説明

水処理システム、及び水処理方法

【課題】システムを簡略化しつつ安全性の向上した水を製造するための水処理システム、及びその方法を提供する。
【解決手段】水処理システム1は、水源から採取した原水をろ過するための精密ろ過膜を有する第1膜モジュール11と、第1モジュール11を逆洗するために、第1モジュール11にてろ過されたろ過水の少なくとも一部を貯蔵し、その貯蔵したろ過水の一部を第1モジュール11の逆洗に使用する一方、逆洗に使用しなかった、貯蔵したろ過水をさらにろ過するために、下流に供給する貯蔵供給手段13と、貯蔵供給手段の下流に設けられ、貯蔵供給手段13から供給されたろ過水をさらにろ過するための限外ろ過膜29を有する第2膜モジュール12と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、河川等の水をろ過して安全な飲料水を製造するための水処理システム、及び水処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
飲料水の安全性を確保する要求が増大してきており、河川等の水をろ過して安全な飲料水を製造することが求められてきている。近年、膜ろ過技術が向上してきており、これを利用した水処理が行われるようになってきている(例えば、特許文献1〜2参照)。
【0003】
例えば、精密ろ過膜や限外ろ過膜は、多数の細孔を有しており、この細孔より大きい原水中に含まれる汚濁物質を膜によって取り除くことが可能であり、膜ろ過により浄水を得る膜ろ過装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2005−246156号公報
【特許文献2】特開2007−245001号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特に濁度の高い水の浄化するのは、容易ではなく、連続して水処理を行うと、膜の表面に汚濁物質が付着し、細孔が閉塞して浄化性能が低下する。そこで、膜ろ過水を逆流させて膜を定期的に洗浄する逆洗を行うことにより、浄化性能を回復させることが行われている。
【0006】
逆洗を行うためには、加圧して送水する必要があり、ポンプが必要とされる。また、ろ過膜にて水処理を行うには、送水のため水処理システムにポンプを設置する必要があり、ポンプの数が増加すると、水処理システムの大型化、高コスト化を招く。
【0007】
本発明の課題は、システムを簡略化しつつ安全性の向上した水を製造するための水処理システム、及び水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するため、発明者は、逆洗に用いるため貯蔵する、精密ろ過膜によりろ過されたろ過水の一部を、限外ろ過膜に供給する構成とすることにより、上記課題を解決しうることを想到した。すなわち、本発明によれば、以下の水処理システム、及び水処理方法が提供される。
【0009】
[1] 水源から採取した原水をろ過するための精密ろ過膜を有する第1膜モジュールと、前記第1モジュールを逆洗するために、前記第1モジュールにてろ過されたろ過水の少なくとも一部を貯蔵し、その貯蔵した前記ろ過水の一部を前記第1モジュールの逆洗に使用する一方、逆洗に使用しなかった、貯蔵した前記ろ過水をさらにろ過するために、下流に供給する貯蔵供給手段と、前記貯蔵供給手段の下流に設けられ、前記貯蔵供給手段から供給された前記ろ過水をさらにろ過するための限外ろ過膜を有する第2膜モジュールと、を備える水処理システム。
【0010】
[2] 前記貯蔵供給手段は、貯蔵した前記ろ過水を加圧して前記第1膜モジュール又は前記第2膜モジュールに供給するための加圧手段を備える前記[1]に記載の水処理システム。
【0011】
[3] 前記貯蔵供給手段は、貯蔵した前記ろ過水を貯蔵量に応じて前記第1膜モジュール又は前記第2膜モジュールのいずれかに供給するための供給制御手段を備える前記[1]又は[2]に記載の水処理システム。
【0012】
[4] 前記第1膜モジュールと前記貯蔵供給手段との間に、前記第1膜モジュールから供給された前記ろ過水を貯蔵し、少なくともその一部を前記貯蔵供給手段へ供給するための第2貯蔵供給手段を備える前記[1]〜[3]のいずれかに記載の水処理システム。
【0013】
[5] 精密ろ過膜を有する第1膜モジュールにより、水源から採取した原水をろ過し、そのろ過水を、貯蔵供給手段に貯蔵した後に、前記貯蔵供給手段に貯蔵された前記ろ過水を加圧し、その貯蔵した前記ろ過水の一部を前記第1モジュールの逆洗に使用する一方、逆洗に使用しなかった、貯蔵した前記ろ過水を、前記貯蔵供給手段の下流に設けられ、前記貯蔵供給手段から供給された前記ろ過水をさらにろ過するための限外ろ過膜を有する第2膜モジュールにてろ過する水処理方法。
【発明の効果】
【0014】
