JPH11207392A - 水の浄化処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、河川水、湖沼水、海水、灌水等を原
水として用いた場合でも、医療用水として使用可能なレ
ベルの清浄度を有する浄化水を得ることのできる水の浄
化処理装置の提供を目的とする。 【解決手段】 複数の濾過手段である粗濾過器、精密濾
過器、逆浸透膜濾過器等の複数の濾過手段及びオゾン反
応手段並びに各種ポンプとを組み合わせて連結配管して
なる浄化処理装置の、取水口から逆浸透膜濾過器に到る
までの配管経路に１以上の磁気処理手段を備え、通過水
に磁界をかけ磁気処理可能なものであり、するものであ
る水の浄化処理装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、河川水、湖沼水、
海水、灌水等の原水から直接医療用として用いることの
できる浄化水を直接得ることのできる水の浄化処理装置
に関する。特に、本件に係る水の浄化処理装置で得られ
る浄化水は、人工透析用水の調整に用いることのできる
レベルの清浄度を有するものとなる。

【０００２】

【従来の技術】清浄な水を確保すると言うことは、人間
のライフラインの確保を意味し、市民の円滑な日常生活
の維持を可能とし、産業活動の停滞を防止するものであ
る。清浄度の高い水を要求する分野としては、電子産業
分野、薬品化学分野等種々の分野が考えられる。中で
も、医療に使用する水は、人間の生命に関わるものとし
て水の清浄度の低下は許容できるものではない。

【０００３】一般に、医療用に用いられる水を得る原水
は、水道水、井戸水の如き比較的清浄な水が使用されて
いるのが通常である。例えば、人工透析用に用いる浄化
水は、パイロジェンフリーの用水、即ち微生物汚染であ
るエンドトキシンやグルカン等の微生物に由来する生理
活性物質を完全に除去したものであり、この浄化水を用
いて、市販の電解質濃縮液である原液を希釈混合して人
工透析用水として調整するものであり、この浄化水を汚
染の心配なく処理精製するためには大規模な浄化処理装
置が用いられている。

【０００４】ところが、地震や大規模な火災等の災害発
生時に、被災地では水道配管の破裂による断水の発生、
水の浄化処理施設の損壊により医療用に用いることので
きるレベルの水を得るための水道水や井戸水等の比較的
汚染度の低い原水の確保が困難になり浄化水を安定して
得ることができなくなる場合が想定できる。

【０００５】また、医療用に用いることのできるレベル
の水を得るための水の浄化処理装置は一般に大型のもの
が多くトラック等の移動体に積載することは不可能であ
る。一方、小型で実験室レベルで使用できるようなもの
は、水の浄化処理能力が劣り、被災時に大量の医療用水
が必要になる場合には対応できないという不合理が生じ
ていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、汚
染度が高く、一般に医療用水の原水として用いることの
ない河川水、湖沼水、海水、灌水等を原水として利用し
た場合でも、このような原水から直接的に目的とする医
療用水として用いることのできる程度の清浄度を有する
浄化水を得ることの可能な水の浄化処理装置を提供せん
とするものである。

【０００７】また、本発明に係る水の浄化処理装置は、
トラック等の移動体に搭載可能な程度までの小型化が可
能な水の浄化処理装置を提供せんとしている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る水の浄化装
置は、原水から医療用水として用いることのできる浄化
水を直接得ることのできる水の浄化処理装置であって、
複数の濾過手段である粗濾過器、精密濾過器、逆浸透膜
濾過器、活性炭濾過器、限外濾過器、及びオゾン発生器
で発生させたオゾンガスと溶液とを反応させるオゾン反
応槽とからなるオゾン処理手段、並びに各種ポンプとを
連結配管してなるものであり、原水の取水口から浄化水
の取り出し口に到るまでの全浄化経路の内、取水口から
逆浸透膜濾過器に到るまでの配管経路に１以上の磁気処
理手段を備え、その磁気処理手段により逆浸透膜濾過器
に流入する前の通過水に予め磁界をかけ磁気処理するこ
とをことを特徴とするものである。

