JP5298397B2

JP5298397B2 - 水処理装置

Info

Publication number: JP5298397B2
Application number: JP2001104298A
Authority: JP
Inventors: 久子須賀; 毅西川; 康男米澤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2001-04-03
Filing date: 2001-04-03
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2021-04-03
Also published as: JP2002301469A

Description

本発明は、水道水中に含有される人体に有害な物質を除去できる水処理装置に関する。

近年、水道水の浄化には、残留塩素、トリハロメタンなどを除去する活性炭や０．３μｍ程度の細菌や懸濁物質を除去できる精密濾過膜などが多用されている。また、最近では、水道水中には微量溶解している鉛などの重金属イオンが問題視されてきており、特開平７−３１９６９号公報に示されているような、ｐＨ調整剤を含んだ活性炭層と中空糸膜とを設けた浄水器が提案されている。

活性炭と中空糸膜とを備えた浄水器においては、一旦は、原水中に含まれる重金属イオンを活性炭で吸着し、コロイド状の重金属を中空糸膜で除去するものの、通水を停止すると活性炭雰囲気が徐々に酸性側へ移行し、活性炭で吸着した重金属の一部が離脱し滞留水に溶出する。また、中空糸膜で捕捉したコロイド状の重金属も、滞留水が酸性側に偏ることで溶出する。これらの結果、通水を再開したときに離脱、溶解した重金属が浄水とともに流出することになる。

そこで、上記公報に記載の浄水器は、ｐＨ調整剤を設け、活性炭雰囲気のｐＨをコントロールすることにより重金属の再溶出を防ぐものであるが、従来の浄水器にｐＨ調整剤を付加するために、浄水器を大型化せざるを得ない。そのため、濾材の長寿命化とともに浄水器としての小型化とをバランスよく満足しなければならない蛇口直結型浄水器では、実用的ではない。

発明が解決しようとする課題

本発明は、停止していた通水を再開した際の重金属の溶出を防ぎ、かつ、寿命と小型化とをバランスよく達成する水処理装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

前記課題を解決するための本発明は、非除塩素濾材を備えた水道水用の水処理装置であって、非除塩素濾材が、水道水に含有される鉛イオンを吸着する鉛イオン吸着能を有する吸着剤を含むものであり、鉛イオン吸着能を有する吸着剤が微多孔体に添着されており、かつ有機吸着剤であることを特徴とするものである。

ここで、非除塩素濾材は、中空糸膜を含むものであることが好ましい。また、有機吸着剤は、イオン吸着樹脂およびキレート樹脂の少なくとも一種を含んでいることが好ましい。そして、上記いずれかに水処理装置は蛇口直結型、据え置き型またはアンダーシンク型であることが好ましい。

本発明の水処理装置は、たとえば図１に示すように、カートリッジ１と流路切換弁２４などから構成される。

カートリッジ１は、カートリッジ１内の汚れ具合を確認するための確認窓２やその確認窓２を覆うフタ３を備えた円筒状のハウジング４の内部に、非除塩素濾材である、イオン吸着能を有する吸着体７等が設けられて構成されている。ここで、非除塩素濾材とは、処理水の塩素濃度を０．４ｐｐｍを下回らせないようなものをいう。本発明においては、除塩素濾材である活性炭ではなく、イオン吸着能を有する吸着体７を設けるため、通水停止時に滞留水が酸性に偏らず、従来の浄水器のように一旦吸着除去した重金属イオンを離脱、溶出し通水再開時に流出するということを防ぐことができる。また、そのため、ｐＨ調整剤を設ける必要がないので、寿命を縮めることなく水処理装置を小型化することができる。

吸着体７は、たとえば、不織布、織布、発泡剤等を筒状等に成形した微多孔体に、チタンケイ酸塩などのイオン吸着能を有する吸着剤を担持して、その内外周面に、吸着体の形を保持するための不織布１１を積層し、たとえば外径５１ｍｍ、内径１０ｍｍ、長さ５７ｍｍの円筒状に形成している。吸着体７の上部および下部の両端部には、ハウジング４と同様の材料から構成されるシール部材１２、１３を接着し、吸着体７の軸方向端面を水密に封止している。

上部のシール部材１２は、外側に弾性を有するＯリング１４などを用いた密封手段を備え、ハウジング４との間を水密に封止するように構成されている。また、下部のシール部材１３は、下面に凸部を、そして、その凸部の外周面にＯリング１４などを用いた密封手段を備え、ハウジング４内部の底面から突出している環状の凸部との間を水密に封止するように構成されている。そして、下部のシール部材１３は、その外径がハウジング４の内径より若干小さくなるように形成されており、Ｓ１−Ｓ１断面図である図２に示すように、下部のシール部材１３の外周面とハウジング４の内周面との間に隙間１６を形成する。このとき、処理水を吸着体７に均等に流入させるために、Ｓ１−Ｓ１断面における隙間１６の面積が、原水流入口１７の横断面積よりも小さくなるようにすることが好ましい。

