JP3957080B1 - 飲料水製造用水処理システム及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高機動車に搭載できるほど小型であって、原水の塩分濃度に応じて水処理経路を切り換えることにより、飲料水を効率よく製造する飲料水製造用水処理システムを提供すること。
【解決手段】本発明の飲料水製造用水処理システムは、原水が海水の場合には、２台のＲＯ膜装置に直列に被処理水を供給して飲料水を製造する。一方、原水が淡水の場合には、水処理経路を切り換えて、２台のＲＯ膜装置に並列に被処理水を供給して飲料水を製造する。これにより、高機動車にも搭載可能な程度の小型化システムにもかかわらず、原水の種類に応じて飲料水を効率よく製造することが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、河川水、湖沼水等の淡水、又は海水を原水として、精密ろ過膜（ＭＦ膜）分離装置又は限外ろ過膜（ＵＦ膜）分離装置と、逆浸透膜（ＲＯ膜）装置とを用いて膜分離処理を行い、飲料水を製造するための水処理システム及びその運転方法に関する。

ＭＦ膜又はＵＦ膜は、微粒子等の除去性能が高いため、原水中に含まれる微細な固形物、懸濁物質、微生物等を分離する固液分離手段として使用される。また、このＭＦ膜を組み込んだＭＦ膜分離装置又はＵＦ膜を組み込んだＵＦ膜分離装置は、操作が簡便であることから、医薬、化学、半導体等の分野的で工業的に広く利用されている。

また、ＲＯ膜は、水中の塩類、有機物質（トリハロメタン、農薬等）、微細粒子（生菌、死菌、ウイルス等）を安定かつ活効率的に除去できるため、超純水製造から海水淡水化まで広い範囲で利用されている。例えば、医薬品、半導体の分野において、注射用水、超純水等の製造に利用されている。

ＲＯ膜は、非常に微細な細孔を有しているため、原水（例えば、工業用水）を、まずＭＦ膜分離装置又はＵＦ膜分離装置を用いて前処理し、それらの処理水をＲＯ膜分離装置で膜分離処理することが一般的である。

ここで、地震、津波等の災害時に飲料水を製造するため、被災地の原水を浄化する浄化装置として、長毛ろ過装置と珪藻土ろ過装置を用いる車載型の移動式浄水装置が、特許文献１に開示されている。

また、ＲＯ膜を用いる海水淡水化装置と、ＵＦ膜を用いる汚濁淡水の浄化装置等を備える車両搭載型清水製造装置が、特許文献２に開示されている。

また、回転するろ過筒を通じてろ過を行う第一ろ過器と、ＭＦ膜又はＲＯ膜処理を行う第二ろ過器と、ＲＯ膜を用いて純水を得る第三ろ過器とを備える移動式浄水設備が、特許文献３に開示されている。

また、直列方向に２段に接続された逆浸透膜装置によって海水を高収率で鹹水化処理する処理方法が、特許文献４に開示されている。
実公昭６２−９９９７号公報 特開平９−１４１２６１号公報 特開平８−７１５６７号公報 特開２００５−２４６１５８号公報

しかし、特許文献１に開示される移動式浄水装置は、細菌、ウイルス、塩類、重金属類、農薬等の化学物質を除去することができず、原水の濁度が高い場合には、珪藻土ろ過器を頻繁に手動で逆流洗浄しなければならないという欠点があった。

また、特許文献２及び特許文献３に開示される移動式浄水設備は、原水タンクや凝集剤を添加した原水を貯留するタンクを有するため、大型車両でなければ浄水設備を搭載することが困難である。

ここで、地震等の被災地では道路等が陥没したり、道路にはがれき等の障害物があり、従来のトラック等大型車両では走行できない箇所がある。このような場合、被災地での浄水の供給ができなくなるため、多少の悪路でも走行可能な小型で機動性の高い高機動車と呼ばれる小型車両の利用が検討されている。

しかし、高機動車の荷台寸法は、縦2070mm×横2000mm×高さ1175mm程度であり、一般的な大型車両の荷台寸法である縦4500mm×横2990mm×高さ2080mmと比較すると、浄水設備のスペースが非常に限られることが大きな問題である。また、積載重量も小さいため、高機動車に搭載する発電機の仕様（発電容量、大きさ、重量）を考慮して、水処理システムのコンパクト化、軽量化及び省エネ化を行う必要があった。

高機動車が派遣される災害地では、原水が海水であるか淡水であるか、あるいは海水と淡水が混じっているか、現場で初めて確認できる場合もある。また、取水場所を移動すれば原水の塩分濃度が変動する場合も想定される。このため、海水にも淡水にも対応した飲料水製造システムを高機動車に搭載し、どのような塩分濃度の原水にも対応できるようにすることが好ましいが、高機動車には海水用及び淡水用の飲料水製造システムの両方を搭載するスペースはない。

原水が海水の場合には、特許文献４に開示される海水淡水化装置のように、ＲＯ膜装置によって２回処理する必要がある。もちろん、原水が淡水の場合にもこの海水淡水化装置は飲料水を製造することができるが、ＲＯ膜装置で１回処理するだけで足りるため、２段目のＲＯ膜装置による処理が無駄となる。災害地では少しでも多くの飲料水を製造して給水しなければならない事情があるため、原水が淡水の場合には、海水淡水化装置の２台のＲＯ膜装置を独立して使用できれば、飲料水製造量を増やすことができるので便利である。

