JP2022110794A - 水処理装置及び水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶存水素濃度の低下を招くことなく、浄化効率を高めることができる水処理装置及び水処理方法を提供する。【解決手段】水処理装置１は、供給された原水を処理することにより、処理水を生成する水処理部２を備える。水処理装置１は、処理水から気体を除去する脱気装置３と、気体から水素ガスを回収し、原水または処理水に供給する回収装置４とをさらに備える。【選択図】図１

Description

本発明は、供給された原水を処理する水処理装置及び水処理方法に関する。

従来、血液透析治療に用いられる水処理装置の一形態として、溶存水素水生成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。溶存水素水を用いた血液透析は、患者の酸化ストレスが軽減されるとして、近年注目されている。

特許第５８４０２４８号公報

血液透析は、ダイアライザーを用いて患者の血液を浄化する治療である。血液透析において、ダイアライザーに供給される透析液に気体が混入すると、ダイアライザー内の中空糸膜に形成された微少な孔が気泡によって塞がれて、浄化効率が低下する。このため、上記特許文献１の装置では、透析装置に脱気装置を設け、透析液内の気体を除去している。

しかしながら、上記装置では、透析液に溶存している水素ガスまでもが脱気装置によって除去されるため、溶存水素濃度の低下を招くおそれがある。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、溶存水素濃度の低下を招くことなく、浄化効率を高めることができる水処理装置及び水処理方法を提供することを主たる目的としている。

本発明の第１発明は、供給された原水を処理することにより、処理水を生成する水処理部を備えた水処理装置であって、前記処理水から気体を除去する脱気装置と、前記気体から水素ガスを回収し、前記原水または前記処理水に供給する回収装置とをさらに備える。

本発明に係る前記水処理装置において、前記水処理部は、前記原水に水素ガスを溶解させて第１処理水を生成する水素溶解装置を含み、前記回収装置は、回収した前記水素ガスを前記原水または前記第１処理水に供給する、ことが望ましい。

本発明に係る前記水処理装置において、前記水処理部は、前記第１処理水を逆浸透膜を透過させて第２処理水を生成する逆浸透処理装置をさらに含み、前記回収装置は、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第１処理水または前記第２処理水に供給する、ことが望ましい。

本発明に係る前記水処理装置において、前記水処理部は、前記第２処理水に透析原液を混合して第３処理水を調製する透析液調製装置をさらに含み、前記回収装置は、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第１処理水、前記第２処理水または前記第３処理水に供給する、ことが望ましい。

本発明に係る前記水処理装置において、前記水処理部は、前記原水を逆浸透膜を透過させて第４処理水を生成する逆浸透処理装置を含み、前記回収装置は、回収した前記水素ガスを前記原水または前記第４処理水に供給する、ことが望ましい。

本発明に係る前記水処理装置において、前記水処理部は、前記第４処理水に水素ガスを溶解させて第５処理水を生成する水素溶解装置をさらに含み、前記回収装置は、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第４処理水または前記第５処理水に供給する、ことが望ましい。

本発明に係る前記水処理装置において、前記水処理部は、前記第５処理水に透析原液を混合して第６処理水を調製する透析液調製装置をさらに含み、前記回収装置は、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第４処理水、前記第５処理水または前記第６処理水に供給する、ことが望ましい。

本発明に係る前記水処理装置において、前記水処理部は、前記第４処理水に透析原液を混合して第７処理水を調製する透析液調製装置をさらに含み、前記回収装置は、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第４処理水または前記第７処理水に供給する、ことが望ましい。

本発明に係る前記水処理装置において、前記水処理部は、前記第７処理水に水素ガスを溶解させて第８処理水を生成する水素溶解装置をさらに含み、前記回収装置は、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第４処理水、前記第７処理水または前記第８処理水に供給する、ことが望ましい。

本発明に係る前記水処理装置において、前記水素溶解装置は、電気分解によって水素を生成する電解槽を含む、ことが望ましい。

本発明に係る前記水処理装置において、前記回収装置は、前記水素ガスの供給量を調整するための弁を含む、ことが望ましい。

本発明の第２発明は、供給された原水を処理することにより、処理水を生成する水処理ステップを含む水処理方法であって、前記処理水から気体を除去する脱気ステップと、前記気体から前記水素ガスを回収し、前記原水または前記処理水に供給する回収ステップとをさらに含む。

本発明に係る前記水処理方法において、前記水処理ステップは、前記原水に水素ガスを溶解させて第１処理水を生成する水素溶解ステップを含み、前記回収ステップは、回収した前記水素ガスを前記原水または前記第１処理水に供給する、ことが望ましい。

