JP4797490B2 - Tap water treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、水道水をナノフィルトレーション(NF)膜モジュールおよび/または逆浸透(RO)膜で処理することで、安全でおいしい飲料水として提供することができ、さらに、装置内部に抗菌イオンを添加することで、装置内での細菌繁殖を防止する水道水処理装置に関する。 The present invention can provide safe and delicious drinking water by treating tap water with a nanofiltration (NF) membrane module and / or a reverse osmosis (RO) membrane. It is related with the tap water treatment apparatus which prevents bacterial propagation in an apparatus by adding.
従来から、水道水中に含まれる不純物や微生物を除去し、きれいな水を得るために、逆浸透膜を利用した浄水器が提供されている。 Conventionally, a water purifier using a reverse osmosis membrane has been provided in order to remove impurities and microorganisms contained in tap water and obtain clean water.
逆浸透膜を用いた浄水器では、例えば特許文献1に示すように、キッチンの下等へ設置するビルトイン(アンダーシンク)型が主流であり、前ろ過、活性炭処理、逆浸透膜処理の順で浄化され、得られた浄水は一旦貯水タンクに蓄えられた後、さらに後処理として活性炭処理されてから、飲料水として供給されていた。すなわち、図3に示すように、水道水ライン1から供給された水道水は、糸巻きフィルタ100であらかじめ濁質成分を取り除き、前処理用活性炭フィルタ110で残留塩素や有機物等が除去もしくは吸着された後に、逆浸透膜モジュール120へと通水され、濃縮水と透過水とに分離され、濃縮水は濃縮水ライン121を通って装置から排出され、透過水は透過水ライン122を通って貯水タンク130に一時貯蔵されていた。その後、透過水は活性炭を含む透過水処理用吸着剤フィルタ140を通って臭い等が除去された後、浄水ライン141を通って、蛇口150から吐出される方法が用いられていた。
In a water purifier using a reverse osmosis membrane, for example, as shown in Patent Document 1, a built-in (undersink) type installed under the kitchen or the like is the mainstream, and in the order of prefiltration, activated carbon treatment, and reverse osmosis membrane treatment. The purified water obtained after purification was once stored in a water storage tank, and further treated with activated carbon as a post-treatment before being supplied as drinking water. That is, as shown in FIG. 3, the tap water supplied from the tap water line 1 is previously removed from the turbid components by the
しかしながら、この浄水器においては、浄水を貯水タンク130に貯めておき、必要に応じて使用するというものであるため、貯水タンクの臭気が浄水につくことがあり、この臭気を除去するために後処理としての活性炭処理が必須となってくる。
However, in this water purifier, since the purified water is stored in the
また、この浄水器では、逆浸透膜の上流側に設置した、前処理用活性炭フィルタ110による活性炭処理によって水道水中の残留塩素があらかじめ除去されるため、前処理用活性炭フィルタ110より下流側の浄水器内部で細菌が繁殖する恐れがある。細菌の繁殖を抑えるためには、例えば特許文献2に記載されているように、耐塩素性の逆浸透膜を使用した浄水器も提案されている。しかしながら、この文献に記載の浄水器では、浄水器内部に水道水中の残留塩素を残存させて細菌の繁殖を抑えているが、逆浸透膜処理した透過水の後処理が行われないので、残留塩素を含んだ水が供給されることになる。
Moreover, in this water purifier, since the residual chlorine in tap water is previously removed by the activated carbon treatment with the pretreatment activated
また、特許文献3では、透過水側に銀添着活性炭と中空糸膜からなるフィルタを設け、透過水ラインおよび透過水タンクの除菌を実現している。しかし、特許文献1と同様、前処理用活性炭フィルタより下流側の浄水器内部で細菌が繁殖する恐れが依然残っている。しかも、特許文献1〜3の浄水器は、いずれも濃縮水を排水するため、供給する水道水の半分程度を排水しており、水資源が有効に利用されていない。 Moreover, in patent document 3, the filter which consists of a silver impregnated activated carbon and a hollow fiber membrane is provided in the permeated water side, and the sterilization of the permeated water line and the permeated water tank is implement | achieved. However, as in Patent Document 1, there still remains a possibility that bacteria may propagate inside the water purifier downstream of the pretreatment activated carbon filter. And since all of the water purifiers of Patent Documents 1 to 3 drain concentrated water, about half of the supplied tap water is drained, and water resources are not effectively used.