イオン吸着能を有する吸着剤としては、ゼオライト、アルミノケイ酸塩、リン酸カルシウム、ヒドロキシアパタイト、炭酸カルシウムおよびチタンケイ酸塩などの無機吸着剤や、イオン吸着樹脂およびキレート樹脂などの有機吸着剤を用いることが好ましい。中でも、チタンケイ酸塩は、上水に含まれる程度の鉛（１０ｐｐｂ程度）を確実に吸着することができるうえに、イオンとして吸着した鉛を再溶出しにくいので、より効率的に重金属イオンを除去できる特に好ましい。そして、チタンケイ酸塩は、吸着性能を高めると同時に圧力損失を低減するために、平均粒径が１〜６０μｍの範囲にあるものを用いることが好ましい。

また、上記の吸着剤は、たとえば、ポリアクリル系繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維などの繊維物質をバインダーとして用い、これを加熱、溶融することで、微多孔体へ付着することができる。このような方法によると工程を少なくでき、吸着剤を微多孔体に簡単に担持させることができる。そして、吸着剤は、その粒子径が小さい程吸着性能が高くなる一方で圧力損失が大きくなるが、吸着剤を微多孔体に担持させることで、通水時の吸着剤における圧力損失を低減でき、非常に細かい粒子径（たとえば平均粒径が１〜６０μｍ）の吸着剤を用いた場合にも、重金属イオンを除去した処理水を十分量得ることができる。そして、粒子径を小さくすることで吸着性能を高めてカートリッジをコンパクトにできるので、容量が５０〜１００ｍｌ程度のコンパクトサイズの蛇口直結型にも適用することができる。

また、本発明の水処理装置は、図３に示すように、中空糸膜モジュールを備えていてもよい。中空糸膜モジュールを備えることにより、コロイド状の重金属も除去可能となる。

図３の水処理装置は、カートリッジ１の円筒状のハウジング４の内部に、上述したような筒状の吸着体７を設け、さらにその吸着体７の内側に、原水中の細菌類、濁度成分を分離する中空糸膜５をＵ字状に折り曲げて円筒状ケース８に収納した中空糸膜モジュール６を設けている。

中空糸膜モジュール６は、円筒状ケース８と、この円筒状ケース８にＵ字状に折り曲げて収納された中空糸膜５とを備え、円筒状ケース８の一方の端部、すなわち、中空糸膜５の折り曲げ部側の端部には、流体を流入させるために開口部９が設けられており、また、円筒状ケース８の他方の端部には、その円筒状ケース８の内周面と中空糸膜５との隙間および中空糸膜間を封止している封止部１０が設けられている。

筒状の吸着体は、上部に上述したようなシール部材１２を設けているが、本実施態様ではこのシール部材１２を環状に形成し、外側にＯリング１４などの密封手段を設けハウジング４との間を水密に封止する一方、内側には円筒状ケース８との間に隙間を形成するようにしている。また、吸着体７の下部には、内側にＯリング１５などの密封手段を備えた環状のシール部材１３を設け、円筒状ケース８との間を水密に封止する。

次に、上述の浄水器における水の流れについて説明する。

水道蛇口２５から流路切換弁２４に流入した原水は、カートリッジ１への流路が選択されているときに、カートリッジ１の側面に設けられた原水流入口１７から流入する。このとき、原水は、下部シール部材１３の外周面とハウジング４の内壁との間に設けられた隙間１６を通過する。

この隙間１６を小さくすることにより、原水流入口１７と吸着体７とを連通する原水導入流路１８において圧力損失を生じさせ、原水の吸着体７への流入を、原水流入口１７が配設されている側２０とされていない側２１とで、また、吸着体上部２２と吸着体下部２３とで偏るのを防ぐことができる。すなわち、シール部材１３の上に設けられている吸着体７には、原水が、均一に流れるので、一部の吸着剤のみが劣化して機能低下を引き起こすことはない。この隙間１６は、０．１〜０．２ｍｍとすることが好ましい。

その後、原水は、ハウジング４の内壁面と吸着体７との間に形成された流体流路を通って吸着体７に供給され、吸着体７をカートリッジ１の軸心方向に流れることで重金属イオンを除去する。

その後、重金属イオンが除去された水は、中空糸膜を設けた図３の態様の場合には、中空糸膜５を設けた円筒状ケース８と吸着体７の間に形成された流路を通り、円筒状ケース８の上部に設けられた開口部９を通って中空糸膜５に到達する。そして、中空糸膜５の膜表面を透過することによって細菌類、濁度成分とともにコロイド状の重金属が除去され、中空糸膜５の開口端、浄水出口から流出される。中空糸膜を設けていない図１の実施態様の場合には、そのまま吸着体７の中央部を下方に流れて浄水出口から流出する。

