JPH11128918A

JPH11128918A - 水処理装置

Info

Publication number: JPH11128918A
Application number: JP9317733A
Authority: JP
Inventors: Tomohisa Oguchi; 智久小口; Toru Mashita; 徹真下; Tatsuo Nagai; 達夫永井; Shoichi Matsuda; 正一松田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1997-11-05
Filing date: 1997-11-05
Publication date: 1999-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】逆浸透膜を有する水処理装置にイオン成
分が高い原水を使用した場合に装置寿命が短くなるのを
防止する。【解決手段】軟水器３および逆浸透膜４の前段に、電
磁場装置１２を設けて原水に電場および磁場を加える。【効果】水に含まれているカルシウムイオン等が
析出してスラッジ化する。装置にかかる負担が軽減され
て装置寿命が延びる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、各種原水を逆浸
透膜に浸透させて純水化または浄化する水処理装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、純水を製造したり、水を浄化する装置としては、逆
浸透膜やイオン交換樹脂等を組み合わせたものが知られ
ている。多くの水処理装置では、イオン交換樹脂を用い
た軟水器によって硬水成分を取り除き、逆浸透膜で溶質
成分、懸濁成分を除去し、さらに、イオン交換樹脂でイ
オン成分を取り除いて純水を製造している。また、ＢＯ
ＤやＣＯＤ濃度の高い原水に対しては、活性汚泥法や酸
化剤等を投入する凝集沈殿法などにより、下水道や河川
・湖沼等に放流できる水質まで濃度を低下させている。
ところで、水処理装置に使用される純水用原水は、常に
安定した品質を有するものではなく、また、所望によ
り、例えば、その供給源を上水道から工業水や井戸水に
変更することもある。しかし、原水として工業用水や井
戸水のようにＣａ、Ｍｇ、ケイ酸等のイオン成分を多量
に含んだ水を使用したり、品質の変化によってこれらイ
オン成分が増加すると、逆浸透膜での透過負担が増加し
たりして逆浸透膜の寿命が著しく低下する。また、逆浸
透膜の原水流入側の前段に軟水器が設置されている場合
には、この軟水器においても、イオン交換樹脂への負荷
が増大して寿命を低下させる。また、ＢＯＤやＣＯＤ濃
度の高い原水の処理においても、放流基準が厳しくなっ
たり、処理時間や処理容積が大きいため、より効率的な
処理方法が望まれている。本発明は、上記事情を背景と
してなされたものであり、原水のイオン濃度が高い場合
にも逆浸透膜やイオン交換樹脂への負担を増大させるこ
となく良好な処理を行うことができる水処理装置を提供
することを目的とする。

【０００３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の水処理装置のうち第１の発明は、原水を浸
透させる逆浸透膜を有する水処理装置において、前記逆
浸透膜への原水流入側の前段に、該原水を通過させる通
水路と該通水路内の原水に電場を印加して原水中のイオ
ン成分をスラッジ化させる電極とを有する電場印加装置
とが設けられていることを特徴とする。

【０００４】第２の発明の水処理装置は、第１の発明に
おいて、さらに前記前段に、原水を通過させる通水路と
該通水路内の原水に磁場を加える磁場発生手段とが設け
られていることを特徴とする。第３の発明の水処理装置
は、第１または第２の発明において、前記前段に、さら
に、原水へＣｕイオンを供給するＣｕイオン発生器が配
置されていることを特徴とする。

【０００５】本発明は、上記のように少なくとも逆浸透
膜を有する装置に適用することができる。したがって、
逆浸透膜以外にイオン交換器を有するものや軟水器を有
するものであってもよい。この場合には、電場印加手段
や磁場発生手段、Ｃｕイオン発生器は、逆浸透膜の前段
であって、さらにこれら軟水器やイオン交換器等の機器
の前段に設けるのが望ましい。特に、逆浸透膜の前段に
軟水器が設けられている装置では、軟水器の前段に上記
手段や発生器を設置すれば、軟水器での負担を大幅に軽
減して寿命を延ばすのに効果がある。これらの逆浸透
膜、軟水装置、イオン交換器等の構造、材質等は特に限
定されるものではなく、それぞれ目的とする機能を有す
るものであれば、その内容は特に限定されない。また、
本発明の製造装置では、上記した装置類の他に、濾過装
置等の他の構成機器を含むものであってもよい。