特許文献4では、膜分離した濃縮水を別の銀添着活性炭で殺菌処理した後、原水タンクに戻すラインを設けている。濃縮水を再利用する点では特許文献1〜3と異なり、濃縮水を原水タンクに戻すラインに殺菌塔を設けている。さらに、水道水の残留塩素を除去した後の抗菌として別に殺菌塔を設けており、都合2つの殺菌塔を設けているため、殺菌手段に用いる銀添着活性炭の使用量が増えるなど、コスト増加の原因になる。 In Patent Document 4, a line is provided in which the membrane-separated concentrated water is sterilized by another silver impregnated activated carbon and then returned to the raw water tank. Unlike Patent Documents 1 to 3 in that the concentrated water is reused, a sterilization tower is provided in a line for returning the concentrated water to the raw water tank. In addition, a separate sterilization tower is provided as an antibacterial after removing residual chlorine in tap water, and since two convenient sterilization towers are provided, the amount of silver-impregnated activated carbon used for the sterilization means increases. Cause.
また、特許文献5では、特許文献1〜4とは異なる全量ろ過方式を採用した逆浸透膜を使用している。濃縮水を排出しない点で省資源化を図れるものの、透過水側の抗菌対策についての思想は皆無であり、透過水側での細菌繁殖が懸念される。
本発明は、水道水中の溶存物質や濁質、微生物等を除去するとともにカルキ臭を除去し、さらに浄水器内部の細菌繁殖を防止し、浄水中に細菌を流出させない、安全性の高い浄水器を提供することを目的とするものである。さらに、濃縮水を再利用することで、水資源と抗菌手段の使用量を必要最小限に抑えることができ、造水コストを低減させることを目的とするものである。 The present invention removes dissolved substances, turbidity, microorganisms, etc. in tap water, removes the smell of lime, prevents bacterial growth inside the water purifier, and does not allow bacteria to flow out into the water. Is intended to provide. Furthermore, by reusing concentrated water, the amount of water resources and antibacterial means used can be minimized, and the purpose is to reduce water production costs.
上記課題を解決するための本発明は次の(1)〜(4)を特徴とするものである。 The present invention for solving the above-mentioned problems is characterized by the following (1) to ( 4 ).
(1)少なくとも、水道水が供給される水道水ラインと、抗菌イオンを水道水中に添加する抗菌イオン添加手段を備えた前処理手段と、該前処理手段により前処理された前処理水が送水される前処理水ラインと、該前処理水ラインに配置された該前処理水を加圧送水するための加圧手段と、該加圧手段により加圧送水された該前処理水を透過水と濃縮水に分離するナノフィルトレーション(NF)膜モジュールおよび/または逆浸透(RO)膜モジュールと、該NF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュールの透過水側に設けられた透過水ライン、および濃縮水側に設けられた濃縮水ラインとを備えた水道水処理装置であって、前記前処理手段は、水道水中の異物を除去するフィルタと、残留塩素を除去するろ材層と、前記抗菌イオン添加手段を備えて、1つのカートリッジに収容された形態であり、該水道水処理装置は、一端が前記濃縮水ラインのいずれかの箇所に接続され、他の一端が前記前処理水ラインのうち前記前処理手段と前記加圧手段との間のいずれかの箇所に接続されたバイパスラインを備えており、該バイパスラインは、流量調整バルブと逆流防止弁とを備えていると共に、前記バイパスラインに送る濃縮水量は前記前処理水量の10〜70%の割合であることを特徴とする水道水処理装置。 (1) At least a tap water line to which tap water is supplied, pretreatment means having antibacterial ion addition means for adding antibacterial ions to tap water, and pretreated water pretreated by the pretreatment means The pretreated water line, the pressurizing means for feeding the pretreated water arranged in the pretreated water line under pressure, and the pretreated water fed by the pressurized means with the permeated water. A nanofiltration (NF) membrane module and / or a reverse osmosis (RO) membrane module that separates into a concentrated water, a permeate line provided on the permeate side of the NF membrane module and / or the RO membrane module, and A tap water treatment apparatus provided with a concentrated water line provided on the concentrated water side, wherein the pretreatment means includes a filter for removing foreign substances in tap water, a filter medium layer for removing residual chlorine, and the antibacterial ions. Attendant Provided with means, in the form contained in a single cartridge, the water tap water treatment device has one end connected to any portion of the concentrated water line, the other end of said pre-treated water line includes a bypass line connected to one of the locations between the pre-processing means and said pressurizing means, said bypass line, as well and a flow regulating valve and check valve, said bypass line The amount of concentrated water to be sent is 10% to 70% of the amount of pretreated water .
(2)前記抗菌イオン添加手段は、前記フィルタを通過した水道水に抗菌イオンを添加するように構成されていることを特徴とする、前記水道水処理装置。 ( 2 ) The tap water treatment apparatus, wherein the antibacterial ion addition means is configured to add antibacterial ions to tap water that has passed through the filter.
(3)抗菌イオンは、銀イオンまたは銅イオンであることを特徴とする前記水道水処理装置。 ( 3 ) The tap water treatment apparatus, wherein the antibacterial ions are silver ions or copper ions.
