JPH10513111A - 膜チャンバーがフラッシングを行う浄水機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 逆浸透型のろ過膜装置（１０）を含む圧力容器（１１）、圧力ポンプ（１３）を介して圧力容器（１１）に連結された水供給導管（１４）、圧力容器（１１）内の液体を再循環するための、圧力容器内に設置された再循環ポンプ（１２）、圧力容器（１１）上に設置された精製水のためのアウトレット（２４）、圧力ポンプ（１３）インレットに圧力容器（１１）を圧力バルブ（２１）を介して連結するリターンライン、圧力容器中のろ過膜の汚染側において回収される汚染水のための、圧力容器上に設置された排水アウトレット、排水アウトレットに連結されており且つフラッシュバルブ（２９）と平行に連結された流量抑制器（２８）を含む排水導管（２７）等、および、フラッシュバルブのための制御装置（３０）を含む、浄水装置。この装置は、また、精製水の導電率を測定するための手段（３１）を含み、制御装置（３０）は精製水の各抜き出しの後に、最後に測定された導電率レベルと制御装置内に保存されている通常導電率レベルとの商により決定される時間、フラッシュバルブ（２９）を開放するように調節されている。装置の他、逆浸透の手段による浄水装置において、加圧された膜チャンバーのフラッシング時間を決定するための方法も提供される。

Description

【発明の詳細な説明】 膜チャンバーがフラッシングを行う浄水機械 本発明は逆浸透型の浄水機械に関する。より詳細に、そして請求項１の前文に よると、本発明は、ろ過膜装置を含む圧力容器、圧力ポンプを介して圧力容器に 連結された水供給導管、圧力容器内の液体を再循環するために圧力容器内に設置 された再循環ポンプ、圧力容器に設置された精製水のアウトレット、圧力バルブ を介して圧力ポンプのインレットへ圧力容器を連結するリターンライン、圧力容 器内のろ過膜の汚染側において回収した汚染水のための、圧力容器に設置された 排水アウトレット、排水アウトレットに連結されており且つフラッシュバルブと 平行に連結された流量抑制器を含む排水導管等、およびフラッシュバルブのため の制御装置を含むものとして参照されるタイプの浄水機械に関する。 本発明は、逆浸透型の浄水装置において、設置された加圧膜チャンバーのフラ ッシング時間を決定するための方法にも関し、ここで、未精製の水の再循環は前 記膜チャンバーにおいて行われ、そして供給された水の量のうち、少量部分が連 続的にドレインへ送られる。ここで、請求項６の前文を参照する。 圧力容器または膜チャンバー内での水の再循環を行わない既知の浄水機械では 、膜の汚染側に付着物がない膜表面を維持するために、比較的に少量の抜き出し 清水を得るために、多量の水が排水に送られる必要がある。この場合に、膜チャ ンバー内の水は、膜の汚染側において、導入される水と同一の塩等の濃度を常に 有するであろう。 過度に多量の水の消費を抑制するためには、流れを抑制する付着 物がない膜表面を維持するように、膜チャンバー内の膜の汚染側に連続的に再循 環する再循環ポンプが設置される。結果として、そして、水の再使用の所望の程 度によっては、膜の清浄側に通って通過しない塩、重金属または他の物質の濃度 は高くなり、それにより、浄水機械の各々の使用の後に膜チャンバーを有効にフ ラッシュするために要する時間を決定することがより困難になることがある。一 定の使用頻度の後に膜チャンバーのこのようなフラッシングを行わないと、塩イ オンが膜を通して拡散する傾向を有するという事実により、精製水中にも塩濃度 が検知されうるほど高いレベルに膜チャンバー内の塩の含有分は達することがで きる。例として、８０％のプロセス水の再使用の程度では、即ち、５リットル／ 分の入口水流量で、１リットル／分の排水流量では、係数５の膜チャンバー内の 塩の濃度の増加が得られ、即ち、濃度は導入される水の５倍に高くなると説明で きる。 既知の浄水機械において、膜チャンバーのフラッシングは、各使用の後に、膜 チャンバー内の塩の濃度が導入される水の値にリセットされるために十分な時間 行われる。この値は、通常値として参照され、それは、機械の設置時に行われる 較正手順により決定されることができる。必然的に、短時間の使用では、過剰の 水はドレインに送られる。更に、流量抑制器はある機械では、別の機械よりも多 量が１分当たりに通過しうるような製造許容値を有することができる。 従って、本発明の目的は、フラッシング時間が必要以上に長くならないように より正確に制御されて、水を節約する、浄水のための装置を提供することである 。この目的は、請求項１の特徴部分に示される特定の特徴を有する請求項１の装 置で達成される。 