本発明に係る前記水処理方法において、前記水処理ステップは、前記第１処理水を逆浸透膜を透過させて第２処理水を生成する逆浸透処理ステップをさらに含み、前記回収ステップは、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第１処理水または前記第２処理水に供給する、ことが望ましい。

本発明に係る前記水処理方法において、前記水処理ステップは、前記第２処理水に透析原液を混合して第３処理水を調製する透析液調製ステップをさらに含み、前記回収ステップは、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第１処理水、前記第２処理水または前記第３処理水に供給する、ことが望ましい。

本発明に係る前記水処理方法において、前記水処理ステップは、前記原水を逆浸透膜を透過させて第４処理水を生成する逆浸透処理ステップを含み、前記回収ステップは、回収した前記水素ガスを前記原水または前記第４処理水に供給する、ことが望ましい。

本発明に係る前記水処理方法において、前記水処理ステップは、前記第４処理水に水素ガスを溶解させて第５処理水を生成する水素溶解ステップをさらに含み、前記回収ステップは、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第４処理水または前記第５処理水に供給する、ことが望ましい。

本発明に係る前記水処理方法において、前記水処理ステップは、前記第５処理水に透析原液を混合して第６処理水を調製する透析液調製ステップをさらに含み、前記回収ステップは、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第４処理水または前記第６処理水に供給する、ことが望ましい。

本発明に係る前記水処理方法において、前記水処理ステップは、前記第４処理水に透析原液を混合して第７処理水を調製する透析液調製ステップをさらに含み、前記回収ステップは、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第４処理水、または前記第７処理水に供給する、ことが望ましい。

本発明に係る前記水処理方法において、前記水処理ステップは、前記第７処理水に水素ガスを溶解させて第８処理水を生成する水素溶解ステップをさらに含み、前記回収ステップは、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第４処理水、前記第７処理水または前記第８処理水に供給する、ことが望ましい。

本第１発明の前記水処理装置は、前記脱気装置によって前記処理水から除去された前記気体から前記水素ガスを回収し、前記原水または前記処理水に供給する前記回収装置を備えているので、前記処理水における溶存水素濃度が高められる。これにより、前記溶存水素濃度を十分に維持しながら、ダイアライザーの浄化効率を高めることが可能となる。

本第２発明の前記水処理方法は、前記脱気ステップにおいて前記処理水から除去された前記気体から前記水素ガスを回収し、前記原水または前記処理水に供給する前記回収ステップを含んでいるので、前記処理水における溶存水素濃度が高められる。これにより、前記溶存水素濃度を十分に維持しながら、ダイアライザーの浄化効率を高めることが可能となる。

本第１発明の水処理装置の概略構成を示すブロック図である。 本第２発明の水処理方法の手順を示すフローチャートである。 図１の水処理装置の具体的な構成を示すブロック図である。 図２の水処理方法の具体的な手順を示すフローチャートである。 図３の水処理装置の変形例の構成を示すブロック図である。 図４の水処理方法の変形例の手順を示すフローチャートである。 図５の水処理装置の変形例の構成を示すブロック図である。 図６の水処理方法の変形例の手順を示すフローチャートである。 図１の水処理装置の別の具体的な構成を示すブロック図である。 図２の水処理方法の別の具体的な手順を示すフローチャートである。 図９の水処理装置の変形例の構成を示すブロック図である。 図１０の水処理方法の変形例の手順を示すフローチャートである。 図１１の水処理装置の変形例の構成を示すブロック図である。 図１２の水処理方法の変形例の手順を示すフローチャートである。 図９の水処理装置の別の変形例の構成を示すブロック図である。 図１０の水処理方法の別の変形例の手順を示すフローチャートである。 図１５の水処理装置の変形例の構成を示すブロック図である。 図１６の水処理方法の変形例の手順を示すフローチャートである。 図３等の水素溶解装置の一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本第１発明の水処理装置１の概略構成を示している。水処理装置１は、水処理部２と、脱気装置３と、回収装置４とを備えている。水処理装置１によって生成された処理水は、例えば、透析装置に供給され、血液透析に供される。

水処理部２には、水処理装置１の外部から原水が供給される。原水には、水道水、井戸水または地下水の他、水素ガスが溶解している溶存水素水が用いられる。原水は、フィルター等によって浄化され、活性炭等により次亜塩素酸が除去されているのが望ましい。

水処理部２は、供給された原水を処理することにより、処理水を生成し、管等を介して脱気装置３に供給する（水処理ステップＳ２）。水処理部２のより具体的な機能については、以下の水処理装置１Ａないし１Ｈを参照して説明する。

原水として水素ガスが溶解していない水が適用される場合は、水処理部２にて実行される処理には、水素ガスを溶解させる処理が含まれる。一方、原水として水素ガスが溶解している溶存水素水が適用される場合は、水処理部２にて実行される処理には、水素ガスを溶解させる処理が含まれてなくてもよい。

