JP4984017B2 - 造水方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両やヘリコプター等の移動体に搭載可能な造水装置を用いて処理水を得る造水方法に関するものである。

例えば、地震や台風による被害を受けた被災地に車両やヘリコプター等の移動体で移動し、現地の海水や河川水等を原水としてこれを浄化処理して飲料水等の処理水を得る移動式の造水装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

この造水装置は、基本的には、原水から懸濁物質を除去して濾過水を得るための濾過手段と、該濾過手段からの濾過水を脱塩するために脱塩手段を含んで構成されている。

特許第２７５５１８２号公報 特開平２００２−０２８６４８号公報

ところで、従来の造水装置においては、脱塩手段としては、海水等の塩分濃度が高い原水を脱塩処理する場合には直列配置された第１及び第２の逆浸透膜処理手段を備えているものが使用され、河川水等の塩分濃度が低いかん水を脱塩処理する場合には単一の逆浸透膜処理手段を備えているものが使用されていた。

即ち、造水装置としては、濾過水を２段処理によって脱塩する海水専用のものと、濾過水を１段処理によって脱塩するかん水専用のものが存在していた。このため、従来の造水装置は、海水又はかん水の何れか一方にしか対応できず、甚だ汎用性に乏しいという問題があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、海水及びかん水の何れの原水に対しても対応可能な汎用性の高い造水方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、移動体に搭載可能であって、海水又は海水よりも塩分濃度が低いかん水から懸濁物質を除去して濾過水を得るための濾過手段と、該濾過手段からの濾過水を脱塩するために直列配置された第１及び第２の逆浸透膜処理手段を備えて成る造水装置を用いて処理水を得る造水方法において、原水が海水である場合には、前記第１の逆浸透膜処理手段からの脱塩水を前記第２の逆浸透膜処理手段へと流して２段目の脱塩処理を行って処理水として系外へ排出し、原水がかん水である場合には、前記第１の逆浸透膜処理手段からの脱塩水を前記第２の逆浸透膜処理手段に送水するための送水管に設けられた切換手段によって、第１の逆浸透膜処理手段からの脱塩水を前記第２の逆浸透膜処理手段をバイパスして処理水として系外へ排出することを特徴とする。

本発明によれば、海水に対しては第１及び第２の逆浸透膜処理手段によって濾過水を２段処理して脱塩し、海水よりも塩分濃度が低いかん水に対しては濾過水を第１の逆浸透膜処理手段のみによって１段処理して脱塩することができる。つまり、脱塩処理においては、原水の塩分濃度に応じて２段又は１段処理するようにしたため、海水及びかん水の何れの原水に対しても対応が可能となり、その汎用性が高められる。そして、第１の逆浸透膜処理手段によって１段目の脱塩処理がなされた脱塩水の流れ経路の切り換えは三方弁等の切換手段によって容易になされる。

又、かん水に対しては濾過水を第１の逆浸透膜処理手段のみによって１段処理するようにしたため、かん水に対する処理時間が短縮されて処理容量の増大が図られる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明方法を実施するための造水装置の基本構成を示すフロー図、図２は同造水装置を搭載した車両の側面図、図３は同車両の平面図、図４は同車両の後面図である。

図１において、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は被災地等の現地に設置される原水タンク、ＲＯ給水タンク（濾過水タンク）、ＲＯ透過水タンク（処理水タンク）であり、原水タンクＴ１にはスクリーンＳを介して取水ラインａが接続されている。尚、取水ラインａは、海や河川等から汲み上げられた海水や河川水等の原水を原水タンクＴ１に供給するためのものである。

又、上記原水タンクＴ１内にはＫＭ給水ポンプＰ１が設置されており、該ＫＭ給水ポンプＰ１の吐出側から導出する原水ラインｂには、濾過手段としての３基のＫＭ濾過器ＫＭ−１，ＫＭ−２，ＫＭ−３が並列に接続されている。ここで、各ＫＭ濾過器ＫＭ−１，ＫＭ−２，ＫＭ−３は、２つの限外濾過膜又は精密濾過膜（以下、「ＫＭ膜モジュール」と称する）を直列に接続して構成されており、これらのＫＭ濾過器ＫＭ−１，ＫＭ−２，ＫＭ−３は濾過水ラインｃに合流して接続されている。そして、濾過水ラインｃは、前記ＲＯ給水タンクＴ２に接続されている。尚、図１において、ｈは逆洗排水ライン、Ｒ１は逆洗排水容器である。