本発明は、高機動車に搭載できるほど小型であって、原水の塩分濃度に応じて水処理経路を切り換えることにより、飲料水を効率よく製造する飲料水製造用水処理システム及びその運転方法の提供を目的とする。

本発明の飲料水製造用水処理システムは、原水が海水の場合には、２台のＲＯ膜装置に直列に被処理水を供給して飲料水を製造する。一方、原水が淡水の場合には、水処理経路を切り換えて、２台のＲＯ膜装置に並列に被処理水を供給して飲料水を製造する。

具体的に、本発明は、
除濁装置と、
第一逆浸透膜装置と、
第二逆浸透膜装置とを備え、
除濁装置の処理水を第一逆浸透膜装置及び／又は第二逆浸透膜装置で処理する飲料水製造用水処理システムであって、
原水が淡水である場合には、除濁装置の処理水を第一逆浸透膜装置に供給し、第一逆浸透膜装置の透過水を飲料水とする第一経路と、
除濁装置の処理水を第二逆浸透膜装置に供給し、第二逆浸透膜装置の透過水を飲料水とする第二経路とを併用し、
原水が海水である場合には、除濁装置の処理水を第一逆浸透膜装置に供給し、第一逆浸透膜装置の透過水を第二逆浸透膜装置に供給し、第二逆浸透膜装置の透過水を飲料水とする第三経路を使用することを特徴とするシステムに関する（請求項１）。

また、本発明は、
除濁装置と、
第一逆浸透膜装置と、
第二逆浸透膜装置とを備え、
除濁装置の処理水を第一逆浸透膜装置及び／又は第二逆浸透膜装置で処理する飲料水製造用水処理システムにおいて、
原水が淡水である場合には、除濁装置の処理水を第一逆浸透膜装置に供給し、第一逆浸透膜装置の透過水を飲料水とする第一経路と、
除濁装置の処理水を第二逆浸透膜装置に供給し、第二逆浸透膜装置の透過水を飲料水とする第二経路とを併用し、
原水が海水である場合には、除濁装置の処理水を第一逆浸透膜装置に供給し、第一逆浸透膜装置の透過水をさらに第二逆浸透膜装置に供給し、第二逆浸透膜装置の透過水を飲料水とする第三経路を使用することを特徴とする飲料水製造用水処理システムの運転方法に関する（請求項６）。

本発明の飲料水製造用水処理システムは、原水が海水の場合には、第一ＲＯ膜装置（高圧ＲＯ膜装置であることが好ましい）及び第二ＲＯ膜装置（低圧ＲＯ膜装置であることが好ましい）を用いて、海水を淡水化して飲料水を製造する。一方、原水が淡水の場合には、第一ＲＯ膜装置及び第二ＲＯ膜装置を平行して使用し、飲料水の製造量を通常の海水対応型飲料水製造用水処理システムよりも増やすことができる。

なお、本発明でいう「淡水」には、塩分を全く又はほとんど含まない水の他、第一ＲＯ膜装置で１回処理すれば飲料水として利用することができる程度に塩分濃度の低い水も含まれる。同様に、本発明でいう「海水」には、海水ではないが塩分濃度が高く、第一ＲＯ膜装置及び第二ＲＯ膜装置で２回処理しなければ飲料水として利用することができない水も含まれる。

原水の一次処理として、懸濁物質を取り除く除濁装置は特に限定されないが、第一ＲＯ膜装置のＲＯ膜の目詰まりを防止する観点からは、ＭＦ膜分離装置又はＵＦ膜分離装置を使用することが好ましい（請求項２，７）。なお、原水中の懸濁物質が非常に少ないような場合には、除濁装置として簡易なフィルターろ過器等を使用することもできる。

逆浸透膜分離装置へと膜分離装置の処理水を供給する膜処理水供給経路の加圧ポンプ上流と、逆浸透膜分離装置の透過水出口側経路とにそれぞれ流量計を備え、
加圧ポンプ上流の流量計の指示値が、逆浸透膜分離装置の必要供給水量目標値未満の場合には加圧ポンプの回転数を上げ、
逆浸透膜分離装置の透過水出口側経路の流量計の指示値が、逆浸透膜分離装置の必要処理水量目標値未満の場合には濃縮水排出口側の流量調節弁を絞ることにより、逆浸透膜分離装置の供給水及び処理水量を運転中一定に保つことも可能である（請求項３，８）。

第二ＲＯ膜装置への供給水圧は、0.5MPa以上2.0MPa以下であることが好ましい（請求項４，９）。第二ＲＯ膜装置は、淡水又は第一ＲＯ膜装置の透過水を処理するための装置であるため、供給水圧は淡水を処理する通常のＲＯ膜処理装置と同様、0.5MPa以上2.0MPa以下の範囲であることが好ましい。

これに対して第一ＲＯ膜装置への供給水圧は、淡水を処理する場合には0.5MPa以上2.0MPa以下であることが好ましく、海水を処理する場合には5.0MPa以上7.0MPa以下であることが好ましい（請求項５，１０）。海水等塩分濃度の高い原水を第一ＲＯ膜装置によって処理する場合には、供給水圧は海水を処理する通常のＲＯ膜処理装置と同様、5.0MPa以上7.0MPa以下であることが好ましい。一方、淡水等塩分濃度の低い原水を処理する場合には、第二ＲＯ膜装置と同様の供給水圧であることが好ましい。