水処理部２によって生成される処理水には、原水の段階または水処理の過程で、窒素ガス、酸素ガス、水素ガス等の気体が含まれている。脱気装置３は、水処理部２から供給される処理水から気体を除去する（脱気ステップＳ３）。脱気装置３は、例えば、膜モジュールとポンプ等によって構成される。膜モジュールの膜には、気体が透過できる微細な孔が形成されている。ポンプによって処理水が加圧されることにより、膜を透過した気体が処理水から除去される。

気体が除去された処理水は、管等を介して水処理装置１の外部に取り出され、例えば、透析装置（図示せず）に供給される。これにより、ダイアライザー内の中空糸膜に形成された微少な孔が気泡によって塞がれることが抑制され、浄化効率が良好に維持される。

脱気装置３によって除去された気体は、管等を介して回収装置４に送り込まれる。

回収装置４は、パラジウム膜等の水素透過膜を有している。水素透過膜は、水素が透過できる膜であれば特に限定されない。例えば、５足金属のバナジウム、ニオブ、タンタル等を含む膜であってもよい。水素透過膜は、脱気装置３によって除去された気体のうち、水素が透過できる膜が望ましい。

回収装置４は、水素透過膜によって水素ガスとその他の気体とを分離する。回収装置４によって、脱気装置３から送り込まれた気体から水素ガスが回収される。そして、回収装置４は、回収した水素ガスを管等を介して原水に供給する（回収ステップＳ４）。これにより、水処理部２に供給される原水に水素が溶け込み、水処理部２及び脱気装置３を経て、最終的に水処理装置１から取り出される処理水の溶存水素濃度が高められる。従って、溶存水素濃度を十分に維持しながら、ダイアライザーの浄化効率を高めることが可能となる。

図１において破線の矢印によって示されるように、回収装置４によって回収された水素ガスは、管等を介して水処理部２の下流側の処理水または脱気装置３の下流側の処理水に供給されてもよい。これらの場合であっても、最終的に水処理装置１から取り出される処理水の溶存水素濃度が高められる。

なお、処理水に溶け込んでいる水素の分子は、非常に微細であるため、血液透析に用いられる中空糸膜の孔を容易に通過し、ダイアライザーの浄化効率に影響を及ぼすことがない。

一方、回収装置４によって回収されなかった気体（すなわち、水素ガス以外の窒素ガス等）は、水処理装置１の外部に排出される。

図３は、図１の水処理装置１の具体例である水処理装置１Ａのブロック図である。水処理装置１Ａのうち、以下で説明されてない部分については、上述した水処理装置１の構成が採用されうる。

図４は、図２の水処理方法１００の具体例である水処理方法１００Ａのフローチャートである。水処理方法１００Ａのうち、以下で説明されてない部分については、上述した水処理方法１００の構成が採用されうる。

水処理装置１Ａにおいて、水処理部２は、水素溶解装置２１を含んでいる。水素溶解装置２１は、原水に水素ガスを溶解させて溶存水素水（第１処理水）を生成する（水素溶解ステップＳ２１）。従って、水処理装置１Ａ及び水処理方法１００Ａは、水素ガスが溶解していない原水にも対応している。

水素溶解装置２１が溶存水素水を生成した後は、脱気装置３によって脱気ステップＳ３が実行され、回収装置４によって回収ステップＳ４が実行される。水処理装置１Ａによって生成された溶存水素水は、例えば、水処理装置１Ａの外部の逆浸透処理装置に供給され、逆浸透水の生成に供される。また、水処理装置１Ａによって生成された溶存水素水は、水処理装置１Ａの外部の透析液調製装置に供給され、透析液の調製に供されてもよい。水処理装置１Ａが、水素溶解装置を有していない通常の透析装置の外部に設けられることにより、上記通常の透析装置に水素水透析の機能を付加できる。

水処理装置１Ａにあっても、回収装置４は、回収した水素ガスを管等を介して原水に供給する。これにより、最終的に水処理装置１Ａから取り出される溶存水素水の溶存水素濃度が高められる。なお、回収装置４によって回収された水素ガスは、図３において破線の矢印によって示されるように、管等を介して水素溶解装置２１の下流側の溶存水素水または脱気装置３の下流側の溶存水素水に供給されてもよい。これらの場合であっても、最終的に水処理装置１Ａから取り出される溶存水素水の溶存水素濃度が高められる。

水処理装置１Ａには、原水として透析液を用いることができる。透析液は、逆浸透処理が施された透析用水に透析原液を混合（または透析成分の粉末を溶解）することにより生成される。このような水処理装置１Ａが、水素溶解装置を有していない上記通常の透析装置の外部に設けられることにより、上記通常の透析装置に水素水透析の機能を付加できる。