本発明の目的は、また、請求項６によるフラッシング時間を決定 するための方法を提供することであり、この目的は、この請求項に示される特定 の特徴を含む方法により達成される。好ましい態様は付随する従属請求項に含ま れる。それらの中で、請求項２〜５は装置に関し、そして請求項７〜８は方法に 関する。 本発明の他の目的およびその利点は、添付の図面を参照して、次の好ましい態 様の詳細な説明で表されるであろう。 図１は本発明に係る浄水機械の設計を示す略図である。 図２は使用時間の関数として、膜チャンバー内の濃度の増加のダイアグラムを 示す。 図３は、膜チャンバー内の濃度が導入される水の濃度にリセットされる場合の 濃度増加係数の関数としてのフラッシング時間のダイアグラムを示す。そして、 図４は膜チャンバー内の濃度が導入される水のレベルの２倍のレベルとなる場 合に関する図３のダイアグラムを示す。 本発明の浄水機械は逆浸透型の膜装置１０を中心に作られている。この技術は 周知であり、そしてここでは詳細には説明されないであろう。膜装置１０は、再 循環ポンプ１２をも含む圧力容器の形状を有する膜チャンバー１１内に含まれて おり、再循環ポンプ１２は膜チャンバー１１内で膜の汚染側に水を再循環するた めに設置されている。膜チャンバー１１は短管１５、導管１６、活性炭タイプの フィルター１７、粒子フィルター１８、インレットバルブ１９および導管２０を 介して水インレット１４に連結されている。水インレットは公共水本管、井戸水 取出口等であることができる。ダブルプレッシャーバルブ２１は、導管２２を介 して膜チャンバー１１に連結されており、且つ、短管１５およびリターンライン ２３を介して圧力ポンプ１３のインレットに連結されている。第二の回路は膜装 置の清浄側に連結されており、即ち、膜装置から出てくる清浄水の アウトレット導管を形成する導管２４に連結されている。アウトレット導管２４ は２５により指定されて模式的に示しているタッピングコックに連結されている 。アウトレットパイプ２６はこのコックから延びており、そこから精製水は抜き 出すことができる。 膜チャンバー１１は、例えば、公共下水道に連結された、排水導管２７の形状 のドレインをも具備する。排水導管中には、所望の値、例えば、供給される水の 約２０％に、排水流量を制限するために流量抑制器２８が設置されている。流量 抑制器２８と平行に、フラッシュバルブとして参照されるバルブ２９は、所望の ときには膜チャンバー１１のより有効なフラッシュが行えるように、より多量の 流量を得るための平行チャンネルを開放するために設置されている。 上記のダブルプレッシャーバルブ２１は２つの目的を履行し、そして２つの回 路を有する。１つの回路は膜チャンバー１１の圧力を感知するように接続されて おり、そして、リターンライン２３中でより多量またはより少量の流量を得るた めに開放することにより所望のレベルに圧力を維持する。他の回路は精製水のた めのアウトレット導管２４に連結されており、コックを閉じそしてアウトレット 導管２４内の圧力が増加したときに膜チャンバー１１内の圧力を減じるためにこ の導管内の圧力を検知する。次に、フラッシュバルブ２９を開放した後に、バル ブにより経験される応力は減じられるであろう。 制御装置３０は浄水機械の機能を制御するために設置される。記載される例に おいて、制御装置はマイクロプロセッサーであり、それは付随する記憶回路およ び一般補助回路とともに、機械の様々な部品、例えば、ポンプモーター、バルブ 等を制御し、様々な機能の維持をも確保する。制御装置３０は、また、フラッシ ュバルブ２９ をも制御し、これはここにおいて記載される制御装置の全体の機能の一部である 。 フラッシュバルブの機能のより正確な制御のために、本発明は機械からの精製 水に対して行う導電率測定を使用する。その目的で、アウトレット導管２４に設 置されたゲージ３１はライン３２を介して制御装置のインプットターミナルに接 続されている。原則として、導電率測定は、アウトレット導管内に配置されそし てその中の液体流により包囲された２つの電極とともにゲージが提供されるよう に行われる。電極間に電圧が生じ、導電率測定である電流は測定される。 機械の使用後に行われる膜チャンバーのフラッシングは、塩等の濃度を、導入 される水のレベルにまで、または、適切な係数に基づいて上記のレベルより高い レベルにまでリセットするために行われる。原則的に、このことは、膜チャンバ ーのインレットおよびアウトレットを閉止しそしてその中にあるプロセス水を排 水することにより行われうる。しかし、これは十分ではないであろう。というの は、膜チャンバーへの新鮮なインレット水の供給後に濃度が所望のレベルになる ために洗い流される必要がある塩のイオンにより、膜は汚染側において被覆され ているからである。