、装置毎の設定が必要になる。全てを事前に把握することは、困難であり、あらかじめ設定された制御値を途中で変更する必要に迫られる。

そこで、これらの長期間にわたる運転データを装置内の制御・通信端末を介して装置外に設けられたクラウドコンピュータに送信し、データを蓄積させ、そこから本装置の監視と遠隔制御をおこなうネットワークシステムに蓄積されたデータを送り、解析し、装置の安定運転のための設定値の変更や安全性の確保のための緊急停止等の遠隔制御を行う。

２ プレフィルタ（銀添着活性炭フィルタ）
６ 逆浸透膜装置
９ 機能水化器（銀添着活性炭フィルタ）
１３ 圧力調整タンク

Claims (11)

1. 塩類を含む原水を逆浸透膜装置によって処理することにより純水を製造する方法において、逆浸透膜処理装置の上流に設けた銀イオン添加手段によって原水に銀イオンを添加することを特徴とする純水製造方法。
2. 請求項１に記載の純水製造方法において、逆浸透膜装置の下流に設けた銀イオン添加手段によって前記逆浸透膜の透過水に銀イオンを添加することを特徴とする純水製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の純水製造方法において、銀イオン添加手段が銀イオンを添着させた活性炭フィルタであることを特徴とする純水製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、前記逆浸透膜装置の透過水を貯留するための蓄圧式の圧力調整タンクが設けられており、
   該逆浸透膜装置の差圧が所定値以上となった場合、又は通水開始後所定時間が経過した場合、該圧力調整タンク内の透過水で該逆浸透膜装置をフラッシングすることを特徴とする純水製造方法。
5. 請求項４において、前記原水を濾過するためのプレフィルタが設けられており、該プレフィルタの差圧が所定値以上となった場合に、前記圧力調整タンク内の透過水で該プレフィルタを逆洗することを特徴とする純水製造方法。
6. 請求項５において、前記逆浸透膜装置の前段に逆浸透膜給水用ポンプが設けられ、前記プレフィルタの前段に排水弁が設けられており、原水の供給部に原水供給元弁が設けられており、
   該原水供給元弁を閉とし、該排水弁を開とし、前記ポンプを作動させることにより、該排水弁から空気を吸引し、該プレフィルタ及び該逆浸透膜装置内の水をブラインラインから排出する水抜き工程を行うことを特徴とする純水製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項において、前記逆浸透膜装置のブラインラインは、ブライン出口弁を介してブライン排出可能となっていると共に、ブライン返送ラインを介して逆浸透膜給水用の前段側の原水・ブライン混合部に返送可能となっており、
   該出口弁を閉とし、原水・ブライン混合部を原水の流通停止とし、ブライン循環のみを行う状態とし、前記ポンプを作動させてブラインを循環させることにより凍結防止を行う工程を有することを特徴とする純水製造方法。
8. 原水供給ラインによって原水が逆浸透膜装置に供給され、該逆浸透膜装置の透過水が透過水取出ラインで取り出される純水製造装置において、
   該原水供給ラインに銀イオン添加手段を設けたことを特徴とする純水製造装置。
9. 請求項８の純水製造装置において、前記透過水取出ラインに銀イオン添加手段を備えたことを特徴とする純水製造装置。
10. 請求項８又は９の純水製造装置において、前記透過水取出ラインに、透過水を貯留するための蓄圧式の圧力調整タンクが接続されており、
    該圧力調整タンク内の透過水によって前記逆浸透膜装置をフラッシングするための逆浸透膜洗浄手段が設けられていることを特徴とする純水製造装置。
11. 請求項１０の純水製造装置において、原水を濾過するプレフィルタが設けられており、
    前記圧力調整タンク内の透過水によって該プレフィルタを逆洗するプレフィルタ逆洗手段が設けられていることを特徴とする純水製造装置。

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