図５は、図３の水処理装置１Ａの変形例である水処理装置１Ｂのブロック図である。水処理装置１Ｂのうち、以下で説明されてない部分については、上述した水処理装置１Ａの構成が採用されうる。

図６は、図４の水処理方法１００Ａの変形例である水処理方法１００Ｂのフローチャートである。水処理方法１００Ｂのうち、以下で説明されてない部分については、上述した水処理方法１００Ａの構成が採用されうる。

水処理装置１Ｂにおいて、水処理部２は、水素溶解装置２１及び逆浸透処理装置２２を含んでいる。逆浸透処理装置２２は、逆浸透膜を備えている。水素溶解装置２１による水素溶解ステップＳ２１の後、逆浸透処理装置２２は、溶存水素水を逆浸透膜を透過させて逆浸透水素水（第２処理水）を生成する（逆浸透処理ステップＳ２２）。逆浸透処理装置２２において、逆浸透膜を透過できなかった成分は、濃縮水として水処理装置１Ｂの外部に排出される。

その後、脱気装置３によって脱気ステップＳ３が実行され、回収装置４によって回収ステップＳ４が実行される。水処理装置１Ｂによって生成された逆浸透水素水は、例えば、水処理装置１Ｂの外部の透析液調製装置に供給され、透析液の調製に供される。

水処理装置１Ｂにあっても、回収装置４は、回収した水素ガスを管等を介して原水に供給する。これにより、最終的に水処理装置１Ｂから取り出される溶存水素水の溶存水素濃度が高められる。なお、回収装置４によって回収された水素ガスは、図５において破線の矢印によって示されるように、管等を介して水素溶解装置２１の下流側の溶存水素水、逆浸透処理装置２２の下流側の逆浸透水素水または脱気装置３の下流側の逆浸透水素水に供給されてもよい。これらの場合であっても、最終的に水処理装置１Ｂから取り出される逆浸透水素水の溶存水素濃度が高められる。

図７は、図５の水処理装置１Ｂの変形例である水処理装置１Ｃのブロック図である。水処理装置１Ｃのうち、以下で説明されてない部分については、上述した水処理装置１Ｂの構成が採用されうる。

図８は、図６の水処理方法１００Ｂの変形例である水処理方法１００Ｃのフローチャートである。水処理方法１００Ｃのうち、以下で説明されてない部分については、上述した水処理方法１００Ｂの構成が採用されうる。

水処理装置１Ｃにおいて、水処理部２は、水素溶解装置２１、逆浸透処理装置２２及び透析液調製装置２３を含んでいる。水素溶解装置２１による水素溶解ステップＳ２１及び逆浸透処理装置２２による逆浸透処理ステップＳ２２の後、透析液調製装置２３は、逆浸透水素水に透析原液を混合して水素透析液（第３処理水）を調製する（透析液調製ステップＳ２３）。

その後、脱気装置３によって脱気ステップＳ３が実行され、回収装置４によって回収ステップＳ４が実行される。水処理装置１Ｃによって生成された水素透析液は、例えば、透析装置に供給され、血液透析に供される。

水処理装置１Ｃにあっても、回収装置４は、回収した水素ガスを管等を介して原水に供給する。これにより、最終的に水処理装置１Ｃから取り出される水素透析液の溶存水素濃度が高められる。なお、回収装置４によって回収された水素ガスは、図７において破線の矢印によって示されるように、管等を介して水素溶解装置２１の下流側の溶存水素水、逆浸透処理装置２２の下流側の逆浸透水素水、透析液調製装置２３の下流側の水素透析液または脱気装置３の下流側の水素透析液に供給されてもよい。

水処理装置１Ｃにおいて、逆浸透処理装置２２が廃されていてもよい。この場合、水処理装置１Ｃにおいて、逆浸透処理ステップＳ２２も省略される。

図９は、図１の水処理装置１の別の具体例である水処理装置１Ｄのブロック図である。水処理装置１Ｄのうち、以下で説明されてない部分については、上述した水処理装置１の構成が採用されうる。

図１０は、図２の水処理方法１００の別の具体例である水処理方法１００Ｄのフローチャートである。水処理方法１００Ｄのうち、以下で説明されてない部分については、上述した水処理方法１００の構成が採用されうる。

水処理装置１Ｄ及び水処理方法１００Ｄでは、原水として水素ガスが溶解している溶存水素水が供給される。溶存水素水は、例えば、水処理装置１Ｄの外部に設けられた水素溶解装置によって、予め生成される。