【０００９】濾過手段の内、粗濾過器は、取水口より取
水ポンプにて汲み上げられた原水を最初に粗濾過し、原
水中に含まれた比較的大きな異物の除去を目的として用
いるものである。粗濾過器としては、いわゆる急速濾過
器又は高速濾過器が用いられる。ここで言う急速濾過器
とは、濾材にアンスラサイト及び砂を用いるが如き濾過
器である。高速濾過器とは、塩化ビニリデン等でできた
特殊繊維濾材を用いるが如き濾過器のことである。現実
の使用に際しては、急速濾過器又は高速濾過器のいずれ
か一種が選択的に用いられる。急速濾過器と高速濾過器
とを併用して用いることも考えられるが、それぞれを単
独使用した場合とこの２つの濾過器を併用した場合を比
べても濾過効果に大きな差は生じない。

【００１０】精密濾過器は、少なくとも径５μｍより大
きな異物の除去が可能な濾布からなる側壁を持つ中空の
円筒形濾過部材の複数本を金属製又は透明プラスチック
製等のケーシングの内部に備えたものであり、その円筒
形濾過部材の外部から通過水を流し円筒形濾過部材の側
壁を通じて濾過部材の中空内部に向かって濾過するもの
である濾過器に代表されるものであるが、濾過部材の形
状に特段の制約はない。この精密濾過器を用いて、少な
くとも粒径５μｍより大きな異物を除去することで、精
密濾過器の二次側に配置されるポンプや逆浸透膜の損傷
を防ぎ、保護するものとなる。また、透明プラスチック
製ケーシングを用いると外部から溶液の流れを目視確認
しやすく、フィルター交換のタイミングも図りやすくな
る。

【００１１】逆浸透膜濾過器は、不純物及び汚染物を除
去することを目的として使用される。この逆浸透膜濾過
器での濾過が、医療用水として用いることのできる浄化
水を直接得ることができるか否かを決定づけるものとな
る。逆浸透膜濾過器としては、一般に用いられるスパイ
ラル型、中空糸型等のいずれのタイプの使用も可能であ
る。

【００１２】逆浸透膜濾過器の性能を最大限に引き出す
ためには、濾過が進むに従って発生する逆浸透膜から排
出される濃縮排水に含まれた不純物又は汚染物質の逆浸
透膜表面への付着を防止する必要がある。特に本発明の
ように、原水に河川水、湖沼水、海水、灌水等を用いる
ことまでをも考慮する場合は、全ての濾過器の汚染進行
が速く、特にコストの高い、逆浸透膜濾過器の逆浸透膜
寿命を延ばすことがランニングコストの低減に大きく寄
与することになる。

【００１３】本発明者は、逆浸透膜寿命を延ばすため、
予め逆浸透膜濾過器に流入する通過水に磁界をかけ、磁
気処理することで、逆浸透膜表面に付着する不純物又は
汚染物質の付着を防止することを考えたのである。この
磁気処理手段に関しては、後に詳説することとする。

【００１４】次に、オゾン処理手段は、オゾンを用いて
通過水中のエンドトキシンの分解、脱臭、殺菌を目的と
して配置するものである。オゾンと通過水を十分に反応
させるため、オゾン発生器にて発生させたオゾンガス
は、撹拌ポンプで通過水と十分に混合撹拌され、オゾン
反応槽に導入し、オゾン反応槽中で処理を行う。

【００１５】このオゾン処理を、行うことで、通過水の
清浄度の向上はもちろん、オゾン反応槽以降の配管内部
及び濾過器の殺菌脱臭も可能となり、濾過器の寿命向上
にも大きく寄与することが可能となる。即ち、最終的に
得られる浄化水の細菌対策としての信頼性が飛躍的に向
上することになるのである。