上述の本発明の構成は、停止していた通水を再開した際の重金属の溶出を防ぎ、かつ、濾材の長寿命化と装置の小型化とをバランスよく達成できるので、図１、３に示すような蛇口直結型の水処理装置において特に好適に実施することができるが、流し台上に設置して用いる据え置き型や流し台下の収納スペース内に設置して用いるアンダーシンク型の水処理装置にも好適に実施することができる。

＜実施例１＞
図１の水処理装置を用いて鉛除去試験を行った。

カートリッジ１の吸着体７としては、不織布にバインダーでチタンケイ酸塩を３５重量％担持させた成形体２５ｇを用いた。チタンケイ酸塩の組成（重量比）は、酸化チタン（ＴｉＯ２）：シリカ（ＳｉＯ２）：酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）：アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）：酸化カルシウム（ＣａＯ）＝５５：３５：９．３：０．２：０．０２であった。

鉛除去試験は、水道水を中空糸膜と活性炭とを有する浄水器で浄化した２０℃の水に鉛の原液を添加して鉛濃度５０ｐｐｂとし、これを流量２リットル／分で水処理装置に通水し、処理された水の鉛濃度が１０ｐｐｂに達するまでの通水積算流量を鉛除去能力とした。

その結果、鉛除去能力は、１０，０００Ｌ以上であり、鉛除去カートリッジとして十分に満足する能力であることを確認した。
＜実施例２＞
図３の水処理装置を用いた以外は実施例１と同様に鉛除去能力を試験した。なお、水処理装置は、中空糸膜モジュールを設けたこと以外は実施例１と同じである。

その結果、鉛除去能力は、４，０００Ｌ以上であり、鉛除去カートリッジとして十分に満足する能力であることを確認した。

＜比較例１＞
吸着体７として、ＡＴＳを担持していない不織布１６ｇを用いた以外は、実施例１と同様に鉛除去試験を行った。

その結果、鉛除去能力が０Ｌであり、ＡＴＳを含有していない不織布は鉛除去能力がないことが分かった。
＜比較例２＞
吸着体として、繊維状活性炭１６ｇを用いた以外は、実施例１と同様に鉛除去試験を行った。

その結果、鉛除去能力が１００Ｌであり、繊維状活性炭では除去能力が非常に低いことが分かった。

発明の効果

本発明の水処理装置は、除塩素濾材である活性炭を設けず、少なくともイオン吸着能を有する非除塩素濾材を設けたので、通水停止時に滞留水が酸性に偏らず、従来の浄水器のように一旦吸着除去した重金属イオンを離脱、溶出し通水再開時に流出することがない。その結果、人体に有害と考えられる重金属を効率良く除去することができる。また、重金属イオンが再溶出しないので、ｐＨ調整剤を設ける必要がないのでコンパクトにすることができ、濾材の寿命と装置の小型化とをバランスよく達成することができる。

本発明の一実施態様（実施例１）を示す浄水器の概略一部縦断面図である。図１の浄水器のＳ１−Ｓ１断面図である。本発明の一実施態様（実施例２）を示す浄水器の概略一部縦断面図である。

１：カートリッジ
２：確認窓
３：フタ
４：ハウジング
５：中空糸膜
６：中空糸膜モジュール
７：吸着体
８：円筒状ケース
９：開口部
１０：封止部
１１：不織布
１２：シール部材
１３：シール部材
１４：Ｏリング
１５：Ｏリング
１６：隙間
１７：原水流入口
１８：原水導入流路
１９：浄水流路
２０：原水流入口が配設されている側
２１：原水流入口が配設されていない側
２２：吸着体上部
２３：吸着体下部
２４：流路切換弁
２５：水道蛇口

Claims

非除塩素濾材を備えた水道水用の水処理装置であって、非除塩素濾材が、水道水に含有される鉛イオンを吸着する鉛イオン吸着能を有する吸着剤を含むものであり、鉛イオン吸着能を有する吸着剤が微多孔体に添着されており、かつ有機吸着剤であることを特徴とする水道水用の水処理装置。
非除塩素濾材が、中空糸膜を含むものである、請求項１に記載の水道水用の水処理装置。
有機吸着剤が、イオン吸着樹脂およびキレート樹脂の少なくとも一種を含んでいる、請求項１または２に記載の水道水用の水処理装置。
蛇口直結型、据え置き型またはアンダーシンク型である、請求項１〜３のいずれかに記載の水道水用の水処理装置。