水処理装置１Ｄにおいて、水処理部２は、逆浸透処理装置２２を含んでいる。逆浸透処理装置２２は、逆浸透膜を備えている。逆浸透処理装置２２は、原水を逆浸透膜を透過させて逆浸透水素水（第４処理水）を生成する（逆浸透処理ステップＳ２２）。逆浸透処理装置２２において、逆浸透膜を透過できなかった成分は、濃縮水として水処理装置１Ｂの外部に排出される。

その後、脱気装置３によって脱気ステップＳ３が実行され、回収装置４によって回収ステップＳ４が実行される。水処理装置１Ｄによって生成された逆浸透水素水は、例えば、水処理装置１Ｄの外部の透析液調製装置に供給され、透析液の調製に供される。

水処理装置１Ｄにあっても、回収装置４は、回収した水素ガスを管等を介して原水に供給する。これにより、最終的に水処理装置１Ｄから取り出される逆浸透水素水の溶存水素濃度が高められる。なお、回収装置４によって回収された水素ガスは、図９において破線の矢印によって示されるように、管等を介して逆浸透処理装置２２の下流側の逆浸透水素水、または脱気装置３の下流側の逆浸透水素水に供給されてもよい。

図１１は、図９の水処理装置１Ｄの変形例である水処理装置１Ｅのブロック図である。水処理装置１Ｅのうち、以下で説明されてない部分については、上述した水処理装置１Ｄの構成が採用されうる。

図１２は、図１０の水処理方法１００Ｄの変形例である水処理方法１００Ｅのフローチャートである。水処理方法１００Ｅのうち、以下で説明されてない部分については、上述した水処理方法１００Ｄの構成が採用されうる。

水処理装置１Ｅにおいて、水処理部２は、逆浸透処理装置２２及び水素溶解装置２１を含んでいる。このため、原水として水素ガスが溶解していない水が適用されうる。水処理装置１Ｅにおいて、逆浸透処理装置２２は、原水を逆浸透膜を透過させて逆浸透水（第４処理水）を生成する（逆浸透処理ステップＳ２２）。そして、水素溶解装置２１は、逆浸透水に水素ガスを溶解させて逆浸透水素水（第５処理水）を生成する（水素溶解ステップＳ２１）。

その後、脱気装置３によって脱気ステップＳ３が実行され、回収装置４によって回収ステップＳ４が実行される。水処理装置１Ｅによって生成された逆浸透水素水は、例えば、水処理装置１Ｅの外部の透析液調製装置に供給され、透析液の調製に供される。

水処理装置１Ｅにおいて、原水として水素ガスが溶解している溶存水素水が適用される場合は、水素溶解装置２１によって一層溶存水素濃度が高められる。

水処理装置１Ｅにあっても、回収装置４は、回収した水素ガスを管等を介して原水に供給する。これにより、最終的に水処理装置１Ｅから取り出される逆浸透水素水の溶存水素濃度が高められる。なお、回収装置４によって回収された水素ガスは、図１１において破線の矢印によって示されるように、管等を介して逆浸透処理装置２２の下流側の逆浸透水、水素溶解装置２１の下流側の逆浸透水素水、または脱気装置３の下流側の逆浸透水素水に供給されてもよい。

図１３は、図１１の水処理装置１Ｅの変形例である水処理装置１Ｆのブロック図である。水処理装置１Ｆのうち、以下で説明されてない部分については、上述した水処理装置１Ｅの構成が採用されうる。

図１４は、図１２の水処理方法１００Ｅの変形例である水処理方法１００Ｆのフローチャートである。水処理方法１００Ｆのうち、以下で説明されてない部分については、上述した水処理方法１００Ｅの構成が採用されうる。

水処理装置１Ｆにおいて、水処理部２は、逆浸透処理装置２２、水素溶解装置２１及び透析液調製装置２３を含んでいる。水処理装置１Ｆにおいて、逆浸透処理装置２２は、原水を逆浸透膜を透過させて逆浸透水（第４処理水）を生成する（逆浸透処理ステップＳ２２）。逆浸透処理装置２２において、逆浸透膜を透過できなかった成分は、濃縮水として水処理装置１Ｂの外部に排出される。

そして、水素溶解装置２１は、逆浸透水に水素ガスを溶解させて逆浸透水素水（第５処理水）を生成する（水素溶解ステップＳ２１）。さらに、透析液調製装置２３は、逆浸透水素水に透析原液を混合して水素透析液（第６処理水）を調製する（透析液調製ステップＳ２３）。

その後、脱気装置３によって脱気ステップＳ３が実行され、回収装置４によって回収ステップＳ４が実行される。水処理装置１Ｆによって生成された水素透析液は、例えば、透析装置に供給され、血液透析に供される。