本発明の飲料水製造用水処理システムは、原水が海水であるか淡水であるかによって水処理経路を切り換えるため、原水が淡水である場合には従来の海水対応型水処理システムよりも、同じ設置スペース当たりの処理水量を倍増させることが可能である。

以下に、本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、これらに限定されない。

海水を淡水化する、従来の飲料水製造用水処理システムの一例を、図３に示す。このシステムでは、まず揚水ポンプ３１によって原水を経路３２へと吸水し、長毛ろ過器３３によって前処理することにより、原水中の懸濁物質を除去する。

次に、長毛ろ過器３３の処理水は、経路３４に設置されたろ過ポンプ３５によって加圧（0.2MPa程度）され、ＭＦ膜分離装置３６の供給水入口へと供給される。なお、ここではＭＦ膜分離装置３６を使用しているが、ＵＦ膜分離装置を使用する場合もある。

ＭＦ膜分離装置３６の処理水（透過水）は、処理水出口側の経路３７を経てＭＦ膜処理水タンク３８に貯水される。さらに、経路３９に設置された高圧ポンプ４０によって加圧され（5MPa〜7MPa程度）、高圧ＲＯ膜装置４１の供給水入口へと供給される。

高圧ＲＯ膜装置４１の透過水は、透過水出口側の経路４２を経て、サックバックタンク４３に貯水される。次に、サックバックタンク４３内の透過水は、経路４４に設置された低圧ポンプ４５によって加圧され（0.5MPa〜2MPa程度）、低圧ＲＯ膜装置４６の入口へと供給される。

そして、低圧ＲＯ膜装置４６の透過水は、透過水出口側の経路４７から飲料水（浄水）として流出する。このとき、図３に示すように、経路４７には、活性炭吸着装置４８を設置し、透過水を吸着処理することが多い。

図３に示す飲料水製造用水処理システムでは、原水が淡水である場合にも、原水が海水である場合と同様に、高圧ＲＯ膜装置４１及び低圧ＲＯ膜装置４６の両方で処理せざるを得ない。このため、単位時間当たりの飲料水製造量は、原水が淡水であっても海水の場合以上に増やすことはできず、しかも、本来不必要な低圧ＲＯ膜装置４６による処理を行うために低圧ポンプ４５を作動させるため、無駄な電力を消費するという問題がある。

［実施の形態１］
次に、本発明の飲料水製造用水処理システムの一例を、図１に示す。この水処理システムでは、まず揚水ポンプ１によって原水を吸水し、プレフィルター（簡易フィルター）２によって前処理することにより、原水中の懸濁物質を除去する。

プレフィルター２の処理水は、ろ過ポンプ３によって加圧され（0.2MPa程度）、ＭＦ膜分離装置４の供給水入口へと供給される。ＭＦ膜分離装置４の処理水は、ＭＦ膜処理水タンク５に貯水される。なお、ＭＦ膜分離装置４の代わりにＵＦ膜分離装置を使用してもよく、原水中の懸濁物質濃度が非常に低い場合には、簡易なフィルターろ過器を使用してもよい。

（原水が淡水の場合の水処理経路）
１）第一経路
ここで、原水が淡水である場合のＭＦ膜処理水タンク５以降の水処理経路について説明する。ＭＦ膜処理水タンク５内の処理水（淡水）は、第一経路として、経路Ａから第一ポンプ６にも供給され、加圧される。弁１８は開かれている。

加圧された処理水は、第一ＲＯ膜装置８の供給水入口へと供給され、第一ＲＯ膜装置８の透過水は、経路Ｂを経て活性炭吸着装置１５で処理された後、飲料水として利用される。ここでは、第一ＲＯ膜装置８は高圧ＲＯ膜装置である。弁２２は開いており、弁２３は閉じている。このとき、第一ポンプ６は、ＭＦ膜処理水を0.5MPa以上2.0MPa以下に加圧すれば足りる。

２）第二経路
また、ＭＦ膜処理水タンク５内の処理水（淡水）は、第二経路として、経路Ｃから第三ポンプ１６へと供給され、加圧される。ここでは、第三ポンプ１６は低圧ポンプである。弁１９及び弁２０は開いており、弁２１は閉じている。

加圧された処理水は、経路Ｄを経て第二ＲＯ膜装置１３の供給水入口へと供給され、第二ＲＯ膜装置１３の透過水は、活性炭吸着装置１５で処理された後、飲料水として利用される。ここでは、第二ＲＯ膜装置１３は低圧ＲＯ膜装置である。このとき、弁２４は閉じられている。

ここで、第一ＲＯ膜装置８は、後述するように原水が海水の場合には、第一ポンプ６によって5.0MPa〜7.0MPaに加圧されたＭＦ膜処理水を処理するため、7.0MPa程度の処理水圧に耐えられるような高圧ＲＯ膜装置であることが好ましい。一方、第二ＲＯ膜装置１３は、淡水のみ処理するために、処理水圧は0.5MPa〜2.0MPaであるため、第一ＲＯ膜装置８のように高い水圧に耐えるような構造である必要はなく、低圧ＲＯ膜装置であればよい。

