WO2010116479A1 - 逆浸透膜被処理水の逆流防止弁装置 - Google Patents

逆浸透膜被処理水の逆流防止弁装置 Download PDF

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康一 川上
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Kawakami Yoichi
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    • B01D61/147—Microfiltration

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for preventing back pressure flow in the use of a reverse osmosis membrane (hereinafter referred to as SWM or RO membrane) of a spiral wound module.
  • SWM reverse osmosis membrane
  • RO membrane reverse osmosis membrane
  • the reverse osmosis membrane receives a devastating blow when a reverse flow occurs from the back side of the membrane, and is provided with a backflow prevention valve device for preventing the blow.
  • a backflow prevention valve device for preventing the blow.
  • the above-mentioned desalting ability appears only when exposed to water, and the amount of water permeation when pressurized from the back side may reach several times that when pressurized from the front side, and the desalting ability is reduced several times And even if high pressure is applied from the front side again, the desalting ability is not restored. That is, the film is supposed to be destroyed. Thus, it is feared among contractors that the back pressure is applied to the back side of the reverse osmosis membrane higher than the front side, and various measures have been taken to improve the treatment water side from the pure water side of the water to be treated. Although a large and safe backflow prevention device requires installation space and cost, the current situation is that a small and rough backflow prevention valve is used because of the highly competitive industry.
  • the backflow water is discharged from the waste water outlet, and the waste water discharge is unknown to the user because it is the drain outlet of the sink for household use.
  • the above-mentioned membrane damage due to back pressure backflow is hardly noticeable by the user, so the user has been using the one that has been ineffective for several years because he believes the instrument value used by the supplier at the time of initial purchase. It is.
  • This phenomenon of back pressure is caused by storing pure water from the production of reverse osmosis membrane treated water by applying pressure to the pressure storage tank, and when using pure water, the tank has an opening of the faucet communicating with the pressure storage tank described above. It is often used for reverse osmosis membrane systems that use pure water to collect water from the inside of the tank.
  • pure water is taken in the central water collecting pipe at the center of the spiral winding, and the water pipe such as a hose connected from the central water collecting pipe outlet is used. Although the water is supplied to the pressure storage tank and stored, the backflow prevention device is installed in the pure water outlet of the central water collection pipe.
  • a simple and cost-effective backflow prevention valve can be provided without requiring a place to maintain life in the treated water.
  • Sectional drawing and waste water explanatory drawing which follow the BB line shown in FIG. S. W.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of a general reverse osmosis membrane treatment method at present, and only a circular cylindrical RO device 6 is a cross-sectional view and is shown in an enlarged manner as compared with other equipment.
  • the arrows on the figure represent the flow of water.
  • Treated water taken from the water supply pipe with a branch faucet passes through the water pipe 2, and as a pretreatment for the reverse osmosis membrane 18 treatment, the contaminant filter 3, the activated carbon filter 4, and the micro filter
  • the water purified at 5 and pressurized by the pressure pump 21 passes through the water pipe 2 and enters the RO device 6 from the reverse osmosis membrane treated water intake 40, and is about 4 minutes at the RO membrane 18.
  • 1 part of the water is purified and enters the central water collection pipe 8 through the central water collection pipe hole 19, then flows out from the pure water outlet 9, and passes through the water pipe 2 communicated with the pure water outlet 11 at the bottom of the RO device 10.
  • the backflow prevention valve 20 (flowing only in the direction of the thick arrow and preventing the reverse water flow) is passed, and the high pressure sensitive switch 13 (the current is switched when the pressure in the water pipe 2 becomes a constant high pressure).
  • the high pressure switch 13 is turned on.
  • the current to the pump 21 and the solenoid valve 53 is stopped, the pressurization pump 21 and the solenoid valve 53 are stopped, and the pressure water in the pressure reservoir 14 is discharged at the tip of the water pipe 2 communicating with the pressure reservoir 14.
  • the lever 17 of the stopper 15 When the lever 17 of the stopper 15 is operated, water is discharged from the water outlet 16 when opened, and water is stopped when the mouth is closed.