(4)透過水ラインのいずれかの箇所に、さらに抗菌イオンを追加する抗菌イオン追加手段を備えていることを特徴とする、前記水道水処理装置。 ( 4 ) The tap water treatment apparatus, further comprising antibacterial ion adding means for adding antibacterial ions to any part of the permeate line.
本発明によれば、水道水中の溶存物質や濁質、微生物等を除去するとともにカルキ臭を除去し、さらに浄水器内部の細菌繁殖を防止し、浄水中に細菌を流出させない、安全性の高い浄水器を提供することができる。さらに、装置内部のバイパスラインを使用することで、水道水中に添加した抗菌イオンを再利用することができ、抗菌イオン添加手段を長期間使用することで、長寿命、低コスト化を実現できるものである。 According to the present invention, dissolved substances, turbidity, microorganisms, and the like in tap water are removed, and the odor is removed. Further, bacterial propagation inside the water purifier is prevented, and bacteria are not discharged into the purified water, which is highly safe. A water purifier can be provided. Furthermore, antibacterial ions added to tap water can be reused by using a bypass line inside the device, and long life and cost reduction can be realized by using antibacterial ion addition means for a long period of time. It is.
以下、本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。なお、本発明は以下に図示する形態に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the form shown below at all.
図1は、本発明の一実施形態を示す水道水処理装置のフロー図である。水道水が水道水ライン1に供給されると、最初に前処理手段10において、フィルタ11で水道水中の異物を除去し、次いでろ材層12で残留塩素を除去する。さらに、抗菌イオン添加手段13から溶出する抗菌イオンが水道水に添加される。ここで、前処理手段10として備えられているフィルタ11、ろ材層12、抗菌イオン添加手段13の配列について特に制限は無いが、水道水中の異物を先に除去しておくと、ろ材層12の目詰まりと、吸着能力の早期低下を防止できることから、フィルタ11を、ろ材層12と抗菌イオン添加手段13の上流側に配列し、フィルタ11を通過した水道水に、抗菌イオンを添加する構成とすることが好ましい。
FIG. 1 is a flow diagram of a tap water treatment apparatus showing an embodiment of the present invention. When the tap water is supplied to the tap water line 1, first, in the pretreatment means 10, foreign substances in the tap water are removed by the
このように処理された前処理水は、後述するバイパスライン40から流入する濃縮水と混合された状態で、加圧手段80によって水圧を上げられた後、NF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール20に通水される。NF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール20において、前処理水は、透過水と濃縮水とに分離される。透過水と濃縮水との分離割合は、濃縮水の排水用配管に取り付けた濃縮水調整バルブ70で調整する。濃縮水はそのまま排水されるか、一部はバイパスライン40を通って前処理水と混合して再利用する。バイパスライン40には、流量を調整する流量調整バルブ50と、前処理水が逆流するのを防止する逆流防止弁60が設けてある。
The pretreated water treated in this manner is mixed with concentrated water flowing in from a
次に、各構成要素について説明する。 Next, each component will be described.
前処理手段10は、前述の通り、水道水中の異物を除去するフィルタ11と、残留塩素を除去するろ材層12と、抗菌イオン添加手段13を有するものであるが、これらが1つのカートリッジに収納した形態であると取り扱いが容易である点で好ましい。図2は、前処理手段10の構成の一実施形態を示すものである。縦長のカートリッジ内部に、水道水が流入する上流側から、中空円筒状のフィルタ11、ろ材層12と抗菌イオン添加手段13とを混合した層が軸方向に順に配置されている。カートリッジの形状やサイズは特に限定されるものではないが、市販のカートリッジハウジングと互換性のある形状とした場合、交換が容易であること、配管部材が安価に入手可能な点で好ましい。好ましい形状やサイズとしては、円筒形であり、直径が5〜10cm、長さは10〜50cmの範囲にあると、取扱いが容易であり好ましい。特に好ましい形状やサイズとしては、広く市販されているカートリッジハウジングと同程度の形状である、直径約3〜10cm×長さ約10〜50cmの円筒形が挙げられる。
As described above, the pretreatment means 10 has the
フィルタ11は、水道水中の異物を除去するとともに、通水時の圧力損失を極力抑えられることが求められる。素材としては、PP(ポリプロピレン)繊維を巻きつけたものや、PP繊維シートを複数積層したもの、プリーツ加工したものが好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。また、フィルタ形状も限定するものではないが、図2で示したような中空円筒型を用いると、コンパクトでありながら、水道水がショートカットせずに確実に処理できる点で特に好ましい。
The
ろ材層12は、水道水中の残留塩素を除去するものであり、活性炭、炭酸水素カルシウムなどが用いられる。特に、安全で安価に入手でき、加工も容易な活性炭が好んで用いられる。活性炭は、粒状、繊維状、粉末といった形状があるが、通水時の圧力損失を極力抑える点を考慮すると、粒子サイズの大きな粒状、または繊維状活性炭をバインダなどで成形した成形体が好ましい。後段に配置したNF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール20は、残留塩素で膜組織が破壊されやすいため、長期間に渡って所定の除去性能を維持するためには、NF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール20の前で確実に残留塩素を除去しておく必要がある。ろ材層12に活性炭を使用した場合、残留塩素を除去するだけでなく、水道水中に微量に存在するトリハロメタン等の有害な有機物も除去できる点で好ましい。
The