ここで、前記ＫＭ膜モジュールは、特許第３４０２１７４号に記載されているスパイラル膜モジュールである。

即ち、ＫＭ膜モジュールは、分離膜をシャフトに巻回して巻回体とし、該巻回体の一端面から原水が供給され、透過水が巻回体の他端面から取り出されるスパイラル型膜モジュールであって、該スパイラル型モジュールは、第１、第２、第３及び第４の辺部を有した略方形の袋状膜であり、第１、第２及び第３の辺部は封じられ、第４の辺部は一部が開放部となり、残部が閉鎖部となっている。そして、第４の辺部と直交する第１の辺部をシャフトに当てて該袋状膜を巻回して巻回体とし、前記第４の辺部を該巻回体の後端面に臨ませ、該第４の辺部に対向する第２の辺部を該巻回体の前端面に臨ませ、該袋状膜同士の間の原水流路は、第３の辺部の全体が閉じられるとともに、第４の辺部にあっては前記袋状膜の開放部と重なる箇所が閉鎖部となっており、且つ、前記袋状膜の閉鎖部と重なる箇所が開放部となっている。尚、分離膜の材質としてはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が用いられる。

本発明においては、このようなＫＭ膜モジュールを用いることによって、高透過流束、高回収率にて濁質を除去したＲＯ給水を得ることができるため、非常にコンパクトな装置とすることが可能となる。

ところで、図１に示すように、前記ＲＯ給水タンクＴ２内にはＲＯ給水ポンプＰ２が設置されており、このＲＯ給水ポンプＰの吐出側から導出する濾過水ラインｄには、有機物除去のための活性炭が収容された２基のＡＣカートリッジＡＣ１，ＡＣ２が並列に接続されるとともに、高圧ポンプＰ３が直列に接続されている。そして、高圧ポンプＰ３の吐出側から延びる濾過水ラインｅは、脱塩手段の第１の逆浸透膜手段を構成する第１逆浸透膜装置ＲＯ−１に接続され、該第１逆浸透膜装置ＲＯ−１には第２の逆浸透膜手段を構成する第２逆浸透膜装置Ｒ−２が脱塩水ラインｆによって直列に接続されている。尚、第１及び第２逆浸透膜装置ＲＯ−１，ＲＯ−２は、濾過水を逆浸透させて脱塩処理するための逆浸透膜（以下、「ＲＯ膜」と称する）を各々備えている。

又、上記第２逆浸透膜装置ＲＯ−２からは処理水ラインｇが導出しており、この処理水ラインｇは、前記ＲＯ透過水タンクＴ３に接続されている。ここで、ＲＯ透過水タンクＲ３内には、殺菌剤としての塩素添加錠剤１と赤水防止剤２が収容されている。尚、図１において、ｉはＲＯ濃縮水ライン、Ｒ２はＲＯ濃縮水容器である。

而して、本実施の形態に係る造水装置においては、脱塩手段を構成する前記第１逆浸透膜装置ＲＯ−１と第２逆浸透膜装置ＲＯ−２とを接続する前記脱塩水ラインｆの途中からはバイパスラインｊが分岐しており、このバイパスラインｊは、第２逆浸透膜装置ＲＯ−２をバイパスして前記処理水ラインｇに接続されている。そして、バイパスラインｊの脱塩水ラインｆからの分岐部には、第１逆浸透膜装置ＲＯ−１を通過して１段目の脱塩処理がなされた脱塩水の流れ経路を切り換えるための切換手段である三方弁Ｖが設けられている。

他方、前記ＲＯ給水タンクＴ２の側部からは給水ラインｋが導出しており、この給水ラインｋは、保管剤溶解器Ｒ３に接続され、該給水ラインｋの途中には給水ポンプＰ４が接続されている。そして、前記保管剤溶解器Ｒ３から延びる保管液ラインｍは、前記濾過水ラインｄの前記ＡＣカートリッジＡＣ−１，ＡＣ−２の上流側に接続されている。

ところで、以上説明したＫＭ濾過器ＫＭ−１，ＫＭ−２，ＫＭ−３、ＡＣカートリッジＡＣ１，ＡＣ２、高圧ポンプＰ３、第１及び第２逆浸透膜装置ＲＯ−１，ＲＯ−２、給水ポンプＰ４及び保管剤溶解器Ｒ３は、図２〜図４に示すように、小型トラック等の車両１００の荷台に搭載されている（給水ポンプＰ４と保管剤溶解器Ｒ３は不図示）。