  • FIG. 2 to FIG. 4 are diagrams for simply explaining a spiral wound module (translated into a spiral spiral structure and a spiral wound structure) reverse osmosis membrane.
  • the flow of the treated water stream 26 flows into the material 28 that maintains the membrane spacing between the surfaces of the RO membrane, penetrates the RO membrane surface and permeates the back surface of the membrane, and is capable of flowing porous water.
  • the porous material capable of flowing water 28 is often used as a fine mesh, and is located between the back surface of the RO membrane and the back surface of the other membrane, and the central water collecting pipe 8 is also membrane permeated water on the back surface of the RO membrane 18. 56 is collected. Therefore, the back surface of the RO membrane 18 and the four side end surfaces of the other RO membrane are bonded and sealed with epoxy resin or the like with the water flowable material 28 and the central water collecting pipe 8 in between, and spirally wound around the central water collecting pipe 8 as an axis. It is what was done.
  • FIG. 5 is a front view of a kind of RO membrane treatment device 6
  • FIG. 6 is a front view
  • FIG. 7 is a bottom view
  • FIG. 8 is a cross-sectional view along the line BB shown in FIG.
  • FIG. 10 is a view in which a kind of backflow prevention valve device 20 is loaded between the final central water collection pipe hole 19 and the pure water outlet 9 of the central water collection pipe 8 of the RO membrane 18.
  • Reference numeral 32 is a check valve body
  • 36 is a stop rubber
  • 34 is a spring
  • 33 is a check valve stop cover (bonded to the body 32 by ultrasonic bonding, etc.)
  • 37 is a check valve body top surface
  • 38 is a water passage.
  • FIG. 11 shows the water flow during the production of pure water with arrows
  • FIG. 12 shows the water stop portion between the stop rubber 36 and the valve stop valve body top surface 37 when the backflow pressure is stopped.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
  • FIGS. 14 and 15 are views showing the umbrella-shaped check valve rubber 44
  • FIGS. 14 and 15 are three-dimensional views
  • FIG. 16 is a surface view
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line CC shown in FIG. is there.
  • 19 is a three-dimensional view of the check valve device 54
  • FIG. 19 is a detonation view of the assembly device of FIG.
  • Reference numeral 50 in the figure is a water passage.
  • FIG. 20 to 22 are diagrams in which an umbrella-type valve stop valve device 54 is loaded on the pure water outlet 31 in the RO membrane central water collecting pipe 8, FIG. 20 is when water is stopped, and FIG. 21 is when pure water is produced.
  • FIG. 22 is a diagram showing the water flow and the shape change of the umbrella-shaped check valve rubber 44 when preventing the pure water back flow. The pressure loss during the production of pure water of umbrella-shaped rubber is 0.15 kg, and the check prevents back flow up to 15 kg.
  • FIG. W. L, RO membrane 18, central water collecting pipe hole 19 in central water collecting pipe 8, and pure water outlet 31 have a plurality of umbrella-shaped check valve rubber 44, and a check valve body having a rubber receiver and a rubber fixing center bar.
  • Umbrella check valve 44 can completely prevent both low pressure and high pressure against reverse flow, and the place (space) to be used is also an existing place of central water collection pipe 8 of RO membrane 18 and is not used. Therefore, unlike the current backflow prevention valve device, the cost of the outer shell, the backflow prevention valve device installation place, and the device connection parts are unnecessary, and the cost reduction is unnecessary.
  • the reverse osmosis membrane has a front surface and a back surface, and water is permeated from the front surface side to obtain treated water on the back surface side.