水処理装置１Ｆにあっても、回収装置４は、回収した水素ガスを管等を介して原水に供給する。これにより、最終的に水処理装置１Ｆから取り出される水素透析液の溶存水素濃度が高められる。なお、回収装置４によって回収された水素ガスは、図１３において破線の矢印によって示されるように、管等を介して逆浸透処理装置２２の下流側の逆浸透水、水素溶解装置２１の下流側の逆浸透水素水、透析液調製装置２３の下流側の水素透析液または脱気装置３の下流側の水素透析液に供給されてもよい。

図１５は、図９の水処理装置１Ｄの変形例である水処理装置１Ｇのブロック図である。水処理装置１Ｇのうち、以下で説明されてない部分については、上述した水処理装置１Ｄの構成が採用されうる。

図１６は、図１０の水処理方法１００Ｄの変形例である水処理方法１００Ｇのフローチャートである。水処理方法１００Ｇのうち、以下で説明されてない部分については、上述した水処理方法１００Ｄの構成が採用されうる。

水処理装置１Ｇ及び水処理方法１００Ｇでは、原水として水素ガスが溶解している溶存水素水が供給される。溶存水素水は、例えば、水処理装置１Ｇの外部に設けられた水素溶解装置によって予め生成される。

水処理装置１Ｇにおいて、水処理部２は、逆浸透処理装置２２及び透析液調製装置２３を含んでいる。水処理装置１Ｆにおいて、逆浸透処理装置２２は、原水を逆浸透膜を透過させて逆浸透水（第４処理水）を生成する（逆浸透処理ステップＳ２２）。そして、透析液調製装置２３は、逆浸透水素水に透析原液を混合して水素透析液（第７処理水）を調製する（透析液調製ステップＳ２３）。

その後、脱気装置３によって脱気ステップＳ３が実行され、回収装置４によって回収ステップＳ４が実行される。水処理装置１Ｇによって生成された水素透析液は、例えば、透析装置に供給され、血液透析に供される。

水処理装置１Ｇにあっても、回収装置４は、回収した水素ガスを管等を介して原水に供給する。これにより、最終的に水処理装置１Ｇから取り出される水素透析液の溶存水素濃度が高められる。なお、回収装置４によって回収された水素ガスは、図１５において破線の矢印によって示されるように、管等を介して逆浸透処理装置２２の下流側の逆浸透水素水、透析液調製装置２３の下流側の水素透析液または脱気装置３の下流側の水素透析液に供給されてもよい。

水処理装置１Ｇにおいて、逆浸透処理装置２２が廃されていてもよい。この場合、水処理装置１Ｇにおいて、逆浸透処理ステップＳ２２も省略される。

図１７は、図１５の水処理装置１Ｇの変形例である水処理装置１Ｈのブロック図である。水処理装置１Ｈのうち、以下で説明されてない部分については、上述した水処理装置１Ｇの構成が採用されうる。

図１８は、図１６の水処理方法１００Ｇの変形例である水処理方法１００Ｈのフローチャートである。水処理方法１００Ｈのうち、以下で説明されてない部分については、上述した水処理方法１００Ｇの構成が採用されうる。

水処理装置１Ｈにおいて、水処理部２は、逆浸透処理装置２２、透析液調製装置２３及び水素溶解装置２１を含んでいる。水処理装置１Ｈにおいて、逆浸透処理装置２２は、原水を逆浸透膜を透過させて逆浸透水（第４処理水）を生成する（逆浸透処理ステップＳ２２）。そして、透析液調製装置２３は、逆浸透水素水に透析原液を混合して透析液（第７処理水）を調製する（透析液調製ステップＳ２３）。さらに、水素溶解装置２１は、透析液に水素ガスを溶解させて水素透析液（第８処理水）を生成する（水素溶解ステップＳ２１）。

その後、脱気装置３によって脱気ステップＳ３が実行され、回収装置４によって回収ステップＳ４が実行される。水処理装置１Ｈによって生成された水素透析液は、例えば、透析装置に供給され、血液透析に供される。

水処理装置１Ｈにあっても、回収装置４は、回収した水素ガスを管等を介して原水に供給する。これにより、最終的に水処理装置１Ｈから取り出される水素透析液の溶存水素濃度が高められる。なお、回収装置４によって回収された水素ガスは、図１７において破線の矢印によって示されるように、管等を介して逆浸透処理装置２２の下流側の逆浸透水、透析液調製装置２３の下流側の透析液、水素溶解装置２１の下流側の水素透析液、または脱気装置３の下流側の水素透析液に供給されてもよい。