（原水が海水の場合の水処理経路：第三経路）
次に、原水が海水である場合のＭＦ膜処理水タンク５以降の水処理経路について説明する。ＭＦ膜処理水タンク５内の処理水（海水）は、まず、経路Ｃから第三ポンプ１６に供給され、2.5MPa〜3.5MPaに加圧される。弁１９及び弁２１は開いており、弁１８及び弁２０は閉じている。加圧された処理水は、経路Ｅを経て第一ポンプ６へと供給される。第一ポンプ６は、処理水をさらに5.0MPa〜7.0MPaに加圧して第一ＲＯ膜装置８の供給水入口へと供給する。第一ＲＯ膜装置８の透過水は経路Ｆに流れ、サックバックタンク１０内に一旦貯水される（弁２２は閉じ、弁２３は開いている）。

サックバックタンク１０内の透過水は、第二ポンプ１１へと供給され、0.5MPa〜2.0MPaに加圧された後、第二ＲＯ膜装置１３の供給水入口に供給される。ここでは、第二ポンプ１１は低圧ポンプである。弁２４は開いている。第二ＲＯ膜装置１３の処理水は、活性炭吸着装置１５で処理された後、飲料水として利用される。なお、活性炭吸着装置１５は任意の構成であり、他の吸着装置や浄水装置を使用することもできる。

上記実施形態では、第二ポンプ１１を低圧ポンプとした。これは、海水を第二ＲＯ膜装置１３に供給することはないため、最高加圧2.0MPa程度の低出力型であれば足りるためである。しかし、第一ポンプ６と同様に高圧ポンプ（最高加圧3.5MPa程度）であってもよい。

＜運転方法＞
ここで、本発明の飲料水製造用水処理システム（実施の形態１）の運転方法のうち、ＭＦ膜処理水タンク５以降の処理工程について、原水が淡水の場合と海水の場合とに分けて説明する。

１）原水が淡水の場合
まず、弁１８、弁１９、弁２０、弁２２、第一ＲＯ膜装置流量調節弁２５及び第二ＲＯ膜装置流量調節弁２６を全開とし、その他の弁を全閉とする。そして、第一ポンプ６、第三ポンプ１６を順次起動し、第一経路及び第二経路に通水する。

第一ＲＯ膜装置８への供給水量は、第一ＲＯ膜装置供給水流量計７の指示値に基づいて第一ポンプ６の回転数を制御することにより調節する。すなわち、第一ＲＯ膜装置供給水流量計７の指示値が目標値（第一ＲＯ膜装置８の必要供給水量：例えば、2.5m³/h）未満となれば、第一ポンプ６の回転数を上げて指示値が目標値となるように制御する。また、ＲＯ膜装置供給水流量計７の指示値が目標値を超えれば回転数を下げて指示値が目標値になるように制御し、第一ＲＯ膜装置８への供給水量を調整する。

また、第二ＲＯ膜装置１３への供給水量は、第二経路ＲＯ膜装置供給水流量計１７の指示値に基づいて第三ポンプ１６の回転数を制御することにより調節する。すなわち、第二ＲＯ供給水流量計１７の指示値が目標値（第二ＲＯ膜装置１３の必要供給水量：例えば、2.5m³/h）未満となれば、第三ポンプ１６の回転数を上げて指示値が目標値となるように制御する。また、第二ＲＯ膜装置供給水流量計１７の指示値が目標値を超えれば回転数を下げて指示値が目標値になるように制御し、第二ＲＯ膜装置１３への供給水量を調整する。

第一ＲＯ膜装置８の透過水量は、第一ＲＯ膜装置透過水流量計９の指示値に基づいて第一ＲＯ膜装置流量調節弁２５の開度を制御することにより調節する。すなわち、第一ＲＯ透過水流量計９の指示値は、第一ＲＯ膜装置８の必要処理水量（第一ＲＯ膜装置８の必要供給水量×ＲＯ回収率／100）を目標値とすることが好ましい。淡水を処理する場合、第一ＲＯ膜装置８のＲＯ回収率は、60％〜90％の範囲に調整することが好ましい。例えば、第一ＲＯ膜装置８の必要供給水量が2.5m³/h、回収率が70％である場合、必要処理水量（目標値）は、1.75m³/hとすることが好ましい。必要処理水量が目標値未満となれば、第一ＲＯ膜装置流量調節弁２５を閉じて指示値が1.75m³/hとなるように制御する。また、第一ＲＯ膜装置透過水流量計９の指示値が目標値を超えれば、第一ＲＯ膜装置流量調節弁２５を開いて指示値が1.75m³/hとなるように制御し、第一ＲＯ膜装置８の透過水量を調整する。

また、第二ＲＯ膜装置透過水量は、第二ＲＯ膜装置透過水流量計１４の指示値に基づいて第二ＲＯ膜装置流量調節弁２６の開度を制御することにより調節する。すなわち、第二ＲＯ透過水流量計１４の指示値は、第二ＲＯ膜装置１３の必要処理水量（第二ＲＯ膜装置１３の必要供給水量×ＲＯ回収率／100）を目標値とすることが好ましい。第二ＲＯ膜装置１３のＲＯ回収率は、60％〜90％の範囲に調整することが好ましい。例えば、第二ＲＯ膜装置１３の必要供給水量が2.5m³/h、回収率が70％である場合、必要処理水量（目標値）は、1.75m³/hとすることが好ましい。必要処理水量が目標値未満となれば、第二ＲＯ膜装置流量調節弁２６を閉じて指示値が1.75m³/hとなるように制御する。また、第二ＲＯ膜装置透過水流量計１４の指示値が目標値を超えれば、第二ＲＯ膜装置流量調節弁２６を開いて指示値が1.75m³/hとなるように制御し、第二ＲＯ膜装置１３の透過水量を調整する。