抗菌イオン添加手段13は、抗菌能力を持つ銀イオンまたは銅イオンを水道水中に溶出させる部材であり、銀化合物や銅化合物を母材表面または内部に担持させ、通水時に水道水と接触することで、溶解度を利用して銀イオンや銅イオンを水道水中に放出するものである。この位置に抗菌イオン添加手段13を配置するのは、ろ材層12で水道水中の残留塩素を除去した結果、ろ材層12より下流側では水道水中に菌が繁殖して、ろ材層12やNF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール20が早期に目詰まりしたり、NF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール20の除去性能が低下したりする恐れがあるからである。かかる状態となるのを防ぐため、新たに抗菌能力を持つ抗菌イオン添加手段13を配置すると、ろ材層12やNF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール20で菌が繁殖することなく、長期間安定して運転することができる。
The antibacterial ion addition means 13 is a member that elutes silver ions or copper ions having antibacterial ability into tap water, and carries a silver compound or a copper compound on the surface of the base material or inside thereof and makes contact with tap water when water is passed. Thus, silver ions and copper ions are released into tap water using solubility. The antibacterial ion addition means 13 is disposed at this position because, as a result of removing residual chlorine in the tap water by the
かかる銀化合物や銅化合物については特に限定しないが、ハロゲン化塩、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、硫化塩、酸化塩いずれかの塩基を含む化合物であると、後述する濃度の銀イオンや銅イオンを溶出しやすい。また、母材としては、銀化合物や銅化合物を担持させやすいセラミック、粒状活性炭を使用することが好ましい。セラミックスでは、イオン交換機能を持つゼオライトや、ヒドロキシアパタイトに代表されるリン酸カルシウムなどが、安全性の面からも好ましく用いられる。また、粒状活性炭を母材に使用した場合は、前述のろ材層12で使用する活性炭をそのまま使用できるため、カートリッジ内部の活性炭充填量を増やすことができ、その結果、残留塩素の除去、銀イオンや銅イオンの放出を長期間継続できるカートリッジを提供することができるため、使用者は頻繁に交換する必要がなくなる点で特に好ましい形態である。
Such a silver compound or copper compound is not particularly limited, but if it is a compound containing a base of any one of a halide salt, nitrate salt, sulfate salt, phosphate salt, sulfide salt, and oxide salt, a silver ion or copper having a concentration described later. Easily elutes ions. Moreover, as a base material, it is preferable to use the ceramic and granular activated carbon which are easy to carry | support a silver compound and a copper compound. In ceramics, zeolite having an ion exchange function, calcium phosphate represented by hydroxyapatite, and the like are preferably used from the viewpoint of safety. In addition, when granular activated carbon is used as a base material, the activated carbon used in the
抗菌イオン添加手段13から溶出させる抗菌イオン濃度は、水道水質基準に定められた範囲内で、細菌の増殖を抑制できる濃度になるように設計する。例えば、銀イオンの場合、EPA(アメリカ環境保護局)の基準により100ppb以下にするとともに、10ppb以上あれば、緑濃菌、アルカリゲネス類、大腸菌に対する抗菌効果があることが知られている。この知見から、銀イオン濃度は、10〜100ppbの範囲になるように、さらに好ましくは10〜50ppbの範囲になるように抗菌イオンを充填することが好ましい。なお、銀イオン濃度をかかる範囲に制御する手段としては、通水速度、母材の大きさ、銀化合物の担持量を適宜調整する必要がある。一般に、通水速度が速くなるほど銀化合物との接触時間が短くなるため、銀イオン濃度は低くなる傾向がある。また、母材を小さくすると、接触面積が増加するため、銀イオン濃度は高くなる傾向がある。通水速度は5L/min以下、母材の大きさとしては0.15mm(100メッシュ)以下、化合物中に占める銀の割合が0.05〜3重量%の範囲にあることが好ましい。一例として、0.25〜0.5mm(32〜60メッシュ)のヤシ殻製粒状活性炭の表面に、0.5〜1.0重量%の塩化銀を中心とする銀化合物を表面に担持させた銀添着活性炭を詰めたカートリッジを、1.5〜2.5L/minの通水速度で通水する態様が好ましく利用できる。 The antibacterial ion concentration eluted from the antibacterial ion adding means 13 is designed to be a concentration capable of suppressing the growth of bacteria within a range determined by the tap water quality standard. For example, silver ion is known to have an antibacterial effect against green-contaminated bacteria, alkaligenes, and Escherichia coli as long as it is set to 100 ppb or less according to EPA (American Environmental Protection Agency) standards and 10 ppb or more. From this knowledge, it is preferable to fill the antibacterial ions so that the silver ion concentration is in the range of 10 to 100 ppb, more preferably in the range of 10 to 50 ppb. In addition, as means for controlling the silver ion concentration within such a range, it is necessary to appropriately adjust the water flow rate, the size of the base material, and the amount of silver compound