更に、このような方法は実用的でなく、そして高濃度の水を フラッシュし、膜の表面の洗浄を同一のプロセスにおいて行うことが好ましい。 ここで、所望の結果を得るためのフラッシングのために必要な時間を決定しよう 。 フラッシング時間は、膜チャンバーの容積Ｖ、フラッシング流量の大きさφ並 びに様々な塩の濃度およびその商のようなパラメータを含む簡単な関数により決 定されることが明らかになった。等式は以下の通りである。 ｔ_skoij＝ｋ・Ｖ／φ・１ｎ（ｓ／ｓ₀＋１／ｓ₀−１／ｓ） （式中、ｓはフラッシュを開始するときの、増加した濃度の係数であり、ｓ₀は 所望の濃度目標係数であり、そしてｋは膜の設計によって決まる製品に特有の係 数であり、そして実験的に決定される）。係数ｋは膜の表面を洗い流すための追 加の時間を提供する。 この為、所望の濃度目標係数ｓ₀は、フラッシングが完了した後の膜チャンバ ー内の濃度と導入される水の濃度との間に望まれる比である。増加した濃度の係 数ｓは、次の等式による導電率による。 ｓ＝Ｃ／Ｃ₀＝Ｇ／Ｇ₀ （式中、Ｃは機械を止めたときの膜チャンバー内に見られる塩の濃度（イオン濃 度）であり、そしてＧは対応する導電率値であり、Ｃ₀は導入される水の塩濃度 であり、そしてＧ₀は対応する導電率値である。） しかし、本発明の方法によると、膜チャンバー内の導電率はｓのために使用さ れず、代わりに、膜の清浄側での導電率Ｇ_renが使用される。膜の清浄側での導 電率は膜チャンバー内での導電率に比例し、そして比例係数は割り算により除去 されるので、このようにすることができる。膜の清浄側で取った測定に関して幾 つかの利点があり、即ち、環境に対して悪影響が少なく、ゲージは小さくでき、 通常、アウトレット水の品質を制御するために清浄面に既に供給されている導電 率ゲージがある、等である。 係数ｓの計算は次の等式により行われうる。 ｓ＝Ｇ／Ｇ₀＝Ｇ_ren／Ｇ_0ren （式中、Ｇ_renは、もし膜チャンバー内の水が、導入される水の導電率、即ち、 Ｇ₀と同一の導電率を有するならば、清浄側での導電率である。Ｇ_renは機械の設 置における較正手順の手段により決定され、そして駐留メモリー内に保存される ）。較正手順において、 清浄側での導電率は、最も高い可能なレベルで安定化した膜チャンバー内の導電 率が得られた後に測定される。図２および付随するテキストを参照されたい。 図２において、浄水機械の運転時間の関数として、膜チャンバー中の増加した 濃度の係数を示すダイアグラムを示す。この場合、再使用係数は８０％であり、 即ち、インレット流量は５リットル／分であり、そしてアウトレット流量は１リ ットル／分である。ダイアグラムは、最初の１００秒間に、増加した濃度の係数 は４を越える値に急傾斜で増加し、そして約３００秒後に、漸近的に５の値に近 づくことを示す。 しかし、較正の間に測定した導電率は、Ｇ_0renよりも大きい係数である。この 係数は、Ｇ_0renを得るための割り算で除去され、その後、それは保存される。こ の場合、８０％の再使用係数では、Ｇ_0renは、もし、測定値を取る前に３００秒 より長時間機械が運転されたならば、測定値を５で割って得られる。 図３において、ダイアグラムは、秒単位でのフラッシング時間は増加した濃度 の係数に対してプロットされていることを示す。ダイアグラムにおいて、増加し た濃度の所望の係数、即ち、濃度の目標係数は１であるとしており、このことは 導入される水の濃度と同一の濃度であることを意味する。ダイアグラムから、機 械の停止時に増加した濃度の係数が３であるならば、膜チャンバー内での濃度を １の値に戻すために、即ち、導入される水の濃度に等しい値に戻すためには約４ ０秒間のフラッシング時間が必要であることが判る。 図４において、ダイアグラムは、図３対応するダイアグラムを示すが、２の値 の濃度目標係数である。このことは、浄水機械の開始時に、導入される水の濃度 の２倍の濃度がチャンバー内で許容されることを意味する。ダイアグラムは、機 械停止時に、増加した濃度 の係数が３の値を有するならば、膜チャンバー内の濃度を２の値に戻すのに、フ ラッシング時間は約１５秒間であろうということを示す。 導電率測定の間に、測定値が過渡時間の後に安定化するために一定時間を要す る。それ故、短期間の使用時には、導電率測定は用いられず、時間ベースのフラ ッシングが行われるであろう。 