【０００６】本発明では、逆浸透膜の原水流入側の前
段、すなわち処理の前工程に電場印加手段が設けられ
る。この設置個所は、特に限定されないが、原水を効率
的に電場処理できるように配置するのが望ましい。例え
ば、原水の供給管に配置したり、原水の貯水用の水槽に
配置したりすることができる。なお、供給管のように、
原水が必ず通過する場所では特に必要とされるものでは
ないが、例えば水槽等に電場印加手段を設置する場合に
は、ポンプ等を使用して原水を強制的に通水路に導入す
るのが望ましい。これにより原水を確実に処理すること
ができる。

【０００７】電場印加手段としては、互いに異種の材料
からなる対の電極を、水流と交差するように通水路内に
配置するものが挙げられる。対の電極は直接または抵抗
体を介して導通させ、処理水を通して電場を発生させ
る。また、所望により電極間に外部電源を接続して処理
水を通して大きな電場を発生させることもできる。電極
を構成する上記異種材料としては、互いに電気化学的ポ
テンシャルが異なることにより相対的に卑と貴になる導
電性のものが用いられる。したがって、その材質や組み
合わせが特定のものに限定されるものではなく、各種の
材料を組み合わせて使用することができる。例えば、卑
の電極としてはＡｌ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｍｇ等を使用するこ
とができ、貴の電極としては、炭素、Ｐｔ、ステンレス
鋼、Ｔｉ等を使用することができる。上記電極の配置に
よって電極間の間隙に電流が流れるが、この電流は、電
極間に接続する上記抵抗体の抵抗値を変えることによっ
て調整することもできる。

【０００８】上記のように原水に電場を印加すると、水
中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオン、
ケイ酸イオン等に電場が作用して、これらイオンを結晶
の核とする。この結晶核は次第に成長してスラッジとし
て析出する。スラッジは、逆浸透膜の前段にスラッジ回
収部を設けて回収、除去するのが望ましい。このスラッ
ジ回収部は、スラッジを効率的に回収、除去できるもの
であればよく、その構造が特定のものに限定されるもの
ではない。例えば、水槽や配管等に設けたドレインや濾
過装置等をスラッジ回収部として利用することができ
る。上記のようにイオンをスラッジ化させて回収するこ
とにより、原水に含まれる鉱物イオン等が逆浸透膜やイ
オン交換器で負荷になり、これら機器の寿命を縮めるこ
とを防止できる。

【０００９】また本発明では、原水に、電場に加えて磁
場を作用させることもできる。磁場の印加は磁場発生手
段により行う。磁場発生手段としては、通水路に磁極を
配置したものが挙げられる。この磁極は永久磁石や電磁
石の使用によって出現させることができる。要は、所望
の位置に磁極を出現できるものであればよい。また磁極
は、通水路内の水流を挟むように互いに異極のものを配
置する他、同極のものを対向させてもよく、要は、流水
に磁場が作用するものであればよい。この磁極間でイオ
ンを含む水が流れることによりローレンツ電場が発生し
てイオンに作用する。

【００１０】上記磁場発生手段の設置場所は、上記電場
印加手段と同様に、逆浸透膜の前段にあれば、特に設置
場所が限定されるものではなく、給水管や水槽等に配置
することができる。また磁場発生手段の通水路と電場印
加手段の通水路とは共通化することができる。この場合
には、さらに、磁場の印加と電場の印加とを共通する空
間で行えば、磁場によるローレンツ電場と異種材料によ
る電場とを同方向または逆方向に組み合わせることによ
り、電場の強さを相乗的または相殺的に変えることがで
き、処理を一層効率的にすることができる。なお、上記
した電極や磁極の形状、互いの間隙量等は特に限定され
るものではなく、適宜選定される。また、前記したよう
に、配置位置や数が限定されるものではない。なお、配
置に際しては電場印加手段と磁場発生手段とを一組にし
て配置してもよいが、両者を分離した形でそれぞれの配
置方法を選択することができ、またそれぞれの設置数を
異なるものとしてもよい。