本発明の水処理システム及び水処理方法は、河川、湖沼、井戸等の水源から採取した原水を安全な飲料水とすることができる。逆洗に用いるため貯蔵する、精密ろ過膜によりろ過されたろ過水の一部を、限外ろ過膜に供給することにより、逆洗のために加圧手段と、限外ろ過膜へのろ過水の供給のための加圧手段とを共通化し、限外ろ過膜に供給するための加圧構造を簡略化することができる。これにより、水処理システムの大型化を防ぎ、システムの製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の水処理システムの実施形態1を示す模式図である。
【図2】多孔質体の一実施形態を示す斜視図である。
【図3】精密ろ過膜を有する多孔質体の内壁面の膜構造を示す模式図である。
【図4】第1モジュールを示す模式図である。
【図5】限外ろ過膜を有する多孔質体の内壁面の膜構造を示す模式図である。
【図6】第2モジュールを示す模式図である。
【図7】本発明の水処理システムの実施形態2を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。
【0017】
本発明の水処理方法は、精密ろ過膜を有する第1膜モジュールにより、水源から採取した原水をろ過し、そのろ過水を、貯蔵供給手段に貯蔵した後に、貯蔵供給手段に貯蔵されたろ過水を加圧し、その貯蔵したろ過水の一部を第1モジュールの逆洗に使用する一方、逆洗に使用しなかった、貯蔵したろ過水を、貯蔵供給手段の下流に設けられ、貯蔵供給手段から供給されたろ過水をさらにろ過するための限外ろ過膜を有する第2膜モジュールにてろ過する方法である。
【0018】
図1に本発明の水処理システムの実施形態1の模式図を示す。水処理システム1は、水源から採取した原水をろ過するための精密ろ過膜を有する第1膜モジュール11と、第1モジュール11を逆洗するために、第1モジュール11にてろ過されたろ過水の少なくとも一部を貯蔵し、その貯蔵したろ過水の一部を第1モジュール11の逆洗に使用する一方、逆洗に使用しなかった、貯蔵したろ過水をさらにろ過するために、下流に供給する貯蔵供給手段13と、貯蔵供給手段13の下流に設けられ、貯蔵供給手段13から供給されたろ過水をさらにろ過するための限外ろ過膜29を有する第2膜モジュール12と、を備える。
【0019】
第1モジュール11は、水源から採取した原水をろ過するための精密ろ過膜(MF膜)28を有する。第1モジュール11は、例えば、図2に示すような多孔質体20を内部に備える。そして、多孔質体20のセル23の内壁面は、図3に示すように、基材(支持層)21上に精密ろ過膜(緻密層)28が形成され、この緻密層28には例えば0.1μmの細孔が形成されている。
【0020】
図4に示すように、第1膜モジュール11は、両端面をOリング31等で封止した状態で多孔質体20をケーシング32内に設置したものである。このような構造によれば、原水を入口側端面25からセル23に導入すると、セル23内壁に形成された精密ろ過膜28によって原水をろ過することができる。
【0021】
貯蔵供給手段13は、第1膜モジュール11によってろ過されたろ過水を貯蔵するタンクであり、その貯蔵したろ過水を、第1膜モジュール11の逆洗のため第1膜モジュール11へ、又は、さらにろ過するために第2モジュール12へ供給するためのものである。
【0022】
貯蔵供給手段13は、貯蔵したろ過水を加圧して第1膜モジュール11又は第2膜モジュール12に供給するための加圧手段としてコンプレッサー15を備える。コンプレッサー15は、貯蔵供給手段13に貯蔵されたろ過水を加圧するためのもので、これにより、ろ過水を第1膜モジュール11又は第2モジュール12へ加圧して送水することができる。
【0023】
貯蔵供給手段13は、貯蔵したろ過水を貯蔵量に応じて第1膜モジュール11又は第2膜モジュール12のいずれかに供給するための供給制御手段として、レベルセンサー16を備える。レベルセンサー16は、タンク内の液面レベルを測定するものであり、例えば、超音波式、静電容量式等を利用することができる。レベルセンサー16により、貯蔵供給手段13内のろ過水の貯蔵量を判定することができる。
【0024】
水処理システム1は、第1膜モジュールと貯蔵供給手段との間に、第1膜モジュールから供給されたろ過水を貯蔵し、少なくともその一部を貯蔵供給手段へ供給するための第2貯蔵供給手段14を備える。第2貯蔵供給手段14は、第1モジュール11によってろ過されたろ過水を一時的に貯蔵し、貯蔵供給手段13、又はその他の下流に供給するため、タンクによって構成されている。
【0025】