水処理装置１Ｈにおいて、逆浸透処理装置２２が廃されていてもよい。この場合、水処理装置１Ｈにおいて、逆浸透処理ステップＳ２２も省略される。

図１９は、水素溶解装置２１の一例を示している。水素溶解装置２１は、電解槽５を含んでいる。電解槽５は、水を電気分解することにより、水素ガスを発生させる。発生した水素ガスが水に溶け込むことにより、溶存水素水が生成される。

電解槽５は、電解室５０を備え、電解室５０内に第１給電体５１と、第２給電体５２と、を有する。第１給電体５１及び第２給電体５２は、電解室５０に設けられている。

第１給電体５１と第２給電体５２との間には、隔膜５３が設けられている。電解室５０は、隔膜５３によって第１給電体５１が配された第１極室５０ａと、第２給電体５２が配された第２極室５０ｂとに区分される。

第１給電体５１及び第２給電体５２の極性及び第１給電体５１及び第２給電体５２に印加される電圧は、制御部（図示せず）によって制御される。

給電体５１、５２と制御部との間の電流供給ラインには、電流検出部が設けられている。電流検出部は、第１給電体５１、第２給電体５２に供給する電解電流を検出し、その値に相当する電気信号を制御部に出力する。

制御部は、例えば、電流検出部から出力された電気信号に基づいて、第１給電体５１及び第２給電体５２に印加する直流電圧を制御する。より具体的には、制御部は、電流検出部によって検出される電解電流が予め設定された所望の値となるように、第１給電体５１及び第２給電体５２に印加する直流電圧をフィードバック制御する。例えば、電解電流が過大である場合、制御部は、上記電圧を減少させ、電解電流が過小である場合、制御部は、上記電圧を増加させる。これにより、第１給電体５１及び第２給電体５２に供給する電解電流が適切に制御される。

電解室５０内で水が電気分解されることにより、水素ガス及び酸素ガスが発生する。例えば、陰極側の第２極室５０ｂでは、水素ガスが発生し溶存水素水が生成される。なお、このような電気分解を伴って生成された溶存水素水は、「電解水素水」とも称され、電解水素水を用いた透析治療は、「電解水透析」とも称される。一方、陽極側の第１極室５０ａでは、酸素ガスが発生する。

隔膜５３には、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系樹脂からなる固体高分子膜が適宜用いられている。固体高分子膜は、電気分解により、陽極側の第１極室５０ａで発生したオキソニウムイオンを陰極側の第２極室５０ｂへと移動させて、水素ガスの生成原料とする。従って、電気分解の際に水酸化物イオンが発生することなく、溶存水素水のｐＨが変化しない。

水素溶解装置２１は、水を電気分解する電解槽５に限られない。例えば、水とマグネシウムとを化学反応等させて発生した水素ガスを水に溶解させる装置、又は、ボンベに充填された水素ガスを水に溶解させる装置であってもよい。

回収装置４は、水素ガスの供給量を調整するための弁を含んでいてもよい。上記弁は、回収装置４の本体部（水素ガスを回収する部分）からのびる管等に配される。弁は、例えば、上記制御部によって制御される。回収装置４が弁を含む構成である場合、水処理装置１等から取り出される処理水に含まれる水素濃度を検出する濃度センサーが設けられるのが望ましい。このような構成にあっては、制御部は、濃度センサーから入力された信号に基づいて弁の開度をフィードバック制御する。これにより、処理水に含まれる水素濃度が安定する。

以上、本発明の水処理装置及び水処理方法が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、本発明は、少なくとも、供給された原水を処理することにより、処理水を生成する水処理部２を備えた水処理装置１であって、処理水から気体を除去する脱気装置３と、気体から水素ガスを回収し、原水または処理水に供給する回収装置４とをさらに備えていればよい。

また、本発明は、少なくとも、供給された原水を処理することにより、処理水を生成する水処理ステップＳ２を含む水処理方法１００であって、処理水から気体を除去する脱気ステップＳ３と、気体から水素ガスを回収し、原水または処理水に供給する回収ステップＳ４とをさらに含んでいればよい。

１ 水処理装置
２ 水処理部
３ 脱気装置
４ 回収装置
５ 電解槽
２１ 水素溶解装置
２２ 逆浸透処理装置
２３ 透析液調製装置
１００ 水処理方法
Ｓ２ 水処理ステップ
Ｓ２１ 水素溶解ステップ
Ｓ２２ 逆浸透処理ステップ
Ｓ２３ 透析液調製ステップ
Ｓ３ 脱気ステップ
Ｓ４ 回収ステップ

Claims (20)