【００１１】さらに、本発明では、上記電場印加手段や
磁場発生手段に加えて、Ｃｕイオン発生器を設置するの
が望ましい。このＣｕイオン発生器は、例えば銅または
銅合金を原水に接触させ、その溶出によってＣｕイオン
を供給する。Ｃｕイオンは殺菌作用があり、原水にスラ
イム等が発生するのを抑制して、装置に負担がかかるの
を防止する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を説
明する。水処理装置１は、原水供給源（図示しない）か
ら原水の供給を受ける原水水槽２と、該水槽２から原水
を導入して硬質成分を除去する軟水器３と、軟水器３で
処理された水を浸透させて溶質成分を除去する逆浸透膜
４と、逆浸透膜４を通過した水をさらにイオン交換する
イオン交換器５とが、順次、配設された構成からなって
いる。なお、上記軟水器３はイオン交換樹脂によって硬
水成分を吸着、除去するものである。なお、上記原水水
槽２には、両端が水槽２内に開口している循環パイプ１
０が設置されており、該循環パイプ１０には、水槽２内
の原水２ａを強制的にパイプ１０内に導入する循環ポン
プ１１が設置されている。さらに、循環パイプ１０に
は、ポンプ１１の出水側（下流側）に、電場印加手段兼
磁場発生手段として電磁場装置１２が介設されている。
また、循環パイプ１０のさらに下流側には、Ｃｕイオン
発生器１３が介設されている。

【００１３】上記電磁場装置１２を詳細に説明すると、
管部１２ａの内部に、周囲を隔壁１２ｂで封鎖した通水
路１５が設けられており、該通水路１５は、縦横壁で４
つの通路に区画されている。そして通水路１５の各横壁
には、表面が水流路に露出するように異種の電極が対向
して埋設されており、上側がアルミニウム電極１６ａ、
下側が炭素電極１６ｂとなっている。なお、両電極１６
ａ、１６ｂは通水路１５の外部において抵抗体（図示し
ない）を介して連結されている。これらアルミニウム電
極１６ａ、炭素電極１６ｂおよび図示しない抵抗体によ
って電場印加手段が構成されている。さらに通水路１５
の各縦壁は、磁場発生手段である、厚さ方向に着磁した
板状の永久磁石１７…１７で構成されている。各永久磁
石１７は、対向する永久磁石同士において、対向面が互
いに異極になるように配置されている。この実施形態で
は、対の磁極間では、図示（図２）左方から右方に磁束
が流れるように配置されている。

【００１４】次に、上記水処理装置の動作を説明する。
原水供給源から水槽２に貯水された原水２ａを循環ポン
プ１１によって循環パイプ１０内に導入する。この原水
２ａは、循環パイプ１０を通って再度、水槽２に戻るよ
うに循環するが、循環の際には、原水２ａは必ず電磁場
装置１２およびＣｕイオン発生器１３を通過する。電磁
場装置１２では、通水路１５内を原水２ａが通過する
と、アルミニウム電極１６ａと炭素電極１６ｂとの電気
化学的ポテンシャルの相違から、アルミニウム電極１６
ａをアノード、炭素電極１６ｂをカソードとして両電極
間に微弱電流が流れ、電場が生じる。この微弱電流量
は、図示しない抵抗体の抵抗値によってほぼ定まる。ま
た永久磁石１７、１７間には磁場が生じて原水に磁場が
作用するとともに、水流によるローレンツ電場によって
上記電極間電場と同方向に誘起電流が生じ、相乗効果に
よって電極間に印加される電場の強さを高める。なお、
この実施例では磁場を相乗的に加えるものとしたが、相
殺的に加えることも可能である。上記磁場および電場の
作用によって水中のイオン成分は凝集して結晶の核にな
り、これが浮遊状態で循環水中を移動し、その核を中心
に周囲のイオン成分が結晶成長してスラッジ化する。