即ち、図２〜図４に示すように、車両１００の荷台の前半部分には、３基のＫＭ濾過器ＫＭ−１，ＫＭ−２，ＫＭ−３が横置き状態で上下に２段に亘って配置されており、これらの後方には高圧ポンプＰ３が配置され、その横には２基のＡＣカートリッジＡＣ１，ＡＣ２が縦置き状態で配置されている。そして、高圧ポンプＰ３の上部には、図２に示すように、操作パネルＰＮＬが配置されている。

又、高圧ポンプＰ３の後方の荷台の最後部には第１及び第２逆浸透膜装置ＲＯ−１，ＲＯ−２が横置き状態で上下２段に亘って配置されている。

尚、図示しないが、本発明に係る造水装置の運転には、海や河川等から原水を汲み上げるための取水ポンプ、必要な電力を供給する発電機、ＫＭ膜を逆洗するためのコンプレッサ等を現地に設置する必要がある。

次に、以上の構成を有する造水装置を用いて実施される造水方法を図１に基づいて説明する。

図２〜図４に示す車両１００を被災地等の現地に走らせ、これに搭載された造水装置を現地に搬送する。そして、現地の海或は河川等から海水或は河川水等の原水を不図示の取水ポンプで汲み上げて取水ラインａからスクリーンＳを経て原水タンクＴ１に供給する。

ところで、かん水を処理する場合には、逆浸透膜処理装置ＲＯ−１の濃縮倍率を高くするために膜面へのスケール析出の問題が生ずる。このため、ＲＯ給水タンクＴ２の水面上に固形スケール防止剤３を懸吊し、ＫＭ濾過器ＫＭ−１，ＫＭ−２，ＫＭ−３から濾過水がＲＯ給水タンクＴ２に送水される際に、濾過水を固形スケール防止剤３に接触させることで該固形スケール防止剤３を少量ずつ溶解させ、硬質スケールが膜面へ析出するのを防止している。尚、海水を処理する場合には、このような処理は不要である。

原水タンクＴ１においては、該原水タンクＴ１に供給された原水がＫＭ給水ポンプＰ１によって原水ラインｂを経て３基のＫＭ濾過器ＫＭ−１，ＫＭ−２，ＫＭ−３へと送られ、各ＫＭ濾過器ＫＭ−１，ＫＭ−２，ＫＭ−３のＫＭ膜によって原水が濾過されて懸濁物質が除去される。そして、懸濁物質が除去された濾過水は、合流して濾過水ラインｃを通ってＲＯ給水タンクＴ２へと送られてそこに貯留される。

上記ＲＯ給水タンクＴ２においては、ＲＯ給水ポンプＰ２によって濾過水が濾過水ラインｄからＡＣカートリッジＡＣ１，ＡＣ２を通過して高圧ポンプＰ３に送られるが、その途中でＡＣカートリッジＡＣ１，ＡＣ２を通過する際に該カートリッジＡＣ１，ＡＣ２に収容された活性炭によって有機物が濾過水から除去される。このようにして有機物が除去された濾過水は、高圧ポンプＰ３によって昇圧されて第１逆浸透膜装置ＲＯ−１に送られ、該第１逆浸透膜装置ＲＯ−１のＲＯ膜を透過することによって脱塩処理され、脱塩水として脱塩ラインｆへと排出される。

ここで、原水が塩分濃度の高い海水である場合には、三方弁Ｖによってバイパスラインｊを閉じて脱塩水のバイパスラインｊへの流れを遮断し、第１逆浸透膜装置ＲＯ−１によって１段目の脱塩処理がなされた脱塩水を脱塩水ラインｆから第２逆浸透膜装置ＲＯ−２へと流し、該第２逆浸透膜装置ＲＯ−２において脱塩水に対して２段目の脱塩処理を行う。そして、２段の脱塩処理によって塩分が十分除去された処理水は、処理水ラインｇからＲＯ透過水タンクＴ３へと送られて貯留され、飲料水や生活水としての用途に供される。