supported. In general, the higher the water flow rate, the shorter the contact time with the silver compound, so the silver ion concentration tends to be lower. Further, when the base material is made smaller, the contact area increases, so that the silver ion concentration tends to increase. The water flow rate is preferably 5 L / min or less, the size of the base material is 0.15 mm (100 mesh) or less, and the proportion of silver in the compound is preferably in the range of 0.05 to 3% by weight. As an example, the surface of a 0.25-0.5 mm (32-60 mesh) coconut shell granular activated carbon was supported with a silver compound centered on 0.5-1.0% by weight of silver chloride on the surface. A mode in which a cartridge packed with silver-impregnated activated carbon is preferably used at a water flow rate of 1.5 to 2.5 L / min.
次に、NF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール20について説明する。NF膜とRO膜は、水道水中の有機物はもとより、分子量の小さい無機イオンを選択的に除去することができる膜である。除去機構は明らかにはなっていないものの、物理的な細孔を通過するのではなく、膜表面とイオンとの荷電状態や濃度勾配によって除去性能は変わる。一般に、NF膜の選択透過性は、一価イオンの除去性能が低く除去率は30〜80%程度、二価以上のイオンは概ね90%以上の除去率を持ち、RO膜は一部のイオンを除いて概ね95%以上の除去率を有する。このようなNF膜および/またはRO膜を使用すると、有害な有機物だけでなく、重金属イオンなどの有害な無機イオンまで除去することができる。また、NF膜および/またはRO膜は、吸着剤とは異なり、膜の劣化や目詰まりがなければ、ほぼ一定の除去性能で長期間運転が可能になる。
Next, the NF membrane module and / or the
NF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール20は、選択透過性を持つNF膜および/またはRO膜を複数重ね合わせて使用するものであり、様々な形状のモジュールが提案されている。中でも、集水パイプを中心に複数のNF膜および/またはRO膜を巻回してなるスパイラル型エレメントを、1〜複数本まとめて使用することが好ましい。本発明では、NF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュールの形状について何ら限定するものではないが、直径約5cm×長さ約30cmのスパイラル型エレメントを1〜数本使用するNF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュールを使用することが、安価に製造可能であること、配管部材が容易に入手できる点で特に好ましい。
The NF membrane module and / or the
NF膜および/またはRO膜の素材は特に限定せず、ポリアミド(PA)系膜や酢酸セルロース(CA)系膜を用いることができるが、高い除去性能が得られ、広範囲のpHに対して安定した除去性能を発揮できるポリアミド系膜を用いることが好ましい。また、運転水圧や被処理水の濃度に応じて多種多様な性能を有するNF膜および/またはRO膜が提案されているが、本発明においては、一般的に0.2〜0.5MPa程度の水道水圧で十分な透過水量が得られ、かつ、十分な水質が得られる膜分離能力を持つNF膜および/またはRO膜を選択することが望ましい。対象とする水道水質は場所、地域によって様々であるため、選択透過性能を一律的に特定することは困難であるが、蒸発残留物濃度から算出する除去率は50%以上であることが望ましい。一例として、RO膜の場合、一部のイオンを除いて概ね95%以上の除去率であれば、また、NF膜の場合、除去性能の低い一価イオンの除去率が50%以上あれば、有害な物質をほぼ除去できる点で好ましい。 The material of the NF membrane and / or RO membrane is not particularly limited, and a polyamide (PA) membrane or a cellulose acetate (CA) membrane can be used, but high removal performance is obtained and stable over a wide range of pH. It is preferable to use a polyamide-based film that can exhibit the removed performance. In addition, although NF membranes and / or RO membranes having various performances according to the operating water pressure and the concentration of water to be treated have been proposed, in the present invention, generally about 0.2 to 0.5 MPa. It is desirable to select an NF membrane and / or an RO membrane having a membrane separation capability that can provide a sufficient amount of permeated water at a tap water pressure and a sufficient water quality. Since the target tap water quality varies depending on the location and region, it is difficult to specify the selective permeation performance uniformly, but the removal rate calculated from the evaporation residue concentration is desirably 50% or more. As an example, in the case of an RO membrane, if the removal rate is approximately 95% or more excluding some ions, and in the case of an NF membrane, if the removal rate of monovalent ions with low removal performance is 50% or more, It is preferable in that harmful substances can be almost removed.
