膜を用いた２元給水システム
【課題】浄水場から供給される水道水を無駄にすることなく、かつ飲料水に適した水を利用者に安価に提供可能にする。
【解決手段】この高度浄水処理システム１０は、集合住宅、オフィスビル等のユースポイント付近に設置され、浄水場から水道本管１４にて送水された水道水を取り込み、この水道水を逆浸透膜モジュールによってろ過水と濃縮水とに分離する高度浄水処理を行う。高度浄水処理されたろ過水は、各世帯ごとに飲料水として供給され、逆浸透膜モジュールから排出された濃縮水は、各世帯ごとに生活用水（洗濯、風呂、トイレ等で使用する水）として供給される。これにより、水道水を無駄にすることがなく、また、飲料水に適した水（ろ過水）を、市販されている飲料水に比べて安価に提供できるようにしている。
【解決手段】この高度浄水処理システム１０は、集合住宅、オフィスビル等のユースポイント付近に設置され、浄水場から水道本管１４にて送水された水道水を取り込み、この水道水を逆浸透膜モジュールによってろ過水と濃縮水とに分離する高度浄水処理を行う。高度浄水処理されたろ過水は、各世帯ごとに飲料水として供給され、逆浸透膜モジュールから排出された濃縮水は、各世帯ごとに生活用水（洗濯、風呂、トイレ等で使用する水）として供給される。これにより、水道水を無駄にすることがなく、また、飲料水に適した水（ろ過水）を、市販されている飲料水に比べて安価に提供できるようにしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は膜を用いた２元給水システムに係り、特に浄水場から水道本管で送水される水道水を更に処理する膜を用いた２元給水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オゾン処理と活性炭吸着とを組み合わせて原水を処理する高度浄水処理技術が知られているが、臭素酸の発生や原水中の有機物と塩素との反応による消毒副生成物（トリハロメタン類）の発生が懸念される。また、浄水場で処理された水道水は、老朽化した水道本管を通ることで再度汚染され、飲料水に適した水が得られない場合がある。
【０００３】
この種の水道水を浄化する方法の一つとして、逆浸透膜（以下、「ＲＯ膜」という）やナノろ過膜（以下、「ＮＦ膜」という）を用いてろ過処理する方法がある（特許文献１）。
【０００４】
ＲＯ膜やＮＦ膜は、水中の無機イオン、低分子の不純物を除去することができ、市販されている飲料水と同等の清水を得ることができる。
【特許文献１】特開２００７−１６７７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＲＯ膜やナノろ過膜によってろ過されるろ過水の回収率は、例えば５０％程度であり、分離された濃縮水は排出されるため、浄水場で処理された水道水が無駄になるという問題がある。
【０００６】
一方、ろ過水の回収率が高くなるように運転すると、ろ過膜への負荷が大きくなり、ろ過膜の寿命が短くなるという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、浄水場から供給される水道水を無駄にすることなく、かつ飲料水に適した水を利用者に安価に提供することができる膜を用いた２元給水システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために請求項１に係る膜を用いた２元給水システムは、集合住宅、オフィスビル等の所定の管理された施設内又はその近傍に設置され、浄水場から水道本管にて送水された水道水を取り込み、該水道水をろ過膜によってろ過水と濃縮水とに分離する浄水処理装置と、前記浄水処理装置によって処理されたろ過水を飲料水として前記施設に配水する第１の配水装置と、前記浄水処理装置によって処理された濃縮水を生活用水として前記施設に配水する第２の配水装置と、から構成されたことを特徴としている。
【０００９】
請求項１に係る膜を用いた２元給水システムによれば、浄水場から老朽化した水道本管にて送水された水道水であっても、その水道水を実際に使用する施設内、又は施設近傍に設置された浄水処理装置によってろ過水と濃縮水とに分離し、ろ過水は飲料水として供給し、濃縮水は生活用水として供給するようにしたため、水道水を無駄にすることがなく、また、飲料水に適した水（ろ過水）を、市販されている飲料水に比べて安価に提供することができる。