他方、原水が塩分濃度の低い河川水等のかん水である場合には、三方弁Ｖによってバイパスラインｊを開くとともに、脱塩水の第２逆浸透膜装置ＲＯ−２への流れを遮断する。すると、第１逆浸透膜装置ＲＯ−１によって脱塩処理がなされた脱塩水は、第２逆浸透膜装置ＲＯ−２をバイパスしてバイパスラインｊへと流れ、この脱塩水は、処理水としてそのまま処理水ラインｇを通ってＲＯ透過水タンクＴへと送られて貯留され、飲料水や生活水としての用途に供される。

ところで、造水装置を運転しないで放置しておく場合には、給水ポンプＰ４を駆動してＲＯ給水タンクＴ２内の濾過水を給水ラインｋから保管剤溶解器Ｒ３へと送る。すると、保管剤溶解器Ｒ３に収容された保管剤が溶解して濾過水に混合されて保管液が生成され、この保管液は、保管液ラインｍから濾過水ラインｄ，ｅを通って第１逆浸透膜装置ＲＯ−１へと流れて該第１逆浸透膜装置ＲＯ−１に充填されるため、第１逆浸透膜装置Ｒ０−１の停止中の有機物汚染等が保管液によって防がれる。尚、第２逆浸透膜装置ＲＯ−２には、第１逆浸透膜装置ＲＯ−１で処理された水で満たされるため、このような処理は特に必要ではない。

以上において、本実施の形態に係る造水方法においては、塩分濃度が高い海水に対しては第１及び第２逆浸透膜装置ＲＯ−１，ＲＯ−２によって濾過水を２段処理して脱塩し、塩分濃度が低い河川水等のかん水に対しては第１逆浸透膜装置ＲＯ−１によって脱塩処理された脱塩水を第２逆浸透膜装置ＲＯ−２をバイパスさせてそのまま処理水としてＲＯ透過水タンクＴ３へと排出するようにしたため、海水及びかん水の何れに対しても対応可能となり、その汎用性が高められる。この場合、第１逆浸透膜装置ＲＯ−１によって１段目の脱塩処理がなされた脱塩水の流れ経路の切り替えが三方弁Ｖによって容易になされる。

又、かん水に対しては濾過水を第１逆浸透膜装置ＲＯ−１のみによって１段処理するようにしたため、かん水に対する処理時間が短縮されて処理容量の増大が図られる。

本発明は、移動体に搭載されて移動可能であって、脱塩手段として複数の逆浸透膜処理手段を備える造水装置を用いて実施される造水方法に対して有用である。

本発明方法を実施するための造水装置の基本構成を示すフロー図である。 本発明方法を実施するための造水装置を搭載した車両の側面図である。 本発明方法を実施するための造水装置を搭載した車両の平面図である。 本発明方法を実施するための造水装置を搭載した車両の後面図である。

符号の説明

ＡＣ１，ＡＣ２ ＡＣカートリッジ
ａ 取水ライン
ｂ 原水ライン
ｃ，ｄ，ｅ 濾過水ライン
ｆ 脱塩水ライン（送水ライン）
ｇ 処理水ライン
ｊ バイパスライン
ＫＭ−１〜ＫＭ−３ ＫＭ濾過器
Ｐ１ ＫＭ給水ポンプ
Ｐ２ ＲＯ給水ポンプ
Ｐ３ 高圧ポンプ
Ｐ４ 給水ポンプ
ＲＯ−１ 第１逆浸透膜装置
ＲＯ−２ 第２逆浸透膜装置
Ｔ１ 原水タンク
Ｔ２ ＲＯ給水タンク
Ｔ３ ＲＯ浸透水タンク
Ｖ 三方弁（切換手段）
１００ 車両（移動体）

Claims (1)

1. 移動体に搭載可能であって、海水又は海水よりも塩分濃度が低いかん水から懸濁物質を除去して濾過水を得るための濾過手段と、該濾過手段からの濾過水を脱塩するために直列配置された第１及び第２の逆浸透膜処理手段を備えて成る造水装置を用いて処理水を得る造水方法において、
   原水が海水である場合には、前記第１の逆浸透膜処理手段からの脱塩水を前記第２の逆浸透膜処理手段へと流して２段目の脱塩処理を行って処理水として系外へ排出し、
   原水がかん水である場合には、前記第１の逆浸透膜処理手段からの脱塩水を前記第２の逆浸透膜処理手段に送水するための送水管に設けられた切換手段によって、第１の逆浸透膜処理手段からの脱塩水を前記第２の逆浸透膜処理手段をバイパスして処理水として系外へ排出することを特徴とする造水方法。
   

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