２）原水が海水の場合
まず、弁１９、弁２１、弁２３、弁２４、第一ＲＯ膜装置流量調節弁２５及び第二ＲＯ膜装置流量調節弁２６を全開とし、その他の弁を全閉とする。そして、第三ポンプ１６、第一ポンプ６を順次起動し、第三経路に通水する。

第一ＲＯ膜装置８への供給水量は、第一ＲＯ膜装置供給水流量計７の指示値に基づいて第一ポンプ６の回転数を制御することにより調節する。すなわち、第一ＲＯ膜装置供給水流量計７の指示値が目標値（第一ＲＯ膜装置８の必要供給水量：例えば、4.0m³/h）未満となれば、第一ポンプ６の回転数を上げて指示値が目標値となるように制御する。また、第一ＲＯ膜装置供給水流量計７の指示値が目標値を超えれば回転数を下げて指示値が目標値になるように制御し、第一ＲＯ膜装置８への供給水量を調整する。

また、第一ＲＯ膜装置８の透過水量は、第一ＲＯ膜装置透過水流量計９の指示値に基づいて第一ＲＯ膜装置流量調節弁２５の開度を制御することにより調節する。すなわち、第一ＲＯ膜装置透過水流量計９の指示値は、第一ＲＯ膜装置８の必要処理水量（第一ＲＯ膜装置８の必要供給水量×ＲＯ回収率／100）を目標値とすることが好ましい。海水を処理する場合、第一ＲＯ膜装置８のＲＯ回収率は、40％〜60％の範囲に調整することが好ましい。必要処理水量が目標値未満となれば、第一ＲＯ膜装置流量調節弁２５を閉じて指示値が目標値となるように制御する。また、第一ＲＯ膜装置透過水流量計９の指示値が目標値を超えれば、第一ＲＯ膜装置流量調節弁２５を開いて指示値が目標値となるように制御し、第一ＲＯ膜装置８の透過水量を調整する。

第一ＲＯ膜装置８の処理水（透過水）は、サックバックタンク１０に貯水されるが、処理水の水位が設定値以上になると、第二ポンプ１１を起動させる。第二ポンプ１１の起動後も、第一ＲＯ膜装置８の処理水（透過水）は、サックバックタンク１０に貯水され続ける。

一方、第二ＲＯ膜装置１３への供給水量は、第三経路ＲＯ膜装置供給水流量計１２の指示値に基づき第二ポンプ１１の回転数を制御することにより調節する。すなわち、第三経路ＲＯ膜装置供給水流量計１２の指示値が目標値（第二ＲＯ膜装置１３の必要供給水量：例えば、2.0m³/h）未満となれば、第二ポンプ１１の回転数を上げて指示値が目標値となるように制御する。また、第三経路ＲＯ膜装置供給水流量計１２の指示値が目標値を超えれば回転数を下げて指示値が目標値になるように制御し、第二ＲＯ膜装置１３への供給水量を調整する。

また、第二ＲＯ膜装置１３の透過水量は、第二ＲＯ膜装置透過水流量計１４の指示値に基づいて第二ＲＯ膜装置流量調節弁２６の開度を制御することにより調節する。すなわち、第二ＲＯ膜装置透過水流量計１４の指示値は、第二ＲＯ膜装置１３の必要処理水量（第二ＲＯ膜装置１３の必要供給水量×ＲＯ回収率／100）を目標値とすることが好ましい。第二ＲＯ膜装置１３のＲＯ回収率は、60％〜90％の範囲に調整することが好ましい。第二ＲＯ膜装置透過水流量計１４の指示値が目標値未満となれば、第二ＲＯ膜装置流量調節弁２６を閉じて指示値が目標値となるように制御する。また、第二ＲＯ膜装置透過水流量計１４の指示値が目標値を超えれば、第二ＲＯ膜装置流量調節弁２６を開いて指示値が目標値となるように制御し、第二ＲＯ膜装置１３の透過水量を調整する。

ここで、原水が海水の場合には、第三ポンプ１６及び第一ポンプ６を直列運転するため、これら２台のポンプの同期運転を行う。また、キャビテーション防止のため、揚程は第三ポンプ１６＞第一ポンプ６とする。

また、原水が海水の場合と淡水の場合では、第一ＲＯ膜装置８と第二ＲＯ膜装置１３は、供給水流量及び透過水流量がそれぞれ異なる。このため、２つの流量目標値を満足するポンプ及び流量調整弁を選定する必要がある。

なお、図１では、第二経路において、第三ポンプ１６を用いてＭＦ膜処理水を第二ＲＯ膜装置１３に供給する構成であったが、第二ポンプ１１を用いてＭＦ膜処理水を第二ＲＯ膜装置１３に供給する構成としてもよい。

［実施の形態２］
次に、本発明の飲料水製造用水処理システムの別の一例を、図２に示す。この水処理システムでは、加圧ポンプが高圧ポンプ１台であり、サックバックタンク１０を有しない点で図１に示した水処理システムと異なるが、それ以外はすべて同様である。