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Abstract

Ｓｐｉｒａｌ　Ｗｏｕｎｄ　Ｍｏｄｕｌｅ　（渦巻き構造の逆浸透膜の逆流）（背圧流）はＲＯ膜そのものに大きなダメージを与え、膜を破壊するが、渦巻き構造の逆浸透膜中心集水管のＲＯ水出水口部分に逆流防止弁を設けることにより、コスト安にて充分効果を果たすことの出来る逆流防止弁を設置する。

Description

逆浸透膜被処理水の逆流防止弁装置
　本発明は、Ｓｐｉｒａｌ　Ｗｏｕｎｄ　Ｍｏｄｕｌｅ（渦巻き形、のり巻き構造）の逆浸透膜（以下、ＳＷＭ、ＲＯ膜と称す。）使用における背圧流防止装置に関する。
　現在このような背圧防止装置（逆流防止弁装置とも称す。）は市場では見られない。
　逆浸透膜の能力維持向上、それによる逆浸透膜交換期間の延長化である。逆浸透膜は膜の裏面側よりの逆流が起こると壊滅的打撃を受けるが、その打撃を防止する逆流防止弁装置を設けることである。
　人々が環境や健康等を考慮し始めた現在は、清澄で且つ、安全な水への要求が高まり、浄水器で処理した水をさらに上質な安全水とするために逆浸透膜処理を加えて被処理水（以下、これを純水又はＲＯ水と称す。）を得ているが、逆浸透膜には表面と裏面があり、膜の脱塩能力は表面層のみに存在し、表側を高圧にさらした場合のみに前述脱塩能力があらわれ、また裏側から加圧した場合の水透過量は表側から加圧した場合の数倍にも達することがあり、なお脱塩能力は数倍も低下し且つ、再度表側より高圧をかけても、脱塩能力は復元しない。つまり膜が破壊されるとされている。
　このように逆浸透膜の裏面側が表面側より高圧となることを背圧がかかると云って業者間では恐れられており、種々工夫して、前述した被処理水の純水側より処理水側への逆流を防止しているが、大きくて安全な逆流防止装置は設置スペースとコストがかかり、競争のはげしい業界故に小さくて粗雑な逆流防止弁を使用しているのが現状である。また逆流水は廃棄水口より出水し、廃棄水出水は家庭用では流し台の排水口であるために使用者には判明出来ない。
　前述した背圧逆流による膜破損は使用者では顕著には判明しにくい為に、使用者は初期購買時に業者の用いる計器値を信じて効力がないものを数年も使用していることが大半である。
　この背圧がかかる現象は逆浸透膜被処理水生産時の純水を、圧力貯水タンクに圧力をかけて貯水し、純水使用時には、前述した圧力貯水タンクに連通した吐水栓の開口をもってタンク内の水を採水する一般的な純水使用方法の逆浸透膜システムに多く、純水生産時以外には処理水側（膜表面側）の圧力より被処理水側（膜裏面側）のタンク内圧力の方が高いことに起因しており、前述した逆流防止弁の大小の場問題及び精密品と粗雑品のコストの問題も関係している。
　Ｓｐｉｒａｌ　Ｗｏｕｎｄ　Ｍｏｄｕｌｅ（うず巻き構造）の逆浸透膜使用においては純水を、うず回し巻き中心となる中心集水管にて純水を取水して、前述中心集水管出水口より連通させたホース等水管をもって圧力貯水タンクへ送水して貯水しているが、前述中心集水管の純水出水口部内へ小型で、コスト安でしかも逆流を安全に防止する逆流防止装置を装填する。
　背圧による逆浸透膜破損の防止、ＲＯ膜のライフ延長化、前述膜破損を感知出来ない為に使用者が知らずに数年も破損膜使用をしている弊害の防止、真正な逆浸透膜被処理水での生活保持を、場も要せずに、簡単でコスト安な逆流防止弁が提供できる。