【００１０】
請求項２に示すように請求項１に記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記第１の配水装置から配水されたろ過水と前記第２の配水装置により配水された濃縮水とを任意の比率で混合可能な混合水栓を備えたことを特徴としている。
【００１１】
これにより、利用者は、用途に応じて水質を、飲料水（ろ過水）の水質から生活用水（濃縮水）の水質の範囲内で任意に変更することができる。
【００１２】
請求項３に示すように請求項１又は２に記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記施設内の戸別に、前記ろ過水と濃縮水との使用量を別々に計量する水道メータを設けたことを特徴としている。これにより、ろ過水の使用量と濃縮水の使用量に応じて水道料の徴収が可能になる。
【００１３】
請求項４に示すように請求項１から３のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記水道水とろ過水と濃縮水との単位使用量当たりの使用料金は、
ろ過水＞水道水≧濃縮水
の関係となるように設定されていることを特徴としている。
【００１４】
即ち、ろ過水の使用料金は、水道水よりも高いが、市販の飲料水よりも十分に安価に設定することができる。一方、濃縮水の使用料金は、水道水以下とすることができる。
【００１５】
請求項５に示すように請求項１から４のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記浄水処理装置に使用されるろ過膜は、逆浸透膜又はナノろ過膜であることを特徴としている。
【００１６】
請求項６に示すように請求項１から５のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記浄水処理装置は、前記ろ過膜に供給する水道水のペーハー（ｐＨ）を制御するｐＨ制御手段を備え、前記ろ過水に含まれる残留塩素濃度を制御することを特徴としている。
【００１７】
請求項７に示すように請求項１から６のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記浄水処理装置によって軟水化されたろ過水に、ミネラル分を添加するミネラル添加手段を更に設けたことを特徴としている。これにより、人体に必要なミネラル分を補給することができるとともに、味の良い飲料水にすることができる。
【００１８】
請求項８に示すように請求項１から７のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記浄水処理装置は、前記浄水場から送水される水道水を加圧する供給ポンプと、前記加圧された水道水を分離するためのろ過膜を備えた分離手段と、前記分離されたろ過水を貯留するろ過水貯留タンクと、前記分離された濃縮水を貯留する濃縮水貯留タンクと、前記ろ過水貯留タンク内のろ過水の水位を計測する第１の水位センサと、前記濃縮水貯留タンク内の濃縮水の水位を計測する第２の水位センサと、前記供給ポンプの前段に配設された第１の弁と、前記分離手段と濃縮水貯留タンクとの間の配管に配設され、該分離手段によって分離されるろ過水の回収率を可変にするための第２の弁と、前記第１、第２の水位センサの計測値に基づいて前記供給ポンプの駆動及び前記第１、第２の弁の開閉を制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１９】
これにより、施設全体で使用されるろ過水と濃縮水の使用量、及びその比率に合わせてろ過水と濃縮水を供給できるようにしている。
【００２０】
請求項９に示すように請求項８に記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記浄水場から送水される水道水を前記濃縮水貯留タンクに直接供給する配管に配設された第３の弁を更に備え、前記制御手段は、前記第１、第２の水位センサの計測値に基づいて前記供給ポンプの駆動、及び前記第１、第２、第３の弁の開閉を制御することを特徴としている。