【００１６】活性炭濾過器は、通過水の脱臭、脱色及び
汚染物質の吸着除去に用いるものであるとともに、オゾ
ン処理した後の溶液中に残留するオゾンの分解を行うも
のでもある。オゾンを大量に人体内に供給すると毒性を
示す場合があり、オゾン処理を併用する場合、オゾン処
理後の活性炭処理は必要不可欠なものである。ここで用
いる活性炭は目的とする処理能力に応じて、溶液に用い
ることのできる活性炭であれば、いずれの種類のもので
も使用可能である。

【００１７】このとき、イオン交換樹脂を充填した濾過
器であるイオン交換濾過器を活性炭の処理後に用いる
と、より効果的に通過水中の不純物イオンを除去するこ
とが可能となる。

【００１８】本発明では、最終濾過として限外濾過装置
を用いるのが好ましい。この限外濾過装置は通過水中に
混入した微量残留している不純物、異物、有機汚染物等
を最終的に除去可能なものだからである。以上に述べた
各種濾過器により逐次処理され浄化水を得るのである。

【００１９】そして、本発明に係る水の浄化処理装置に
磁気処理手段を備えることとしたのは、通過水を磁気処
理することで、原水に含まれた不純物及び汚染物質の浄
化処理装置の配管内部への付着軽減及び逆浸透膜濾過器
内で濾過が進むに従って発生する逆浸透膜から排出され
る濃縮排水に含まれた不純物及び汚染物質の逆浸透膜面
への付着を軽減することができるのである。

【００２０】本発明でいう磁気処理手段は、配管の周囲
にいわゆる磁石を配置する方法、配管内の通過水中に磁
石を配置する方法、配管周囲を通電フォイルで取り囲み
通電して磁界をかける方法等種々の方法を採用すること
が可能である。中でも、ランニングコストの低減を考慮
すれば、磁石を用いることが望ましい。このとき使用す
る磁石には、通常のフェライト系、スピノーダル型に代
表されるような合金系、希土類系等あらゆる磁石の使用
が可能である。必要となる磁力は、目的とする浄化能
力、流量、配管断面積等によって異なるが、種々の研究
を経た結果、本発明の予定した水の浄化装置では６００
０ガウス以上の磁力があれば十分な磁気処理効果を得る
ことができた。

【００２１】磁気処理して磁化した水は、磁界を通過し
た後も一定時間の間は磁化された効果が保たれる。この
磁化された効果以下の通りである。原水中に存在する不
純物や汚染物質は、水中でイオン状、分子、懸濁状等で
存在している。これらの表面と水の界面は、イオン吸着
層とその外側を取り巻くイオン拡散層とからなる二重の
イオン層により構成されている。このイオン吸着層とイ
オン拡散層との電位差をゼータ電位といい、磁気化処理
されるとこのゼータ電位が低下する現象が発生する。

【００２２】ゼータ電位の低下が起こると、配管内壁お
よび逆浸透膜表面と水との電位差が小さくなり、配管内
壁および逆浸透膜表面への吸着より、より大きなトータ
ル表面積をもつ水中に存在する固体粒子、分子等への吸
着が促進され、水中で結晶化が進行し、徐々に粗大化
し、不純物及び汚染物の沈殿物が形成されるまでにな
る。これらの沈殿物が形成されると言うことは不純物及
び汚染物の濾過器による除去が容易になると言うことを
意味し、しかも配管内壁および逆浸透膜表面への不純物
及び汚染物質の付着を有効に防止軽減することができる
こととなるのである。

【００２３】以上のことをもとに、本発明に係る水の浄
化処理装置において、磁気処理手段である磁気処理装置
を取り付ける位置を考えると、次のように考えられる。
不純物及び汚染物のスケールの付着防止を考慮すれば、
より取水口に近い位置に取り付ける方が良い。これに対
し、逆浸透膜の不純物及び汚染物のスケールの付着防止
を考慮すれば逆浸透膜濾過器により近い位置に取り付け
ることが望ましい。従って、装置によっては、単一の磁
気処理装置にとどまらず、複数の磁気処理装置を備えた
構造とすることで、より長く浄化処理装置の配管内部及
び逆浸透膜を清浄に保つことが可能となるのである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、その具体的な実施形態を説
明することで、本発明に係る水の浄化処理装置を詳細に
説明する。