（原水が淡水の場合の水処理経路）
１）第一経路
まず、原水が淡水である場合のＭＦ膜処理水タンク５以降の水処理経路について説明する。ＭＦ膜処理水タンク５内の処理水（淡水）は、第一経路として、経路Ｃから高圧ポンプ２７に供給され、0.5MPa〜2.0MPaに加圧される。弁１９及び弁２１は開かれている。

加圧された処理水は、経路Ｅを経て第一ＲＯ膜装置８の供給水入口へと供給される。第一ＲＯ膜装置８の透過水は、経路Ｂを経て活性炭吸着装置１５で処理された後、飲料水として利用される。ここでは、第一ＲＯ膜装置８は高圧ＲＯ膜装置である。弁２２は開いており、弁２３は閉じている。

２）第二経路
また、ＭＦ膜処理水タンク５内の処理水（淡水）は、第二経路として、経路Ｄを経て第二ＲＯ膜装置１３の供給水入口にも供給される。弁２０は開かれている。すなわち、図２に示す水処理システムでは、１台の加圧ポンプ（高圧ポンプ２７）によってＭＦ膜処理水タンク５内の処理水（淡水）を２台のＲＯ膜装置（第一ＲＯ膜装置８及び第二ＲＯ膜装置１３）へと加圧及び供給する。

第二ＲＯ膜装置１３の透過水は、活性炭吸着装置１５で処理された後、飲料水として利用される。ここでは、第二ＲＯ膜装置１３は低圧ＲＯ膜装置である。このとき、弁２３は閉じられている。

（原水が海水の場合の水処理経路：第三経路）
次に、原水が淡水である場合のＭＦ膜処理水タンク５以降の水処理経路について説明する。ＭＦ膜処理水タンク５内の処理水（海水）は、まず、経路Ｃから高圧ポンプ２７に供給され、6.0MPa〜8.0MPaに加圧される。弁１９及び弁２１は開いており、弁２０は閉じている。加圧された処理水は、経路Ｅを経て第一ＲＯ膜装置８の供給水入口へと供給される。

第一ＲＯ膜装置８の供給水入口への供給水圧が６MPa程度以上あると、第一ＲＯ膜装置８の透過水は１MPa程度以上とすることが可能になる。このため、図２に示す水処理システムでは、第一ＲＯ膜装置８の透過水出口と第二ＲＯ膜装置１３の供給水入口とを接続すれば、第一ＲＯ膜装置８の透過水を加圧ポンプで加圧しなくても、第二ＲＯ膜装置１３の被処理水として充分な供給水圧を維持することが可能である。なお、このとき弁２３は開いており、弁２２は閉じている。

なお、原水が海水の場合、経路Ｂはサックバック経路としても機能させることができる。すなわち、システムの運転を停止した時（高圧ポンプ２７を停止した時）は、弁２２を開け、弁２３を閉じることにより、第二ＲＯ膜装置１３の透過水をサックバック水として経路Ｂから、第一ＲＯ膜装置８の透過水出口側へと逆流させることができる。このように、実施の形態２の飲料水製造用水処理システムは、実施の形態１の飲料水製造用水処理システムより設備を簡素化することができる点で好ましい。

第二ＲＯ膜装置１３の処理水は、活性炭吸着装置１５で処理された後、飲料水として利用される。なお、活性炭吸着装置１５は任意の構成であり、他の吸着装置や浄水装置を使用することもできる。

＜運転方法＞
ここで、本発明の飲料水製造用水処理システム（実施の形態２）の運転方法のうち、ＭＦ膜処理水タンク５以降の処理工程について、原水が淡水の場合と海水の場合とに分けて説明する。

１）原水が淡水の場合
まず、弁１９、弁２０、弁２１、弁２２、第一ＲＯ膜装置流量調節弁２５及び第二ＲＯ膜装置流量調節弁２６を全開とし、その他の弁を全閉とする。そして、高圧ポンプ２７を起動し、第一経路及び第二経路に通水する。

第一ＲＯ膜装置８への供給水量は、第一ＲＯ膜装置供給水流量計７の指示値に基づいて、高圧ポンプ２７の回転数を制御することにより調節する。すなわち、第一ＲＯ供給水流量計７の指示値が目標値（第一ＲＯ膜装置８の必要供給水量：例えば、2.5m³/h）未満となれば、高圧ポンプ２７の回転数を上げて指示値が目標値となるように制御する。また、第一ＲＯ膜装置供給水流量計７の指示値が目標値を超えれば回転数を下げて指示値が目標値になるように制御し、第一ＲＯ膜装置８への供給水量を調整する。

また、第二ＲＯ膜装置１３への供給水量は、第二経路ＲＯ膜装置供給水流量計１７の指示値に基づいて高圧ポンプ２７の回転数を制御することにより調節する。すなわち、第二ＲＯ膜装置供給水流量計１７の指示値が目標値（第二ＲＯ膜装置１３の必要供給水量：例えば、2.5m³/h）未満となれば、高圧ポンプ２７の回転数を上げて指示値が目標値となるように制御する。また、第二ＲＯ供給水流量計１７の指示値が目標値を超えれば回転数を下げて指示値が目標値になるように制御し、第二ＲＯ膜装置１３への供給水量を調整する。