【００２１】
これにより、濃縮水が短時間に大量に使用される場合であっても、濃縮水貯留タンクを必要以上に大きくすることなく対応できるようにしている。
【００２２】
請求項１０に示すように請求項８又は９に記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記濃縮水貯留タンク内の濃縮水の電気伝導度を計測する電気伝導度計を更に備え、前記制御手段は、前記第１、第２の水位センサの計測値、前記電気伝導度計の計測値に基づいて前記供給ポンプの駆動、及び前記第１、第２の弁の開閉を制御することを特徴としている。これにより、濃縮水貯留タンク内の濃縮水の電気伝導度（水質）を、生活用水として使用可能な最小限のレベルに維持することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、浄水場から老朽化した水道本管にて送水された水道水であっても、ユースポイント付近に設置された浄水処理装置によってろ過水と濃縮水とに分離し、ろ過水は飲料水として供給し、濃縮水は生活用水として供給するようにしたため、浄水場から供給される水道水を無駄にすることなく、かつ飲料水に適した水を利用者に安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面に従って本発明に係る膜を用いた２元給水システムの好ましい実施の形態について説明する。
【００２５】
＜システムの概念＞
図１は本発明に係る膜を用いた２元給水システムの概念図である。
【００２６】
この膜を用いた２元給水システム（以下、「２元給水システム」という）１０は、マンション、団地等の集合住宅、オフィスビル、大規模なコミュニティ施設等の所定の管理された施設内又はその近傍（ユースポイント付近）に設置され、浄水場１２から水道本管１４を通して送水された水道水を、ろ過膜モジュール（この実施の形態では、ＲＯ膜モジュール（逆浸透膜モジュール））にてろ過水と濃縮水とに分離し、高度浄水処理されたろ過水は、飲料水として供給し、ＲＯ膜モジュールから排出された濃縮水は、生活用水（洗濯、風呂、トイレ等で使用する水）として供給する。
【００２７】
これにより、浄水場１２から供給される水道水に不純物が含まれ、また、長距離にわたって埋設されている水道本管１４の老朽化によって水道水が再度汚染され、飲料に適した水道水が得られない場合であっても、ユースポイント付近に設置された２元給水システム１０によって水道水を高度浄水処理することにより、飲料に適したろ過水（飲料水）と、濃縮水（生活用水）とを供給することができる。
【００２８】
尚、ＲＯ膜モジュールによって膜ろ過されたろ過水は、市販されている飲料水と同等の水質となる。
【００２９】
また、ろ過水の使用量は、濃縮水の使用量に比べて非常に少ないことが予想されるため、ろ過水の回収率は低くする。これによれば、濃縮水中の不純物の濃度が水道水に比べて大幅に増加せず、誤って飲用しても支障がないようにすることができる。また、ろ過水の回収率を低くして２元給水システム１０を運転すると、ＲＯ膜への負荷が小さくなり、ＲＯ膜の寿命を延ばすことができる。
【００３０】
＜水道使用方法＞
図２は上記２元給水システム１０から供給される集合住宅でのろ過水と濃縮水の使用方法を示す図である。
【００３１】
２元給水システム１０によって高度浄水処理されたろ過水は、第１の配管２０を通して集合住宅の各世帯ごとに配水され、同様に濃縮水は、第２の配管２２を通して集合住宅の各世帯ごとに配水される。
【００３２】
ろ過水及び濃縮水は、風呂、洗濯、トイレ等において、別々に使用することができるとともに、ろ過水と濃縮水とを混合して使用することができる。
【００３３】
ろ過水と濃縮水とを混合して使用する場合には、図３に示すような混合水栓２４を使用する。混合水栓は、通常、水道水と給湯器からの湯水とが供給されるようになっているが、この混合水栓２４は、ろ過水と濃縮水とが供給されるようになっている。
【００３４】