【００２５】第１実施形態 図１は第１実施形態にかか
る水の浄化処理装置１による水の浄化処理のフローを示
したものである。原水２の浄化処理は、原水２を図１の
左から右方に流す経路３を通り、その経路内に配置した
各種の濾過器により原水２の浄化を行なうのである。従
って、以下の説明も、その浄化処理経路の順に行なうも
のとする。

【００２６】取水口４にはストレーナー５が取り付けて
あり、原水２中の粗大ごみを除去した液を経路３にて取
水ポンプ６が取り込み、最初の浄化装置としての磁気処
理装置７に送り込む。今回は、原水２に湖沼水を用い、
磁気処理装置７では６５００ガウスの磁力を持つ希土類
系磁石を配管周囲に配する形のものを用いた。

【００２７】磁気処理装置７を経た液は圧送ポンプ８で
適度の圧がかけられ、次の濾過器である高速ろ過装置９
に供給される。この高速ろ過装置９内には樹脂製濾過材
１０が充填してあり、この樹脂製濾過材１０は塩化ビニ
リデンからなるものであり、２５ミクロン程度の微粒子
を捕捉した。

【００２８】高速濾過器９の次には精密濾過器１１が設
けてあり、ここには、先の高速濾過器９を経た液中の５
ミクロン以上の粒径を有する微粒子を除去するために用
いた。この精密濾過器１１は、５ミクロン以上の粒径を
有する微粒子を除去することで、後に続く高圧ポンプ１
２と逆浸透膜濾過器１３を保護する役目も果たすもので
ある。

【００２９】高圧ポンプ１２は浸透圧を超える圧力を付
加するためのものであり、高速濾過器９を経た液は逆浸
透膜濾過器１３にて逆浸透膜モジュールを介し液中のコ
ロイド物質、溶解イオン物質、微生物や大腸菌その他の一
般細菌類ないしこれらの死骸（デブリ）、更にはパイロ
ジェンを含む有機系不純物等を除去した。ここで用いた
逆浸透膜にはスパイラル型を用いた。

【００３０】逆浸透膜濾過器１３の二次側にはオゾン発
生器１４で発生させたオゾンガスと溶液とを反応させる
オゾン反応槽１５を撹拌ポンプ１６を介在させて設け、
通過水中のエンドトキシンの分解、殺菌、脱臭を行わせ
た。未反応のオゾンガスは、オゾン回収器１７で回収捕
集するものとした。

【００３１】オゾン反応槽１５の二次側には活性炭濾過
器１８を設けた。そして、オゾン反応槽１５を経た通過
水は活性炭濾過器１８に導かれ、活性炭フィルター１９
により有機物やグルカンその他の汚染物質の吸着を行わ
せた。

【００３２】活性炭濾過器１８の二次側には最後の浄化
装置として限外濾過器２０が設けてある。ここでは最終
処理として、活性炭濾過器１８を経た液中に残っている
可能性のある極微量な微粒子、コロイド物質、パイロジ
ェンその他の有機系不純物を除去するものである。

【００３３】限外濾過器２０の二次側には、限外濾過器
２０を経た浄化水を取り出すための取り出し口２１、及
び洗浄排水経路２２等を設けた。このようにして得られ
た、浄化水の性質は図４に示す通りである。また、逆浸
透膜濾過器１３の逆浸透膜の薬品洗浄が必要となったの
は、水の浄化処理装置１の運転開始後６月経過後であっ
た。磁気処理装置７を持たない装置では、この薬品洗浄
を必要としたのは運転開始後３月であることから、逆浸
透膜の汚染を極めて有効に防止し、ランニングコストの
低減が可能となった。