さらに、NF膜とRO膜を併用すると、多段階で膜分離できるため、より多くの透過水量を得ることができる。ただし、透過水量が多くなり過ぎると、濃縮水中の残存イオン濃度が高くなり、一部のイオンは溶解度を超えて析出する恐れがある。この場合、上流側にNF膜、下流側にRO膜を配置すると、NF膜は一価イオンの除去率がRO膜に比べて低いため、下流側に配置したRO膜へ供給する被処理水の一価イオン濃度を低く抑えることができるため、RO膜で膜分離する際に溶解度を超えて析出する恐れが低くなる。このように、NF膜とRO膜を併用すると、より多くの水量が得られること、イオンを適切に除去して安定して運転できる点で好ましい。 Furthermore, when an NF membrane and an RO membrane are used in combination, membrane separation can be performed in multiple stages, so that a larger amount of permeated water can be obtained. However, if the amount of permeated water is too large, the concentration of residual ions in the concentrated water increases, and some ions may be deposited beyond the solubility. In this case, if an NF membrane is arranged on the upstream side and an RO membrane is arranged on the downstream side, the removal rate of monovalent ions in the NF membrane is lower than that on the RO membrane. Therefore, the treated water supplied to the RO membrane arranged on the downstream side Since the monovalent ion concentration can be kept low, the possibility of precipitation exceeding the solubility when the membrane is separated by the RO membrane is reduced. Thus, the combined use of the NF membrane and the RO membrane is preferable in that a larger amount of water can be obtained, and ions can be appropriately removed to stably operate.
また、NF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール20において透過水と濃縮水とに分離するには、濃縮水ライン22に設けた流量調整バルブ70を閉じて流入する水道水圧を上げることで実現できる。透過水と濃縮水との比率は特に限定するものではないが、濃縮水を少なくすると、特定の溶解物質が溶解度以上の濃度になり、析出する恐れがあるため、透過水:濃縮水=8:2を上限とすることが好ましい。逆に、透過水:濃縮水=3:7以下にすると、飲料水として使用する透過水量が極端に少なくなり、使用者が不満を感じやすくなる。
Moreover, separation into permeated water and concentrated water in the NF membrane module and / or the
抗菌イオン追加手段30は、透過水ライン21中を流れる透過水に銀イオンまたは銅イオンを追加するものであり、構成部材としては、抗菌イオン添加手段13と同様の部材を用いることができる。銀イオンまたは銅イオンを添加した前処理水を、前述したNF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール20で膜分離すると、銀イオンまたは銅イオンの大部分は濃縮水側に流れてしまう。しかし、透過水を末端にある蛇口(図示せず)等から飲料水として吐出する際、空気中や使用者の手に付着した細菌が配管内に侵入する恐れがある。ここで、透過水内に十分な銀イオンまたは銅イオンが存在しないと、細菌は配管内で増殖する恐れがある。この増殖を防ぐため、抗菌イオン追加手段30によって、透過水中に銀イオンまたは銅イオンを少なくとも10ppb以上になるように添加できるようにする。抗菌イオン濃度は、10ppb以上あれば、大部分の細菌の増殖を抑制することができる。このように抗菌イオン濃度を制御する手段としては、抗菌イオン添加手段13で説明したのと同様に、通水速度、母材の大きさ、銀化合物の担持量を適宜調整する必要がある。通水速度は5L/min以下、母材の大きさとしては0.15mm(100メッシュ)以下、化合物中に占める銀の割合が0.05〜3重量%の範囲にあることが好ましい。一例として、0.35〜0.7mm(24〜42メッシュ)のヤシ殻製粒状活性炭の表面に、0.5〜1.0重量%の塩化銀を中心とする銀化合物を表面に担持させた銀添着活性炭を、通水速度0.8〜1.0L/minで通水する態様が好ましく利用できる。
The antibacterial ion adding means 30 adds silver ions or copper ions to the permeated water flowing in the permeated