なお、第一ＲＯ膜装置８及び第二ＲＯ膜装置１３への供給水量の調整は、高圧ポンプ２７の回転数の制御に加えて、弁２０及び弁２１の開度を調節することにより行うのが、好ましい。

第一ＲＯ膜装置８の透過水量は、第一ＲＯ膜装置透過水流量計９の指示値に基づいて、第一ＲＯ膜装置流量調節弁２５の開度を制御することにより調節する。すなわち、第一ＲＯ膜装置透過水流量計９の指示値は、第一ＲＯ膜装置８の必要処理水量（第一ＲＯ膜装置８の必要供給水量×ＲＯ回収率／100）を目標値とすることが好ましい。淡水を処理する場合、第一ＲＯ膜装置８のＲＯ回収率は、60％〜90％の範囲に調整することが好ましい。例えば、第一ＲＯ膜装置８の必要供給水量が2.5m³/h、回収率が70％である場合、必要処理水量（目標値）は、1.75m³/hとすることが好ましい。必要処理水量が目標値未満となれば、第一ＲＯ膜装置流量調節弁２５を閉じて指示値が1.75m³/hとなるように制御する。また、第一ＲＯ膜装置透過水流量計９の指示値が目標値を超えれば、第一ＲＯ膜装置流量調節弁２５を開いて指示値が1.75m³/hとなるように制御し、第一ＲＯ膜装置８の透過水量を調整する。

また、第二ＲＯ膜装置透過水量は、第二ＲＯ膜装置透過水流量計１４の指示値に基づいて第二ＲＯ膜装置流量調節弁２６の開度を制御することにより調節する。すなわち、第二ＲＯ膜装置透過水流量計１４の指示値は、第二ＲＯ膜装置１３の必要処理水量（第二ＲＯ膜装置１３の必要供給水量×ＲＯ回収率／100）を目標値とすることが好ましい。第二ＲＯ膜装置１３のＲＯ回収率は、60％〜90％の範囲に調整することが好ましい。例えば、第二ＲＯ膜装置１３の必要供給水量が2.5m³/h、回収率が70％である場合、必要処理水量（目標値）は、1.75m³/hとすることが好ましい。必要処理水量が目標値未満となれば、第二ＲＯ膜装置流量調節弁２６を閉じて指示値が1.75m³/hとなるように制御する。また、第二ＲＯ膜装置透過水流量計１４の指示値が目標値を超えれば、第二ＲＯ膜装置流量調節弁２６を開いて指示値が1.75m³/hとなるように制御し、第二ＲＯ膜装置１３の透過水量を調整する。

２）原水が海水の場合
まず、弁１９、弁２１、弁２３、第一ＲＯ膜装置流量調節弁２５及び第二ＲＯ膜装置流量調節弁２６を全開とし、その他の弁を全閉とする。そして、高圧ポンプ２７を起動し、第三経路に通水する。

本水処理経路（第三経路）では、まず、第一ＲＯ膜装置供給水流量計７の指示値が目標値（第一ＲＯ膜装置８の必要供給水量：例えば、4.0m³/h）未満となれば、高圧ポンプ２７の回転数を上げて指示値が目標値となるように制御する。また、第一ＲＯ供給水流量計７の指示値が目標値を超えれば回転数を下げて指示値が目標値になるように制御し、第一ＲＯ膜装置８への供給水量を調整する。

その後、第二ＲＯ膜装置透過水流量計１４の指示値が目標値（第二ＲＯ膜装置１３の必要供給水量×ＲＯ回収率／100：例えば、1.6m³/h）未満となれば、第二ＲＯ膜装置流量調節弁２６を閉じて指示値が目標値となるように制御する。また、第二ＲＯ膜装置透過水流量計１４の指示値が目標値を超えれば、第二ＲＯ膜装置流量調節弁２６を開いて指示値が目標値となるように制御し、第二ＲＯ膜装置１３の透過水量を調整する。

また、第二ＲＯ透過水量の制御と併せて、第一ＲＯ透過水量の制御を行う。すなわち、第一ＲＯ膜装置透過水流量計９の指示値が目標値（第一ＲＯ膜装置８の必要透過水量：第一ＲＯ膜装置８の必要供給水量×ＲＯ回収率／100：例えば、2.0m³/h）未満となれば、第一ＲＯ膜装置流量調節弁２５を閉じて指示値が目標値となるように制御する。また、第一ＲＯ膜装置透過水流量計９の指示値が目標値を超えれば、第一ＲＯ膜装置流量調節弁２５を開いて指示値が目標値となるように制御し、第一ＲＯ膜装置８の透過水量を調整する。

本発明の飲料水製造用水処理システムは、災害地や飲料水供給設備を持たない地域に派遣される高機動車等の車両に搭載可能なシステムであって、海水にも淡水にも対応しうるシステムとして有用である。

本発明の飲料水製造用水処理システムの一例を示すフロー図である。 本発明の飲料水製造用水処理システムの別の一例を示すフロー図である。 従来の飲料水製造用水処理システムの一例を示すフロー図である。