また、混合水栓２４のレバー２４Ａの左右方向の回転角度を調整することで、混合比を変えることができ、利用者は、使用用途、使用料金に応じて水質を適宜選択することができる。
【００３５】
一方、図２に示すように、第１の配管２０及び第２の配管２２には、各世帯ごとに、ろ過水と濃縮水との使用量を別々に計量する水道メータ３０、及び３２が設けられている。
【００３６】
また、浄水場１２から２元給水システム１０に供給される水道水の使用量を計量する水道メータ３４が設けられている。
【００３７】
ここで、水道水に対して、ろ過水と濃縮水との単位使用量当たりの使用料金は、以下の関係になるように設定される。
【００３８】
ろ過水＞水道水≧濃縮水
即ち、ろ過水は、コストをかけて高度浄水処理されているため、水道水よりも高く設定する。ただし、ペットボトル等によって市販されている飲料水よりも十分に安価（例えば、１００分の１程度）に設定することができる。
【００３９】
一方、濃縮水は、水質が水道水以下であるため、その使用料金は、水道水以下に設定する。
【００４０】
水道局は、水道メータ３４によって計量した水道水の使用量に基づいて２元給水システム１０の管理者、又は２元給水システム１０を利用している集合住宅の管理者（管理組合）に対して水道料金を徴収する。
【００４１】
一方、２元給水システム１０の管理者、又は集合住宅の管理者は、各世帯ごとに水道メータ３０、及び３２によって計量した使用量、及びろ過水と濃縮水別に設定された単位使用量当たりの使用料金に基づいて算出された使用料金を徴収する。
【００４２】
これにより、各世帯ごとに徴収される水道料金の合計は、水道局に支払う水道料金よりも高くすることができ、その差額は、浄水処理装置（ＲＯ膜モジュール）のメンテナンスに運用することができる。
【００４３】
尚、水道局は、各世帯ごとに設けられた水道メータ３０、及び３２によって計量した使用量の合計を水道料の使用量と見なして、各世帯ごとに水道料金を徴収するようにしてもよい。ただし、この場合には、２元給水システム１０の管理者、又は集合住宅の管理者は、水道メータ３０によって計量したろ過水の使用量に基づいて、各世帯ごとにろ過水の使用料金を別途徴収する。
【００４４】
＜浄水処理装置＞
図４は本発明に係る２元給水システム１０に適用される浄水処理装置４０の実施の形態を示す装置構成図である。
【００４５】
この浄水処理装置４０は、供給ポンプＰ１と、ｐＨ制御装置４１と、ＲＯ膜モジュール４２と、ろ過水貯留タンク４４と、濃縮水貯留タンク４６と、水位センサＬＳ１、ＬＳ２と、電気伝導度計ＥＣ１、ＥＣ２と、弁Ｍ１〜Ｍ４と、コントローラ４８と、ミネラル添加装置５０とから構成されている。
【００４６】
浄水場１２から供給される水道水は、弁Ｍ１、ｐＨ制御装置４１及び供給ポンプＰ１を介してＲＯ膜モジュール４２に加えられるとともに、弁Ｍ３を介して濃縮水貯留タンク４６に加えられる。
【００４７】
ｐＨ制御装置４１は、ＲＯ膜モジュール４２に供給する水道水のペーハー（ｐＨ）を制御するもので、例えば、カセイソーダを注入することにより水道水のｐＨが高く（アルカリ性が強く）なるように制御し、塩酸や硫酸を注入することによりｐＨが低く（酸性が強く）なるように制御する。
【００４８】
上記ｐＨ制御装置４１によりＲＯ膜モジュール４２に供給する水道水のｐＨを制御することにより、ろ過水（処理水）の残留塩素濃度を制御するようにしている。
【００４９】
図５は原水のｐＨと原水及び処理水の残留塩素濃度との関係を示すグラフである。同グラフに示すように、原水のｐＨが高いほど、処理水残留塩素濃度が低くなることが、実験結果によって確認された。
【００５０】
また、原水のｐＨが高いほど、処理水残留塩素濃度が低くなる理由としては、以下の理由が考えられる。
【００５１】
浄水場１２から供給される原水（水道水）には、水道水の消毒のために、塩素系薬剤が注入されている。塩素系薬剤が水に溶解した時にできる次亜塩素酸は、ｐＨに依存して、その存在状態が変化し、ｐＨが高くなるにつれて塩素ガス（Cl2）、次亜塩素酸（HClO）、次亜塩素酸イオン（ClO-）と存在状態が変化する。
【００５２】