一般的なＳｐｉｒａｌ　Ｗｏｕｎｄ　Ｍｏｄｕｌｅ（らせん状の渦巻き形構造、のり巻き構造とも訳されている）逆浸透膜を用いた純水生産、圧力タンク貯水、純水吐水利用、廃棄水放水等を説明する為の図。 Ｓｐｉｒａｌ　Ｗｏｕｎｄ　Ｍｏｄｕｌｅ逆浸透膜説明図。 Ｓｐｉｒａｌ　Ｗｏｕｎｄ　Ｍｏｄｕｌｅ逆浸透膜説明図。 Ｓｐｉｒａｌ　Ｗｏｕｎｄ　Ｍｏｄｕｌｅ逆浸透膜説明図。 Ｓ．Ｗ．Ｍ、ＲＯ膜を装填した円形筒状の水処理器の正面図。 水処理器の表面図。 水処理器の底面図。 図６に示すＢ−Ｂ線上に沿う断面図と廃棄水説明図。 図６に示すＢ−Ｂ線上に沿う断面図と廃棄水説明図。 Ｓ．Ｗ．Ｍ、ＲＯ膜の中心集水管に逆流防止弁装置を装填した図。 中心集水管内の逆流防止弁装置の水流を表わす図。 逆流防止弁装置の逆流防止を表わす図。 図１２に示すＡ−Ａ線上に沿う断面図。 傘形逆止弁の外観図。 傘形逆止弁の外観図。 傘形逆止弁の表面図。 図１６に示すＣ−Ｃ線に沿う断面図。 傘形逆流防止弁装置の外観図。 傘形逆流防止弁装置の爆炸図。（展開図） 傘形逆流防止弁装置を中心集水管内に装填した図。 傘形逆流防止弁装置を中心集水管内に装填した図。 傘形逆流防止弁装置を中心集水管内に装填した図。 複数の傘形逆流防止弁装置をＲＯ膜中心集水管内に装填した図。
１　分岐水栓
２　水管
３　雑物濾過器
４　活性炭濾過器
５　マイクロ濾過器
６　ＲＯ器（本体）
７　ＲＯ器（蓋）
８　中心集水管
９　純水出水口
１０　ＲＯ器底部
１１　純水取出口、ＲＯ水取出口
１２　廃棄水出水口
１３　高圧スイッチ
１４　圧力貯水タンク
１５　吐水栓
１６　吐水口、
１７　レバー
１８　Ｓｐｉｒａｌ　Ｗｏｕｎｄ　Ｍｏｄｕｌｅ。らせん状うず巻き状構造。逆浸透膜。ＲＯ膜。Ｓ．Ｗ．Ｍ、ＲＯ膜。
１９　中心集水管孔
２０　逆流防止弁、逆止弁
２１　加圧ポンプ
２２　うず巻き方向矢印
２３　処理水側間隔保持材
２４　純水（ＲＯ膜被処理水）出水
２５　純水水流（ＲＯ膜透過後）
２６　処理水水流
２８　多孔質通水可能材
２９　網間隔保持材
３０　逆浸透膜、ＲＯ膜
３１　純水出水部
中心集水管８が有する複数の中心集水管孔１９の内、最も純水出水口９に近い中心集水管孔１９と純水出水口９との間部。
３２　逆止弁本体
３３　逆止弁止め蓋
３４　スプリング
３５　止め具
３６　止めラバー
３７　弁止弁本体頂面
３８　水流通部
３９　防水ラバー
４０　逆浸透膜処理水取入口、処理水取入口
４１　Ｏリング、防水材
４２　廃水比
４３　廃棄水放水
４４　傘形逆流防止弁ラバー、傘形逆止弁ラバー
４５　強靭なＳ．Ｗ．Ｍの外周カバー
４６　電源、アダプター、スイッチ
４７　電線
４８　切断面線
４９　ＲＯ膜接着樹脂、エポキシ樹脂
５０　ラバー受け及び中心棒を有する逆止弁本体
５１　棒止め蓋
５２　水通路
５３　電磁弁
５４　傘形逆止弁装置。傘形逆流防止弁装置
５５　逆止弁本体
５６　逆浸透膜被処理水、純水、ＲＯ水
５７　廃棄水
　以下本発明の第１実施例を図１及至図２３を参照して説明する。なお図上に示した符号は、同一部分には同一符号を付して説明する。またシール材は省略して説明する場合がある。
　図１は現在における一般的逆浸透膜処理法の概略を説明する為の図であり、円形筒状のＲＯ器６のみ断面図であり、その他の機器物よりも拡大して示してある。図上の矢印は水の流れを表わす。（以下図上の矢印は全て水の流れをあらわす。）