バイパスライン40は、濃縮水中に大部分が残存する銀イオンまたは銅イオンを有効に再利用するために、一端が濃縮水ラインのいずれかの箇所に接続され、他の一端が前処理水15の通水ラインのうち、加圧手段80より上流側のラインのいずれかの箇所に接続されるように設けている。濃縮水をバイパスライン40に送る割合は、少なくとも前処理水の水量の10%以上であることが好ましい。さらに好ましくは20%以上である。バイパスさせる水量が増えると、NF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール20で除去されずに排出された銀イオンまたは銅イオンの多くを再利用できるため、抗菌イオン添加手段13の量を減らすことができる。もしくは、同量の抗菌イオンを添着していた場合、より長期間に渡って銀イオンまたは銅イオンを放出することが可能となる。さらに、バイパスしない場合に比べてNF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール20を通過する速度が上がるため、NF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュールの特性からも、透過水の水質が向上すること、NF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール内部に異物等が詰まりにくくNF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュールの交換頻度が少なくなることが期待できる。バイパスライン40の流量調整は、流量調整バルブ50で行う。また、前処理水ライン15において前処理水と濃縮水とを混合する際、前処理水がバイパスライン40に流入するのを防ぐため、逆流防止弁60を取り付け、一方通行を確保している。流量調節バルブ50や逆流防止弁60は市販の製品をそのまま使用できる。
The
加圧手段80は、前処理手段10の下流側に設けたバイパスライン40との接続部と、NF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール20との間の前処理水ライン15のいずれかの箇所に設置し、NF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール20の膜分離に必要な水圧まで上昇させて使用する。加圧手段80は本発明では特に限定されるものではなく、水量、水圧に応じて適宜選択できる。
The pressurizing means 80 is provided at any location of the
以下に本発明における実施例を記すが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
<実施例1>
図1のフローで構成される水道水処理装置を製作した。前処理手段10は、直径6.5cm×長さ25cmの内部に、水道水流入口の上流側から順に、PP(ポリプロピレン)製で直径5cm×長さ12.5cmのフィルタ11と、ろ材層12として30〜60メッシュの粒度分布を持つヤシ殻活性炭400mlを残りの空間に充填した。なお、ヤシ殻活性炭表面に銀化合物を0.7重量%添着させ、抗菌イオン添加手段13としても使用できるようにした。NF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール20は、東レ(株)製NF膜UTC−60を用い、直径5cm×長さ30cmのエレメント1本をモジュールに充填した。抗菌イオン追加手段30は、シナネン(株)製のシナネンゼオミックと繊維状活性炭とバインダを中空円筒状に成形した成形品を、直径5cm×長さ12.5cmの大きさに加工してカートリッジに充填した。加圧手段80は小型ブースターポンプを取り付けた。
<Example 1>
A tap water treatment apparatus constituted by the flow of FIG. 1 was produced. The pretreatment means 10 has a
水温20℃、水道水圧0.15MPa、2L/分の流量の水道水を、ブースターポンプ80で0.5MPaに昇圧して通水を開始したところ、透過水は0.8L/分、濃縮水は1.2L/分となった。次いで流量調整バルブ50を開いてバイパスライン40に0.5L/分流したところ、透過水は1.0L/分まで上昇した。この状態で1日あたり5時間通水し、それ以外は放置するサイクルを10日間繰り返した。
When tap water with a water temperature of 20 ° C., tap water pressure of 0.15 MPa, and a flow rate of 2 L / min was boosted to 0.5 MPa with a
10日間の透過水、濃縮水の銀イオン含有量の推移を表1に示す。また、毎日運転開始直後における抗菌イオン追加手段30を通過した後の透過水中の一般細菌数をカウントした。この結果も表1にあわせて示す。なお、銀イオンはICP(誘導結合プラズマ発光分析装置)を用いて濃度を測定した。一般細菌数は、水道水質基準に定める方法、すなわち、標準寒天培地を用いて36±1℃で24±2時間培養したとき培地に集落を形成するすべての細菌数をカウントした。 Table 1 shows changes in the silver ion content of permeated water and concentrated water for 10 days. Further, the number of general bacteria in the permeated water after passing through the antibacterial ion adding means 30 immediately after the start of operation was counted every day. The results are also shown in Table 1. The silver ion concentration was measured using an ICP (inductively coupled plasma emission spectrometer). The number of general bacteria was counted according to the method defined in the tap water quality standard, that is, the number of all bacteria forming colonies in the medium when cultured at 36 ± 1 ° C. for 24 ± 2 hours using a standard agar medium.
表1の結果から、10日間運転経過後も、濃縮水、透過水中ともに10ppb以上の銀イオンが存在し、一般細菌が増殖していない安全な飲料水が提供されていることが確認できた。 From the results in Table 1, it was confirmed that even after 10 days of operation, silver ions of 10 ppb or more existed in both concentrated water and permeated water, and safe drinking water in which general bacteria did not grow was provided.