1. 供給された原水を処理することにより、処理水を生成する水処理部を備えた水処理装置であって、
   前記処理水から気体を除去する脱気装置と、
   前記気体から水素ガスを回収し、前記原水または前記処理水に供給する回収装置とをさらに備えた、
   水処理装置。
2. 前記水処理部は、前記原水に水素ガスを溶解させて第１処理水を生成する水素溶解装置を含み、
   前記回収装置は、回収した前記水素ガスを前記原水または前記第１処理水に供給する、請求項１に記載の水処理装置。
3. 前記水処理部は、前記第１処理水を逆浸透膜を透過させて第２処理水を生成する逆浸透処理装置をさらに含み、
   前記回収装置は、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第１処理水または前記第２処理水に供給する、請求項２に記載の水処理装置。
4. 前記水処理部は、前記第２処理水に透析原液を混合して第３処理水を調製する透析液調製装置をさらに含み、
   前記回収装置は、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第１処理水、前記第２処理水または前記第３処理水に供給する、請求項３に記載の水処理装置。
5. 前記水処理部は、前記原水を逆浸透膜を透過させて第４処理水を生成する逆浸透処理装置を含み、
   前記回収装置は、回収した前記水素ガスを前記原水または前記第４処理水に供給する、請求項１に記載の水処理装置。
6. 前記水処理部は、前記第４処理水に水素ガスを溶解させて第５処理水を生成する水素溶解装置をさらに含み、
   前記回収装置は、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第４処理水または前記第５処理水に供給する、請求項５に記載の水処理装置。
7. 前記水処理部は、前記第５処理水に透析原液を混合して第６処理水を調製する透析液調製装置をさらに含み、
   前記回収装置は、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第４処理水、前記第５処理水または前記第６処理水に供給する、請求項６に記載の水処理装置。
8. 前記水処理部は、前記第４処理水に透析原液を混合して第７処理水を調製する透析液調製装置をさらに含み、
   前記回収装置は、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第４処理水または前記第７処理水に供給する、請求項５に記載の水処理装置。
9. 前記水処理部は、前記第７処理水に水素ガスを溶解させて第８処理水を生成する水素溶解装置をさらに含み、
   前記回収装置は、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第４処理水、前記第７処理水または前記第８処理水に供給する、請求項８に記載の水処理装置。
10. 前記水素溶解装置は、電気分解によって水素を生成する電解槽を含む、請求項２、３、４、６または８のいずれかに記載の水処理装置。
11. 前記回収装置は、前記水素ガスの供給量を調整するための弁を含む、請求項１ないし９のいずれかに記載の水処理装置。
12. 供給された原水を処理することにより、処理水を生成する水処理ステップを含む水処理方法であって、
    前記処理水から気体を除去する脱気ステップと、
    前記気体から前記水素ガスを回収し、前記原水または前記処理水に供給する回収ステップとをさらに含む、
    水処理方法。
13. 前記水処理ステップは、前記原水に水素ガスを溶解させて第１処理水を生成する水素溶解ステップを含み、
    前記回収ステップは、回収した前記水素ガスを前記原水または前記第１処理水に供給する、請求項１２に記載の水処理方法。
14. 前記水処理ステップは、前記第１処理水を逆浸透膜を透過させて第２処理水を生成する逆浸透処理ステップをさらに含み、
    前記回収ステップは、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第１処理水または前記第２処理水に供給する、請求項１３に記載の水処理方法。
15. 前記水処理ステップは、前記第２処理水に透析原液を混合して第３処理水を調製する透析液調製ステップをさらに含み、
    前記回収ステップは、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第１処理水、前記第２処理水または前記第３処理水に供給する、請求項１４に記載の水処理方法。
16. 前記水処理ステップは、前記原水を逆浸透膜を透過させて第４処理水を生成する逆浸透処理ステップを含み、
    前記回収ステップは、回収した前記水素ガスを前記原水または前記第４処理水に供給する、請求項１２に記載の水処理方法。
17. 前記水処理ステップは、前記第４処理水に水素ガスを溶解させて第５処理水を生成する水素溶解ステップをさらに含み、
    前記回収ステップは、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第４処理水または前記第５処理水に供給する、請求項１６に記載の水処理方法。
18. 前記水処理ステップは、前記第５処理水に透析原液を混合して第６処理水を調製する透析液調製ステップをさらに含み、
    前記回収ステップは、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第４処理水または前記第６処理水に供給する、請求項１６に記載の水処理方法。
19. 前記水処理ステップは、前記第４処理水に透析原液を混合して第７処理水を調製する透析液調製ステップをさらに含み、
    前記回収ステップは、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第４処理水、または前記第７処理水に供給する、請求項１６に記載の水処理方法。
20. 前記水処理ステップは、前記第７処理水に水素ガスを溶解させて第８処理水を生成する水素溶解ステップをさらに含み、
    前記回収ステップは、回収した前記水素ガスを前記原水、前記第４処理水、前記第７処理水または前記第８処理水に供給する、請求項１９に記載の水処理方法。

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