【００３４】第２実施形態 次に図２を参照して第２実
施形態について説明する。この第２実施形態は先の第１
実施形態と重複するところがあるため、第１実施形態と
同様な部分については同一符号で示すことにより重複説
明を省略する。

【００３５】第１実施形態と第２実施形態との違いは、
第１実施形態が単一の磁気処理装置を用いるのに対し、
第２実施形態では第１及び第２の２つの磁気処理装置
７，７’を用いる点にある。この第１磁気処理装置７
は、第１実施形態で用いたと同じ磁気処理装置７を同じ
箇所に配し、更に第２磁気処理装置７’を精密濾過器１
１と高圧ポンプ１２の間に配した。ここで用いた第２磁
気処理装置７’も第１実施形態で用いたと同じ磁気処理
装置７と同じである。このようにして、水の浄化を処理
を行い、逆浸透膜濾過器１３の逆浸透膜の薬品洗浄が必
要となったのは、水の浄化処理装置１の運転開始後８月
経過後であり、第１実施形態の場合と比較しても、更に
２月長くなり、よりランニングコストの低減に寄与する
ことができるものとなる。このようにして得られた、浄
化水の性質は表１に示す通りである。

【００３６】第３実施形態 更に図３を参照して第３実
施形態について説明する。この第３実施形態は先の第１
実施形態及び第２実施形態と重複するところがあるた
め、第１実施形態及び第２実施形態と同様な部分につい
ては同一符号で示すことにより重複説明を省略する。

【００３７】この第３実施形態に係る水の浄化処理装置
は、第２実施形態に記載した水の浄化装置の構成に、イ
オン交換濾過器２１を付加したものである。ここでは、
イオン交換濾過器２１を、活性炭濾過器１７と限外濾過
器１８との間に配した。

【００３８】このイオン交換濾過器２１を用いること
で、通過水中に残留溶解している不純物イオンを、第１
実施形態及び第２実施形態で得られた浄化水に比べ、非
常に効率よく除去することができた。このようにして得
られた、浄化水の性質は表１に示す通りである。

【００３９】また、ここで示した水の浄化処理装置で、
逆浸透膜濾過器１３の逆浸透膜の薬品洗浄が必要となっ
たのは、第２実施形態の場合と同様に水の浄化処理装置
１の運転開始後８月経過後であり、第１実施形態の場合
と比較しても、更に２月長くなり、よりランニングコス
トの低減に寄与することができるものとなった。

【００４０】

【発明の効果】上述の通り、本発明に係る水の浄化処理
装置を用いると、有機系不純物や無機系不純物を完全に
除去でき、原水として水道水や井戸水よりも汚染度の高
い河川、湖沼、海水その他を選択しても、直接これらの
原水から意図する純度の高い医療用水として使用するこ
とも可能な浄化水を生成することができる。

【００４１】しかも、本発明に係る水の浄化処理では、
オゾン処理手段を有するため、長期間使用しても、浄化
水の殺菌信頼性を飛躍的に高められるものであり、医療
用水としての使用に適するものである。

【００４２】更に、本発明に係る水の浄化処理装置の構
成を採用すると、従来の医療用水を製造する装置に比
べ、極めてコンパクトにすることが可能となる。従っ
て、トラックその他の移動体に搭載でき、被災地へこの
水の浄化装置を運搬して現地で河川、湖沼、海水等から
医療用水を直接得ることが可能となり、医療活動を円滑
にするものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】水の浄化処理装置の浄化フローの概念図。