<比較例1>
図3に示すフローで構成される水道水処理装置を製作した。糸巻きフィルタ100は、PP製で直径5cm×長さ25cm、公称除去性能5μmを1本使用したカートリッジ(直径6.5cm×25cm)に装填した。前処理用活性炭フィルタ110は、糸巻きフィルタ100と同じカートリッジの中に、実施例1と同じヤシ殻活性炭を800ml充填した。なお、この活性炭は銀化合物を添着していない。逆浸透膜120は、東レ(株)製UTC−70を使用し、モジュール組み立て方法は実施例1と同様にした。貯水タンク130は10Lの透過水122が貯水可能であり、鉄製タンクの内部に設けた風船状のゴム袋に貯水する構造になっている。ゴム袋は、水栓を開いた際にゴム袋が縮む力を利用して貯水した透過水を吐出するために用いられる。透過水処理用吸着剤フィルタ140は、前処理用活性炭フィルタ110と同じ構成のカートリッジを使用した。
<Comparative Example 1>
A tap water treatment apparatus constituted by the flow shown in FIG. 3 was produced. The thread-
水温20℃、水道水圧0.15MPaの水道水をこの装置に供給した。昇圧ポンプで0.7MPaまで昇圧された水道水を2L/分の流量で通水したところ、透過水21は0.4L/分、濃縮水22は1.6L/分となった。
Tap water having a water temperature of 20 ° C. and a tap water pressure of 0.15 MPa was supplied to the apparatus. When tap water pressurized to 0.7 MPa with a booster pump was passed at a flow rate of 2 L / min, the permeated
実施例1と同様の運転条件で10日間運転を行った。運転中に貯水タンクがいっぱいになるため、蛇口を常時開いて透過水を流すこととした。運転を行わない時間は、蛇口を閉じることとした。比較例1では銀化合物を添着した活性炭を使用していないため、一般細菌数の結果のみを表1に示す。銀イオンが存在しないと、日数が経つにつれて一般細菌が増殖し、5日目以降は水道水質基準の100個/mlを超え、飲料水として不適となった。 The operation was performed for 10 days under the same operation conditions as in Example 1. Since the water storage tank becomes full during operation, it was decided to keep the faucet open and allow permeate to flow. The faucet was closed during times when operation was not performed. Since Comparative Example 1 does not use activated carbon impregnated with a silver compound, only the results for the number of general bacteria are shown in Table 1. In the absence of silver ions, general bacteria proliferated as the number of days passed, exceeding the tap water quality standard of 100 cells / ml after the fifth day, making it unsuitable for drinking water.
<比較例2>
実施例1で示した図1のフローで構成される水道水処理装置のうち、前処理手段10には銀化合物を添着していないヤシ殻活性炭を充填したこと、抗菌イオン追加手段30を取り外したこと、以外は実施例1と同じ構成、運転条件で10日間運転を行った。運転結果を表1に示す。
<Comparative example 2>
In the tap water treatment apparatus constituted by the flow of FIG. 1 shown in Example 1, the pretreatment means 10 was filled with coconut shell activated carbon not attached with a silver compound, and the antibacterial ion addition means 30 was removed. The operation was performed for 10 days with the same configuration and operating conditions as in Example 1. Table 1 shows the operation results.
運転日数が経つにつれて、濃縮水中の銀イオン含有量が大幅に低下した。また、透過水へは銀イオンはほとんど通過しないため、透過水中の一般細菌数も検出されていることがわかった。 As the operating days passed, the silver ion content in the concentrated water decreased significantly. In addition, since silver ions hardly pass into the permeated water, it was found that the number of general bacteria in the permeated water was also detected.
1:水道水ライン
10:前処理手段
11:フィルタ
12:ろ材層
13:抗菌イオン添加手段
15:前処理水ライン
20:NF膜モジュールおよび/またはRO膜モジュール
21:透過水ライン
22:濃縮水ライン
30:抗菌イオン追加手段
40:バイパスライン
50:流量調整バルブ
60:逆流防止弁
70:濃縮水調整バルブ
80:加圧手段
100:糸巻きフィルタ
110:前処理用活性炭フィルタ
120:逆浸透膜モジュール
121:濃縮水ライン
122:透過水ライン
130:貯水タンク
140:透過水処理用吸着剤フィルタ
141:浄水ライン
150:蛇口
1: Tap water line 10: Pretreatment means 11: Filter 12: Filter medium layer 13: Antibacterial ion addition means 15: Pretreatment water line 20: NF membrane module and / or RO membrane module 21: Permeate water line 22: Concentrated water line 30: Antibacterial ion addition means 40: Bypass line 50: Flow rate adjustment valve 60: Backflow prevention valve 70: Concentrated water adjustment valve 80: Pressurization means 100: Bobbin filter 110: Activated carbon filter for pretreatment 120: Reverse osmosis membrane module 121: Concentrated water line 122: Permeated water line 130: Reservoir tank 140: Adsorbent filter for permeated water treatment 141: Water purification line 150: Faucet
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