第2モジュール12は、貯蔵供給手段13から供給されたろ過水をさらにろ過するための限外ろ過膜29を有する。第2モジュール12は、第1モジュール11と同様に、多孔質体40を備える。多孔質体40は、図2に示すような多孔質体40のセル23の内壁面上に、図5に示すように、細孔径が例えば0.1μmの精密ろ過膜28上に、巨大分子のふるいわけが可能な分離層を有する限外ろ過膜29が形成されたものである。この限外ろ過膜29に対して、使用用途に応じた細孔径を選択することができる。なお、選択可能な細孔径は0.1μm〜2nmの範囲にあり、被処理水の除去対象物質に応じて限外ろ過膜29の孔径を選択する。図6に示すように、第2膜モジュール12は、両端面をOリング31等で封止した状態で多孔質体40をケーシング32内に設置したものである。
【0026】
つまり、多孔質材料で形成された基材21のセル23の内壁面に、限外ろ過膜(UF膜)29が形成されている。限外ろ過膜は、0.1μm〜2nmの範囲の粒子や高分子を阻止する膜であり、上記の範囲外の限外ろ過膜から選択することも可能である。
【0027】
水処理システム1は、第1膜モジュール11、第2貯蔵供給手段14、貯蔵供給手段13、及び第2モジュール12がそれぞれ配管で接続されてシステムが構成されている。配管には、原水、又はろ過水の流通を制御するためのバルブ(AV01〜10)が備えられている。バルブとして、自動制御バルブを用いているが、第2モジュール12については、配管路内の圧力を一定値に保持した状態で膜ろ過することになる。
【0028】
次に、水処理システム1の運転方法について、図1を参照しつつ具体的に説明する。まず、バルブAV01を開状態として、河川、湖沼、井戸等の水源から採取した原水を第1膜モジュール11に供給する。第1膜モジュール11によってろ過した水を、バルブAV02を開状態とすることにより、第2貯蔵供給手段14にろ過水を供給し、貯蔵する。
【0029】
バルブAV06を開状態とすることにより、下流にろ過水を供給することができる。バルブAV06の下流は、精密ろ過膜28によるろ過にて十分であれば、そのまま利用することもできるし、塩素消毒等を行い飲料水として利用することもできる。
【0030】
バルブAV06を閉状態、バルブAV05を開状態とすることにより、第1膜モジュール11にてろ過されたろ過水を第2貯蔵供給手段14から貯蔵供給手段13に供給することができる。貯蔵供給手段13には、レベルセンサー16が備えられており、タンク内のろ過水の貯蔵量をモニターすることができる。液面が高位置(High)となることにより、バルブAV05を閉状態とする。バルブAV10を開状態とすることにより、コンプレッサー15によってタンク内が加圧される。
【0031】
タンク内の液面が高位置(High)である場合に、バルブAV03,AV04を開状態とすることにより、加圧された貯蔵供給手段13内のろ過水を第1膜モジュール11に送水し、逆洗を行うことができる。レベルセンサー16にて、界面が低位置(Low)となれば、逆洗を終了する。
【0032】
一方、液面が高位置(High)である場合、または液面が中位置(Middle)で逆洗を終了した場合に、バルブAV07,AV08を開状態として第2膜モジュール12にろ過水を供給することができる。これにより、第2膜モジュール12内の限外ろ過膜29にてろ過水をさらにろ過することができる。そして、バルブAV09を開状態とすることにより、ろ過水を利用することができる。
【0033】
以上のように構成することにより、第2貯蔵供給手段13内のろ過水を加圧するための加圧手段のコンプレッサー15を、第1膜モジュール11を逆洗するためと、第2膜モジュール12にろ過水を供給するために利用することができる。つまり、加圧するためのコンプレッサー15を2つの目的に使用するため、水処理システムの加圧システムを簡略化することができる。
【0034】
図7に本発明の水処理システムの実施形態2を示す。水処理システム1は、水源から採取した原水をろ過するための精密ろ過膜28を有する第1膜モジュール11と、第1モジュール11を逆洗するために、第1モジュール11にてろ過されたろ過水の少なくとも一部を貯蔵し、その貯蔵したろ過水の一部を第1モジュール11の逆洗に使用する一方、逆洗に使用しなかった、貯蔵したろ過水をさらにろ過するために、下流に供給する貯蔵供給手段13と、貯蔵供給手段13の下流に設けられ、貯蔵供給手段13から供給されたろ過水をさらにろ過するための限外ろ過膜29を有する第2膜モジュール12と、を備える。
【0035】
本実施形態は、第1膜モジュール11と貯蔵供給手段13との間に、第1膜モジュール11から供給されたろ過水を貯蔵し、少なくともその一部を貯蔵供給手段13へ供給するための第2貯蔵供給手段14が備えられていない。そのため、第1膜モジュール11によってろ過されたろ過水は、貯蔵供給手段13に直接供給されて、貯蔵される。本実施形態における水処理システムの運転方法は、実施形態1とほぼ同様である。
【実施例】
【0036】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0037】