【００１５】また、上記電磁場装置１２を通過した原水
２ａは、さらに、Ｃｕイオン発生器１３内を通過し、こ
こで、Ｃｕイオンの供給を受ける。上記のようにして電
磁場装置１２およびＣｕイオン発生器１３を通過した原
水は、水槽２に環流する。そして、電磁場装置１２によ
って生成される上記スラッジは、環流した原水とともに
水槽２内に移動し、徐々に水槽２内で沈降して堆積す
る。このスラッジは、例えば、水槽２にスラッジ回収部
としてドレインを設けるなどして回収する。また、Ｃｕ
イオン発生器１３で供給されたＣｕイオンも水槽２内に
流入して、水槽２内で拡散して、その殺菌作用によりス
ライム等の生物繁殖を抑制する。

【００１６】上記イオン成分が効率的に除去され、かつ
生物繁殖が抑制された原水は、水槽２から軟水器３に導
入され、該軟水器３で硬質成分が除去された後、逆浸透
膜４を通過させる。逆浸透膜４で溶質成分が除去された
水は、イオン交換器５で微量のイオン分を除去して純水
化される。なお、上記軟水器３、逆浸透膜４、イオン交
換器５では、予め、イオン成分が大幅に軽減されている
ので、それぞれの機器における負担が大幅に軽減され、
寿命が大幅に延びる効果（例えば１．５倍）がある。

【００１７】なお、上記実施形態では、水処理装置とし
て純水を製造するものについて説明したが、本発明は、
ＣＯＤやＢＯＤ等が高い水を浄化するために使用される
水処理装置にも適用することができる。また、上記実施
形態では、水処理装置として、軟水器、逆浸透膜、イオ
ン交換を有するものについて説明したが、本発明の適用
においてはこれら構成が全て必須となるものではなく、
少なくとも逆浸透膜を有する装置であれば適用可能であ
る。また、本発明では、好適な例として電場印加手段、
磁場発生手段およびＣｕイオン発生器を組み合わせたも
のについて説明したが、本発明としては、この組み合わ
せに限定されるものではなく、電場印加手段のみのもの
や、電場印加手段とＣｕイオン発生器とを組み合わせた
ものであってもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
原水を浸透させる逆浸透膜を有する水処理装置におい
て、前記逆浸透膜への原水流入側に、該原水を通過させ
る通水路と該通水路内の原水に電場を印加して原水中の
イオン成分をスラッジ化させる電場印加手段とを設けた
ので、原水中のイオンを処理前に除去、または大幅に減
少することができ、よって装置にかかる負担を軽減して
装置の寿命を大幅に延長することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す概略図である。

【図２】同じく一実施形態の電磁場装置を示す一部拡
大正面図である。

【図３】同じく一実施形態の電磁場装置を示す一部拡
大斜視図である。

【符号の説明】

１水処理装置２水槽２ａ原水３軟水器４逆浸透膜５イオン交換器１０循環パイプ１１循環ポンプ１２電磁場装置１３Ｃｕイオン発生器１５通水路１６ａアルミニウム電極１６ｂ炭素電極１７永久磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０２Ｆ 1/50 ５２０Ｃ０２Ｆ 1/50 ５２０Ａ５３１５３１Ｆ５４０５４０Ｂ５５０５５０Ｈ５６０５６０Ｅ５６０Ｆ (72)発明者松田正一東京都府中市日鋼町１番１株式会社日本製鋼所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原水を浸透させる逆浸透膜を有する水処
理装置において、前記逆浸透膜への原水流入側の前段
に、該原水を通過させる通水路と該通水路内の原水に電
場を印加する電場印加手段とが設けられていることを特
徴とする水処理装置
【請求項２】前記前段に、原水を通過させる通水路と
該通水路内の原水に磁場を加える磁場発生手段とが設け
られていることを特徴とする請求項１記載の水処理装置
【請求項３】前記前段には、さらに、原水へＣｕイオ
ンを供給するＣｕイオン発生器が配置されていることを
特徴とする請求項１または２に記載の水処理装置