符号の説明

１，３１：揚水ポンプ
２：プレフィルター（簡易フィルター）
３，３５：ろ過ポンプ：
４，３６：ＭＦ膜分離装置（又はＵＦ膜分離装置）
５，３８：ＭＦ膜処理水タンク（又はＵＦ膜処理水タンク）
６：第一ポンプ
７：第一ＲＯ膜装置供給水流量計
８：第一ＲＯ膜装置（高圧ＲＯ膜装置）
９：第一ＲＯ膜装置透過水流量計
１０，４３：サックバックタンク
１１：第二ポンプ
１２：第三経路ＲＯ膜装置供給水流量計
１３：第二ＲＯ膜装置（低圧ＲＯ膜装置）
１４：第二ＲＯ膜装置透過水流量計
１５，４８：活性炭吸着装置
１６：第三ポンプ
１７：第二経路ＲＯ膜装置供給水流量計
１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４：弁
２５：第一ＲＯ膜装置流量調節弁
２６：第二ＲＯ膜装置流量調節弁
２７，４０：高圧ポンプ
３２，３４，３７，３９，４２，４４，４７：経路
３３：長毛ろ過器
４５：低圧ポンプ
経路Ａ→Ｂ：第一経路
経路Ｃ→Ｄ：第二経路
経路Ａ→Ｆ：第三経路

Claims (10)

1. 除濁装置と、
   第一逆浸透膜装置と、
   第二逆浸透膜装置とを備え、
   除濁装置の処理水を第一逆浸透膜装置及び／又は第二逆浸透膜装置で処理する飲料水製造用水処理システムであって、
   原水が淡水である場合には、除濁装置の処理水を第一逆浸透膜装置に供給し、第一逆浸透膜装置の透過水を飲料水とする第一経路と、
   除濁装置の処理水を第二逆浸透膜装置に供給し、第二逆浸透膜装置の透過水を飲料水とする第二経路とを併用し、
   原水が海水である場合には、除濁装置の処理水を第一逆浸透膜装置に供給し、第一逆浸透膜装置の透過水をさらに第二逆浸透膜装置に供給し、第二逆浸透膜装置の透過水を飲料水とする第三経路を使用することを特徴とする飲料水製造用水処理システム。
2. 除濁装置が精密ろ過膜分離装置又は限外ろ過膜分離装置である請求項１に記載の飲料水製造用水処理システム。
3. 逆浸透膜分離装置へと膜分離装置の処理水を供給する膜処理水供給経路の加圧ポンプ上流と、
   逆浸透膜分離装置の透過水出口側経路とにそれぞれ流量計を備え、
   加圧ポンプ上流の流量計の指示値が、逆浸透膜分離装置の必要供給水量未満の場合には加圧ポンプの回転数を上げ、
   逆浸透膜分離装置の透過水出口側経路の流量計の指示値が、逆浸透膜分離装置の必要処理水量未満の場合には濃縮水排出口側の流量調節弁を絞ることにより、逆浸透膜分離装置の供給水及び処理水量を運転中一定に保つ請求項１又は２に記載の飲料水製造用水処理システム。
4. 第二逆浸透膜装置への供給水圧が0.5MPa以上2.0MPa以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の飲料水製造用水処理システム。
5. 第一逆浸透膜装置への供給水圧が、淡水を処理する場合には0.5MPa以上2.0MPa以下であり、海水を処理する場合には5.0MPa以上7.0MPa以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の飲料水製造用水処理システム。
6. 除濁装置と、
   第一逆浸透膜装置と、
   第二逆浸透膜装置とを備え、
   除濁装置の処理水を第一逆浸透膜装置及び／又は第二逆浸透膜装置で処理する飲料水製造用水処理システムにおいて、
   原水が淡水である場合には、除濁装置の処理水を第一逆浸透膜装置に供給し、第一逆浸透膜装置の透過水を飲料水とする第一経路と、
   除濁装置の処理水を第二逆浸透膜装置に供給し、第二逆浸透膜装置の透過水を飲料水とする第二経路とを併用し、
   原水が海水である場合には、除濁装置の処理水を第一逆浸透膜装置に供給し、第一逆浸透膜装置の透過水をさらに第二逆浸透膜装置に供給し、第二逆浸透膜装置の透過水を飲料水とする第三経路を使用することを特徴とする飲料水製造用水処理システムの運転方法。
7. 除濁装置が精密ろ過膜分離装置又は限外ろ過膜分離装置である請求項６に記載の飲料水製造用水処理システムの運転方法。
8. 逆浸透膜分離装置へと膜分離装置の処理水を供給する膜処理水供給経路の加圧ポンプ上流と、
   逆浸透膜分離装置の透過水出口側経路とにそれぞれ流量計を備え、
   加圧ポンプ上流の流量計の指示値が、逆浸透膜分離装置の必要供給水量未満の場合には加圧ポンプの回転数を上げ、
   逆浸透膜分離装置の透過水出口側経路の流量計の指示値が、逆浸透膜分離装置の必要処理水量未満の場合には濃縮水排出口側の流量調節弁を絞ることにより、
   逆浸透膜分離装置の供給水及び処理水量を運転中一定に保つ請求項６又は７に記載の飲料水製造用水処理システムの運転方法。
9. 第二逆浸透膜装置への供給水圧が0.5MPa以上2.0MPa以下である請求項６乃至８のいずれか１項に記載の飲料水製造用水処理システムの運転方法。
10. 第一逆浸透膜装置への供給水圧が、淡水を処理する場合には0.5MPa以上2.0MPa以下であり、海水を処理する場合には5.0MPa以上7.0MPa以下である請求項６乃至９のいずれか１項に記載の飲料水製造用水処理システムの運転方法。

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