ＲＯ膜モジュール４２では、次亜塩素酸イオン（ClO-）をより多く除去することができるため、ｐＨの高い水道水（次亜塩素酸イオン（ClO-）が多く含まれる水道水）ほど、処理水の残留塩素濃度が低くなることが考えられる。
【００５３】
弁Ｍ１を開き、供給ポンプＰ１を駆動（ＯＮ）することにより、水道水がＲＯ膜モジュール４２に圧送される。また、ＲＯ膜モジュール４２の排水管に設けられた弁Ｍ２の開度を調整することにより、ＲＯ膜モジュール４２に圧送される水道水の圧力（ろ過水の回収率）を調整することができるようになっている。
【００５４】
尚、この実施の形態のように、ＲＯ膜モジュール４２を使用する場合には、水道水の圧力を１ＭＰａ〜３ＭＰａにする。また、ＮＦ膜モジュール（ナノろ過膜モジュール）を使用する場合には、水道水の圧力を０．３５ＭＰａ〜２ＭＰａにする。
【００５５】
ＲＯ膜モジュール４２によって高度浄水処理されたろ過水は、ミネラル添加装置５０を経由してろ過水貯留タンク４４に貯留される。
【００５６】
ＲＯ膜モジュール４２は、２価のイオンまで除去することができるため、ミネラルも除去される。そこで、ミネラル添加装置５０は、カルシウム（Ca2+）、マグネシウム（Mg2+）をろ過水に添加し、バランスのよいミネラル水にする。尚、ナトリウムやカリウムも添加するようにしてもよい。これにより、人体に必要なミネラル分を補給することができるとともに、味のよい飲料水にすることができる。
【００５７】
一方、ＲＯ膜モジュール４２から排出された濃縮水は、弁Ｍ２を介して濃縮水貯留タンク４６に貯留される。
【００５８】
また、弁３を開くことにより、水道水を直接濃縮水貯留タンク４６に送水することができる。例えば、濃縮水が短時間に大量に使用される場合には、ＲＯ膜モジュール４２からの濃縮水のみでは、その需要に間に合わなくなるが、この場合には、弁３を開き、水道水を直接濃縮水貯留タンク４６に送水する。これにより、濃縮水貯留タンク４６を必要以上に大きくすることなく、濃縮水の大量使用に対応することができるようにしている。
【００５９】
更に、濃縮水の濃度が高くなりすぎた場合に、弁３を開くことで、濃縮水を水道水で希釈することができる。また、濃縮水の濃度が高くなりすぎた場合に、弁Ｍ４を開き、ろ過水によって濃縮水を希釈することもできるようになっている。
【００６０】
水位センサＬＳ１は、ろ過水貯留タンク４４に貯留されたろ過水の水位を計測し、その計測値をコントローラ４８に出力し、同様に、水位センサＬＳ２は、濃縮水貯留タンク４に貯留された濃縮水の水位を計測し、その計測値をコントローラ４８に出力する。
【００６１】
また、電気伝導度計ＥＣ１は、ろ過水貯留タンク４４に貯留されたろ過水の電気伝導度（水中の電解質の量）を計測し、その計測値をコントローラ４８に出力し、同様に、電気伝導度計ＥＣ２は、濃縮水貯留タンク４に貯留された濃縮水の電気伝導度を計測し、その計測値をコントローラ４８に出力する。尚、電気伝導度が高いほど、水中に電解質の量（不純物等）が多くなるため、電気伝導度計ＥＣ１，ＥＣ２からの計測値に基づいて水質を把握することができる。
【００６２】
コントローラ４８は、水位センサＬＳ１、ＬＳ２からの計測値、及び電気伝導度計ＥＣ１、ＥＣ２からの計測値に基づいて供給ポンプＰ１、及び弁Ｍ１〜Ｍ４を制御することにより、ろ過水貯留タンク４４に貯留されるろ過水の水量（水位）、濃縮水貯留タンク４６に貯留される濃縮水の水量（水位）、及び水質を制御する。尚、このコントローラ４８による浄水処理装置４０の運転制御の詳細については、後述する。
【００６３】
ろ過水貯留タンク４４に貯留されたろ過水は、供給ポンプＰ２によって加圧され、第１の配管２０を通して各世帯へ飲料水として配水され、また、濃縮水貯留タンク４６に貯留された濃縮水は、供給ポンプＰ３によって加圧され、第２の配管２２を通して各世帯へ生活用水として配水される（図２参照）。
【００６４】
＜２元給水システムの運転フロー＞
図６は図４に示した浄水処理装置４０の運転内容を示すフローチャートである。
【００６５】
コントローラ４８は、水位センサＬＳ１から入力する計測値に基づいてろ過水貯留タンク４４に貯留されたろ過水の水位が、予め設定された最低水位Ｌ１よりも低いか否かを判別する（ステップＳ１０）。