【図２】水の浄化処理装置の浄化フローの概念図。

【図３】水の浄化処理装置の浄化フローの概念図。

【図４】原水（海水）、浄化水、透析用水水質基準値と
の比較一覧表。

【符号の説明】

２ 原水 ３ 経路 ７ 磁気処理装置（第１磁気処理装置） ７’ 第２磁気処理装置 ９ 高速濾過器 １３ 逆浸透膜濾過器 １４ オゾン発生器 １５ オゾン処理槽 １８ 活性炭濾過器 ２０ 限外濾過器 ２３ イオン交換濾過器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２ Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２Ｒ ５０３ ５０３Ｂ Ｂ０１Ｄ 61/04 Ｂ０１Ｄ 61/04 61/16 61/16 65/08 65/08 Ｃ０２Ｆ 1/00 Ｃ０２Ｆ 1/00 Ｕ 1/48 1/48 Ａ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原水から医療用水として用いることので
   きる浄化水を直接得ることのできる水の浄化処理装置で
   あって、複数の濾過手段である粗濾過器、精密濾過器、
   逆浸透膜濾過器、活性炭濾過器、限外濾過器、及びオゾ
   ン発生器で発生させたオゾンガスと溶液とを反応させる
   オゾン反応槽とからなるオゾン処理手段、並びに各種ポ
   ンプとを連結配管してなるものであり、原水の取水口か
   ら浄化水の取り出し口に到るまでの全浄化経路の内、取
   水口から逆浸透膜濾過器に到るまでの配管経路に１以上
   の磁気処理手段を備え、その磁気処理手段により逆浸透
   膜濾過器に流入する前の通過水に予め磁界をかけ磁気処
   理することをことを特徴とする水の浄化処理装置。
2. 【請求項２】 一次側の取水口より取水ポンプで採取し
   た原水を磁気処理するための磁気処理手段である磁気処
   理装置と、その磁気処理装置の二次側に原水に含まれる
   比較的大きな異物を除去するための粗濾過器を圧送ポン
   プを介在させ設け、その粗濾過器の二次側に通過水中の
   ミクロ粒子を除去するための精密濾過器を設け、その精
   密濾過器の二次側に通過水中の不純物及び汚染物を除去
   するための逆浸透膜濾過器を高圧ポンプを介在させ設
   け、その逆浸透膜濾過器の二次側にオゾン発生器で発生
   させたオゾンガスと通過水とを混合撹拌するための撹拌
   ポンプを介在させオゾン処理槽を設け、そのオゾン処理
   槽の二次側に通過水中の有機系不純物及び有機系汚染物
   を吸着除去するための活性炭濾過器を設け、その活性炭
   濾過器の二次側に最終濾過を行うものである限外濾過器
   を設け、そしてこの限外濾過器から浄化水を取り出すた
   めの取り出し口とから成る請求項１記載の水の浄化処理
   装置。
3. 【請求項３】 一次側の取水口より取水ポンプで採取し
   た原水を磁気処理するための磁気処理手段である第一磁
   気処理装置と、その第一磁気処理装置の二次側に原水に
   含まれる比較的大きな異物を除去するための粗濾過器を
   圧送ポンプを介在させ設け、その粗濾過器の二次側に通
   過水中のミクロ粒子を除去するための精密ー濾過器を設
   け、その精密濾過器の二次側に通過水を更に磁気処理す
   るための磁気処理手段である第二磁気処理装置を設け、
   第二磁気処理装置の二次側に通過水中の不純物及び汚染
   物を除去するための逆浸透膜濾過器を高圧ポンプを介在
   させ設け、その逆浸透膜濾過器の二次側にオゾン発生器
   で発生させたオゾンガスと通過水とを混合撹拌するため
   の撹拌ポンプを介在させオゾン処理槽を設け、そのオゾ
   ン処理槽の二次側に通過水中の有機系不純物及び有機系
   汚染物を吸着除去するための活性炭濾過器を設け、その
   活性炭濾過器の二次側に最終濾過を行うものである限外
   濾過器と、そしてこの限外濾過器から浄化水を取り出す
   ための取り出し口とから成る請求項１に記載の水の浄化
   処理装置。
4. 【請求項４】 活性炭濾過器と最終濾過を行うものであ
   る限外濾過器との間の配管経路にイオン交換樹脂を充填
   した濾過器であるイオン交換濾過器を配してなる請求項
   ２または請求項３に記載の水の浄化処理装置。