記載した方法は所定の条件に適合し、それは、フラッシング流量および排水流 量の変化並びに導入水の流量の変化が、時間制御フラッシングの場合に生じるで あろうように、無制御に導電率を増加させないであろうことを意味する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＵＡ(ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ )，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ 【要約の続き】 他、逆浸透の手段による浄水装置において、加圧された 膜チャンバーのフラッシング時間を決定するための方法 も提供される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．逆浸透型のろ過膜装置（１０）を含む圧力容器（１１）、圧力ポンプ（１ ３）を介して圧力容器（１１）に連結された水供給導管（１４）、圧力容器に液 体を再循環するために設置された再循環ポンプ（１２）、圧力容器（１１）上に ある精製水のためのアウトレット（２４）、圧力容器（１１）を圧力ポンプ（１ ３）インレットに圧力バルブ（２１）を介して連結するリターンライン（２３， １５）、圧力容器（１１）中のろ過膜の汚染側において回収される汚染水のため の、圧力容器上に設置された排水アウトレット、排水アウトレットに連結されて おり、且つ、フラッシュバルブ（２９）と平行に連結された流量抑制器（２８） を含む排水導管（２７）等、およびフラッシュバルブのための制御装置（３０） を含む、浄水装置であって、 精製水の導電率を測定するための手段（３１）が設置されており、制御装置（ ３０）は、精製水の各抜き出しの後に、最後に測定された導電率レベル（Ｇ_ren ）と制御装置（３０）に保存されている通常導電率レベル（Ｇ_0ren）との商によ り決まる時間、フラッシュバルブ（２９）を開放するように調節されていること を特徴とする浄水装置。 ２．前記通常導電率レベル（Ｇ_0ren）は機械の最初の使用の前に行った較正手 順により決定された精製水の導電率の値であり、前記通常導電率レベル（Ｇ_0ren ）は膜チャンバー中の塩の濃度がその最高レベルで安定化した後に清浄側で測定 された導電率の値を基礎とするものであることを特徴とする、請求項１記載の装 置。 ３．前記通常導電率レベル（Ｇ_0ren）は、導電率の値が一定レベルで安定化し たときに測定された、精製水の導電率の値により決定 され、前記導電率の値は、供給される水の流量と排水に送られる流量との比によ り決定される係数により換算されることを特徴とする、請求項２記載の装置。 ４．フラッシュ時間は次の等式 ｔ_skoij＝ｋ・Ｖ／φ・１ｎ（ｓ／ｓ₀＋１／ｓ₀−１／ｓ） （式中、Ｖは膜チャンバーの容積であり、φはフラッシュの流量の大きさであり 、ｓはフラッシュを開始するときの増加した濃度の係数であり、ｓ₀はフラッシ ュを行った後の所望の濃度の目標係数であり、そしてｋは製品に特有の係数であ る。） により決定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の装置。 ５．制御装置（３０）は、予め決められた値よりも短い抜き出し時間では、導 電率の値に独立の予め決められた時間、フラッシュバルブを開放させるように調 節されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の装置。 ６．膜チャンバー（１１）中において、未精製の水の再循環が行われ、そして 、供給される水の量のうちで、より少量の一部分が常にドレイン（２７）に送ら れる、逆浸透型の浄水装置において、加圧された膜チャンバー（１１）のフラッ シング時間を決定するための方法であって、 フラッシュング時間は、抜き出しが完了した後の精製水の導電率レベル（Ｇ_{re n} ）と、膜チャンバー（１１）に供給される水の導電率レベルに換算される膜チ ャンバー（１１）内に見られる導電率値に対応する通常導電率値（Ｇ_0ren）また は係数により増加されたこの値との商により決定されることを特徴とする、方法 。 ７．予め決められた通常値（Ｇ_0ren）は浄水装置の最初の使用の前に行われる 較正手順により決められ、導電率値の測定は繰り返し 行われ、そして、導電率値が一定レベルに安定したときに測定された導電率値が 選択され、選択された導電率値は、供給される水の流量とドレイン（２７）に送 られる流量との比により決定される係数により換算されて通常値（Ｇ_0ren）が得 られることを特徴とする、請求項６記載の方法。 ８．フラッシュ時間は次の等式 ｔ_skoij＝ｋ・Ｖ／φ・１ｎ（ｓ／ｓ₀＋１／ｓ₀−１／ｓ） （式中、Ｖは膜チャンバーの容積であり、φはフラッシュの流量の大きさであり 、ｓはフラッシュを開始するときの、増加した濃度の係数であり、ｓ₀はフラッ シュを行った後の所望の濃度目標係数であり、そしてｋは製品に特有の係数であ る。） により決定されることを特徴とする、請求項７記載の方法。