【００６６】
ろ過水の水位が最低水位Ｌ１以上である（Ｎｏ）と判別されると、コントローラ４８は、水位センサＬＳ２から入力する計測値に基づいて濃縮水貯留タンク４６に貯留された濃縮水の水位が、予め設定された最低水位Ｌ２よりも低いか否かを判別する（ステップＳ１２）。
【００６７】
濃縮水の水位も最低水位Ｌ２以上（Ｎｏ）と判別されると、コントローラ４８は、運転を停止状態に維持する。
【００６８】
ステップＳ１０において、ろ過水の水位が最低水位Ｌ１よりも低い（Ｙｅｓ）判別されると、コントローラ４８は、弁Ｍ１を開くとともに、弁Ｍ２を最大回収率の開度に開き（ステップＳ１４）、供給ポンプＰ１を駆動（ＯＮ）する（ステップＳ１６）。尚、この実施の形態では、ろ過水の最大回収率を５０％としている。
【００６９】
続いて、コントローラ４８は、電気伝導度計ＥＣ２から入力する計測値に基づいて濃縮水貯留タンク４６に貯留された濃縮水の電気伝導度が、予め設定された最大値Ｈ２（濃縮水の不純物の許容値）よりも低いか否かを判別する（ステップＳ１８）。
【００７０】
濃縮水の電気伝導度が最大値Ｈ２よりも低い（Ｙｅｓ）と判別されると、コントローラ４８は、濃縮水の水位が予め設定された最高水位Ｈ２よりも低いか否かを判別する（ステップＳ２０）。
【００７１】
濃縮水の水位が最高水位Ｈ２よりも低い（Ｙｅｓ）と判別されると、コントローラ４８は、ろ過水の水位が予め設定された最高水位Ｈ１よりも高いか否かを判別する（ステップＳ２２）。
【００７２】
ステップＳ２０において、濃縮水の水位が最高水位Ｈ２以上（Ｎｏ）と判別され、又はステップＳ２２において、ろ過水の水位が最高水位Ｈ１よりも高い（Ｙｅｓ）と判別されると、コントローラ４８は、供給ポンプＰ１の駆動を停止（ＯＦＦ）するとともに、弁Ｍ１及び弁Ｍ２を閉じる（ステップＳ２４、Ｓ２６）。これにより、２元給水システムの運転は停止させられる。
【００７３】
一方、ステップＳ２０において、濃縮水の水位が最高水位Ｈ２よりも低い（Ｙｅｓ）と判別され、かつステップＳ２２において、ろ過水の水位が最高水位Ｈ１以下（Ｎｏ）と判別されると、ステップＳ１４に戻り、ろ過水の最大回収率の運転が継続される。
【００７４】
ろ過水の最大回収率の運転中に、ステップＳ１８において、濃縮水の電気伝導度が最大値Ｈ２以上（Ｎｏ）と判別されると、コントローラ４８は、濃縮水の水位が最高水位Ｈ２よりも低いか否かを判別する（ステップＳ２８）。
【００７５】
ステップＳ２８において、濃縮水の水位が最高水位Ｈ２よりも低い（Ｙｅｓ）と判別されると、コントローラ４８は、弁Ｍ２を最小回収率の開度に調整し（ステップＳ３０）、ステップＳ１８に遷移させる。これにより、２元給水システムを最小回収率で運転する。
【００７６】
尚、この実施の形態では、ろ過水の最大回収率を１０％としている。従って、最小回収率の運転が継続されると、濃縮水貯留タンク４６に貯留された濃縮水の電気伝導度は徐々に低くなる。
【００７７】
一方、ステップＳ２８において、濃縮水の水位が最高水位Ｈ２以上（Ｎｏ）と判別されると、コントローラ４８は、ろ過水の水位が最低水位Ｌ１よりも高いか否かを判別する（ステップＳ３２）。
【００７８】
ろ過水の水位が最低水位Ｌ１以下（Ｎｏ）と判別されると、コントローラ４８は、ステップＳ１４に遷移させ、最大回収率の運転を継続させる。この場合、濃縮水は、最高水位Ｈ２以上となり、濃縮水貯留タンク４６からオーバーフローする場合もある。
【００７９】
ステップＳ３２において、ろ過水の水位が最低水位Ｌ１以上である（Ｙｅｓ）と判別されると、コントローラ４８は、ステップＳ２４に遷移させ、運転を停止させる。
【００８０】
一方、ステップＳ１０において、ろ過水の水位が最低水位Ｌ１以上である（Ｎｏ）と判別され、かつステップＳ１２において、濃縮水の水位が最低水位Ｌ２よりも低い（Ｙｅｓ）と判別されると、コントローラ４８は、ろ過水の水位が最高水位Ｈ１よりも低いか否かを判別する（ステップＳ３４）。
【００８１】
ろ過水の水位が最高水位Ｈ１よりも低い（Ｙｅｓ）と判別されると、コントローラ４８は、弁Ｍ２を最小回収率の開度に開き（ステップＳ３６）、供給ポンプＰ１を駆動（ＯＮ）する（ステップＳ３８）。即ち、ろ過水の水位は、最低水位Ｌ１以上になっているため、最小回収率で運転し、濃縮水の排出量が多くなるようにしている。