　水供給管より分岐水栓にて取水した処理水（以下原水とも）は水管２を通水し、逆浸透膜１８処理の前処理として、雑物濾過器３、活性炭濾過器４、マイクロ濾過器５にて浄水し、加圧ポンプ２１により加圧された水は、水管２を通水して、逆浸透膜処理水取入口４０よりＲＯ器６に入水し、ＲＯ膜１８にて約４分の１量を純水化して中心集水管孔１９より中心集水管８内に入水し、純水出水口９より出水し、ＲＯ器底部１０の純水取出口１１と連通した水管２を通水して逆流防止弁２０（太線矢印方向のみに流水し、逆の水流を防止する）を通水し、高圧感応スイッチ１３（水管２内の圧力が一定の高圧となると電流がスイッチされる。）を通水し、圧力貯水タンク１４へ貯水し、圧力タンクが一定圧まで達すると、高圧スイッチ１３は加圧ポンプ２１と電磁弁５３への電流をストップして、加圧ポンプ２１と電磁弁５３を停止させ、圧力貯水タンク１４の圧力水は圧力貯水タンク１４と連通した水管２の先端に設備された吐水栓１５のレバー１７の操作により開口時には吐水口１６より吐水し、閉口時には停水する。
　ＲＯ膜１８を通過する他方４分の３近い処理水は、廃棄水出水口１２より出水して廃水比４２と連通する水管２を通水して、家庭用ＲＯ器では台所の流し台下の排水口へ放排水している。廃水比４２とは純水を１とすると廃水比率を３程度に流量制御する器具である。
　図２及至図４はＳｐｉｒａｌ　Ｗｏｕｎｄ　Ｍｏｄｕｌｅ（らせん状渦巻き構造、のり巻き構造とも訳されている）逆浸透膜を簡単に説明する為の図である。
　処理水水流２６の流れはＲＯ膜表面と表面との間の膜間隔を保持する材２８の間に流入して、ＲＯ膜表面を浸過して膜の裏面に浸透し、多孔質流水可能材２８中に流入し中心集水管孔１９に向って流れてゆく。
　前述多孔質流水可能材２８は現今では細目の網も多く使用されており、ＲＯ膜の裏面と他１膜の裏面との間にあり、中心集水管８も同様ＲＯ膜１８裏面で膜浸透水５６を集水している。したがってＲＯ膜１８の裏面と他ＲＯ膜裏面の四方端面は、水流可能材２８と中心集水管８を中にしてエポキシ樹脂等で接着密封されており、中心集水管８を軸としてらせん状に巻き上げられたものである。
　らせん状巻き回し込みに際しては、膜表面側に網間隔保持材２９を入れて巻き回し込み、高圧処理水を流通させて膜裏面へ浸透させ、浸透させた純水５６を中心集水管８の中心集水管孔１９へ流入させ、純水出水口９より出水するが、巻き込んだ膜の表面側網間隔保持材２９の最外周は水の通水不可能で強靭な材質カバー４５を施して巻き上げ完成している。
　図５は、一種ＲＯ膜処理器６の正面図、図６は表面図、図７は底面図、図８は図６に示すＢ−Ｂ線上に沿う断面図であり、処理水取入口４０より取入れた加圧処理水を、純水出水口９よりＲＯ器６の純水取出口１１より純水５６を出水し、廃棄水出水口１２より廃棄水５７を出水し、水管２を通水して廃棄水放水４３にて排水管等へ排水している、純水生産時での水の流れを矢印にて表している。
　圧力貯水タンク１４が一定の高圧まで貯水されると高圧スイッチ１３の功能により、加圧ポンプは停止し、原水流入は電磁弁５３により停水される。図１の符号２０の逆流防止弁（以下逆止弁とも称す。）が高性能、高耐久性であればさ程の問題は起らないが、激しい価格競争裡の業界ではどうしても低コスト、低性能となり、図８上の水の流れは逆流となり、図９に示すようにＲＯ膜３０を裏面より表面方向へ流出し、処理水取入口４０よりの入水がないので、この純水逆流水は廃棄水出水口１２より出水して廃棄水放水４３されてしまう。図９上に示す水の流れを表わす矢印は全て純水５６である。
　この背圧は圧力貯水タンク１４の圧力によるものであるが、ＲＯ膜透過は、膜の裏面から表面側へは容易であり、表面よりの量の数倍も透過し、１~２ｋｇの圧力でも一夜あれば圧力貯水タンク１４の純水は全水量逆流放出し、ＲＯ膜３０を破壊する。この膜の逆流透過にて破壊された膜の復元は難題であり不可能とされている。