図1に示した水処理システム1を作製した。第1膜モジュール11として、MF膜を用いた。また、第2膜モジュール12として、UF膜を用いた。貯蔵供給手段13のタンクの容量は、100L、第2貯蔵供給手段14のタンクの容量は、1000Lであった。貯蔵供給手段13のタンクを加圧するためのコンプレッサー15を用いた。
【0038】
MF膜は一次側(供給側)から加圧し、膜の二次側(透過側)との膜間差圧20〜80kPaで膜ろ過運転を行い、濁度100NTU以上の原水を第1膜モジュール11に供給した。第1膜モジュール11によってろ過されたろ過水を第2貯蔵供給手段14に供給し、バルブAV05を開状態とすることにより、貯蔵供給手段13のタンク内にろ過水を貯蔵した。
【0039】
貯蔵供給手段13のタンク内を、300〜500kPaに加圧し、バルブAV03,AV04を開状態とすることにより、第1膜モジュール11を逆洗した。また、貯蔵供給手段13のタンク内を、300〜500kPaに加圧し、バルブAV07,AV08を開状態とすることにより、第2モジュール12による膜ろ過をした。
【0040】
以上により、第1膜モジュール11を十分に逆洗することができた。また、第2膜モジュール12まで、ろ過水を送水し、バルブ09を開状態とすることにより、UF膜にてウイルス等が除去されたろ過水を得ることができた。つまり、UF膜で、溶存態のミネラル成分を除去しないことにより水の「うまさ」を損なわず、人体の健康リスクに影響を及ぼすウイルス(20〜30nm程度)を除去することができた。
【0041】
以上のように、逆洗水槽(貯蔵供給手段13)に残留する圧力をUF膜(第2膜モジュール12)への水供給及び、膜ろ過駆動力に有効利用することによって、供給ポンプの設置を省略し、全システムにおける運転コストを1〜20%低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【0042】
本発明の水処理システム及び水処理方法は、原水を浄化して安全な飲料水とすることができ、河川、湖沼、井戸等の水源から採取した原水を飲料水とするためのシステム、方法として利用することができる。
【符号の説明】
【0043】
1:水処理システム、11:第1膜モジュール、12:第2膜モジュール、13:貯蔵供給手段、14:第2貯蔵供給手段、15:コンプレッサー、16:レベルセンサー、20:多孔質体、21:基材、22:隔壁、23:セル、25:入口側端面、28:精密ろ過膜、29:限外ろ過膜、31:Oリング、32:ケーシング、40:多孔質体。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
水源から採取した原水をろ過するための精密ろ過膜を有する第1膜モジュールと、
前記第1モジュールを逆洗するために、前記第1モジュールにてろ過されたろ過水の少なくとも一部を貯蔵し、その貯蔵した前記ろ過水の一部を前記第1モジュールの逆洗に使用する一方、逆洗に使用しなかった、貯蔵した前記ろ過水をさらにろ過するために、下流に供給する貯蔵供給手段と、
前記貯蔵供給手段の下流に設けられ、前記貯蔵供給手段から供給された前記ろ過水をさらにろ過するための限外ろ過膜を有する第2膜モジュールと、
を備える水処理システム。
【請求項2】
前記貯蔵供給手段は、貯蔵した前記ろ過水を加圧して前記第1膜モジュール又は前記第2膜モジュールに供給するための加圧手段を備える請求項1に記載の水処理システム。
【請求項3】
前記貯蔵供給手段は、貯蔵した前記ろ過水を貯蔵量に応じて前記第1膜モジュール又は前記第2膜モジュールのいずれかに供給するための供給制御手段を備える請求項1又は2に記載の水処理システム。
【請求項4】
前記第1膜モジュールと前記貯蔵供給手段との間に、前記第1膜モジュールから供給された前記ろ過水を貯蔵し、少なくともその一部を前記貯蔵供給手段へ供給するための第2貯蔵供給手段を備える請求項1〜3のいずれか1項に記載の水処理システム。
【請求項5】
精密ろ過膜を有する第1膜モジュールにより、水源から採取した原水をろ過し、
そのろ過水を、貯蔵供給手段に貯蔵した後に、
前記貯蔵供給手段に貯蔵された前記ろ過水を加圧し、
その貯蔵した前記ろ過水の一部を前記第1モジュールの逆洗に使用する一方、逆洗に使用しなかった、貯蔵した前記ろ過水を、前記貯蔵供給手段の下流に設けられ、前記貯蔵供給手段から供給された前記ろ過水をさらにろ過するための限外ろ過膜を有する第2膜モジュールにてろ過する水処理方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2010−227884(P2010−227884A)
【公開日】平成22年10月14日(2010.10.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−80499(P2009−80499)
【出願日】平成21年3月27日(2009.3.27)
【出願人】(507214083)メタウォーター株式会社 (277)
【Fターム(参考)】