　図１０はＲＯ膜１８の中心集水管８の最終中心集水管孔１９と純水出水口９との間３１に一種の逆流防止弁装置２０を装填した図である。符号３２は逆止弁本体、３６は止めラバー、３４はスプリング、３３は逆止弁止め蓋（本体３２と超音波接着等で接着）３７は逆止弁本体頂面、３８は水通路であり、図１１に純水生産時での水流を矢印で示し、図１２には逆流圧を止溜した時の止めラバー３６と弁止弁本体頂面３７との止水部を示した図である。図１３は図１２に示すＡ−Ａ線に沿う断面図であり、水流通部３８を示す図である。図１１及至図１３は、逆止弁をＲＯ膜中心集水管８の下部中心集水管孔１９と純水出水口９との純水出水口部３１に装填した、一種の逆止弁２０のみを図示している。
　図１４及至図１７は傘形逆止弁ラバー４４を示す図であり、図１４、図１５は立体図、図１６は表面図、図１７は図１６に示すＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
　図１９は逆止弁装置５４の立体図、図１９は図１８の組み立て装置の爆炸図である。図上符号５０は水通路である。図２０及至図２２はＲＯ膜中心集水管８内純水出水口部３１に傘形弁止弁装置５４を装填した図であり、図２０は止水時、図２１は純水生産時での水流と傘形逆止弁ラバー４４の形状変化、図２２は純水逆流を防止する時の水流と傘形逆止弁ラバー４４の形状変化を示す図である。傘形ラバーの純水生産時の圧損は０．１５ｋｇであり、逆止は１５ｋｇまで逆流を防止する。
　図２３は、Ｓ．Ｗ．Ｌ、ＲＯ膜１８と中心集水管８内の中心集水管孔１９と純水出水口部３１に複数の傘形逆止弁ラバー４４を有する、ラバー受け及びラバー固定中心棒を有する逆止弁本体５０と、それに螺合する棒止め蓋５１を装填した図である。符号５２は水通路である。
　傘形逆止弁４４は逆流に対して、小圧力高圧力ともに完全に防止することが出来、利用する場（スペース）もＲＯ膜１８の中心集水管８の既有の場であり、未使用の場である故に、現在の逆流防止弁装置の如くに外殻費用や逆流防止弁装置設置場および装置接続部品が不用であり、接続費用も不要であるコストダウンは実に大きい。
　逆浸透膜には表面と裏面があり、表面側より水を浸透させて裏面側で被処理水を得ているものであるが、これが逆に裏面側より表面側に逆流するとＲＯ膜は大きな打撃を受けることは業者間でも恐れられているが、精巧な逆流防止装置は大きな場と高価格が要求されている。
　場を要せず、小型で、精巧で、安価な、逆流防止弁装置は、業界の要望に答えるものである。

Claims (2)

  1. 逆浸透膜水処理機器に関するものであって、逆浸透膜（以下、ＲＯ膜と称す）表面側の処理水圧力をもって処理したＲＯ膜裏面側の被処理水を中心集水管に集めて取水し、圧力貯水タンクに貯水する機器の逆流防止装置を、Ｓｐｉｒａｌ　Ｗｏｕｎｄ　Ｍｏｄｕｌｅ（渦巻き回しつけ構造、のり巻き構造とも訳されている）ＲＯ膜の中心集水管が有する、複数の中心集水管孔の中で、最もＲＯ膜被処理水出水口に近い中心集水孔と被処理水出水口との間に、逆流防止弁を装填した中心集水管を有したＲＯ膜カートリッジ。
  2. 傘形状の逆流防止弁１個又は複数使用した逆流防止弁装置を、ＲＯ膜中心集水管内の被処理水出水口部に装填して、被処理水の逆流を防止した請求項１記載の逆流防止弁装置付ＲＯ膜中心集水管。
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