【００８２】
ろ過水の最小回収率の運転中に、ステップＳ３４において、ろ過水の水位が最高水位Ｈ１以上（Ｎｏ）と判別されると、コントローラ４８は、供給ポンプＰ１の駆動を停止（ＯＦＦ）するとともに、弁Ｍ１及び弁Ｍ２を閉じ（ステップＳ４０、Ｓ４２）、弁Ｍ３を開く（ステップＳ４４）。
【００８３】
弁Ｍ３を開くことにより、水道水が直接濃縮水貯留タンク４６に供給される。これにより、濃縮水貯留タンク４６に貯留される濃縮水の水位を上昇させることができるとともに、濃縮水を希釈することができる。
【００８４】
続いて、コントローラ４８は、濃縮水の水位が最高水位Ｈ２よりも高いか否かを判別する（ステップＳ４６）。そして、濃縮水の水位が最高水位Ｈ２以下（Ｎｏ）と判別されると、コントローラ４８は、ステップＳ３４に遷移させ、水道水の濃縮水貯留タンク４６への供給を継続させる。一方、濃縮水の水位が最高水位Ｈ２よりも高い（Ｙｅｓ）と判別されると、コントローラ４８は、ステップＳ３４に遷移させ、弁Ｍ３を閉じ、水道水の濃縮水貯留タンク４６への供給を停止する。
【００８５】
尚、この実施の形態では、ミネラル添加装置５０により、ろ過水にミネラル分を添加し、ろ過水の付加価値を高めるようにしたが、ミネラル添加装置５０を設置するか否かは、ろ過水の料金設定との関係で、適宜選択できるようにしてもよい。
【００８６】
また、本発明に係る２元給水システムに使用するろ過膜は、ＲＯ膜に限らず、ＮＦ膜等の他のろ過膜を使用してもよい。
【００８７】
更に、２元給水システムの運転方法は、この実施の形態の運転フローに示した方法に限定されず、要は、ろ過水と濃縮水とを過不足なく供給できるように運転する方法であれば、如何なる方法でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１は本発明に係る膜を用いた２元給水システムの概念図である。
【図２】図２は膜を用いた２元給水システムから供給される集合住宅でのろ過水と濃縮水の使用方法を示す図である。
【図３】図３はろ過水と濃縮水とを混合する混合水栓の一例を示す図である。
【図４】図４は本発明に係る膜を用いた２元給水システムに適用される浄水処理装置の実施の形態を示す装置構成図である。
【図５】図５は原水のｐＨと原水及び処理水の残留塩素濃度との関係を示すグラフである。
【図６】図６は図４に示した浄水処理装置の運転内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８９】
１０…膜を用いた２元給水システム、１２…浄水場、１４…水道本管、２０…第１の配管、２２…第２の配管、２４…混合水栓、３０、３２、３４…水道メータ、４０…浄水処理装置、４１…ｐＨ制御装置、４２…ＲＯ膜モジュール、４４…ろ過水貯留タンク、４６…濃縮水貯留タンク、４８…コントローラ、５０…ミネラル添加装置、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３…供給ポンプ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４…弁、ＬＳ１，ＬＳ２…水位センサ、ＥＣ１、ＥＣ２…電気伝導度計
【技術分野】
【０００１】
本発明は膜を用いた２元給水システムに係り、特に浄水場から水道本管で送水される水道水を更に処理する膜を用いた２元給水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オゾン処理と活性炭吸着とを組み合わせて原水を処理する高度浄水処理技術が知られているが、臭素酸の発生や原水中の有機物と塩素との反応による消毒副生成物（トリハロメタン類）の発生が懸念される。また、浄水場で処理された水道水は、老朽化した水道本管を通ることで再度汚染され、飲料水に適した水が得られない場合がある。
【０００３】
この種の水道水を浄化する方法の一つとして、逆浸透膜（以下、「ＲＯ膜」という）やナノろ過膜（以下、「ＮＦ膜」という）を用いてろ過処理する方法がある（特許文献１）。
【０００４】
ＲＯ膜やＮＦ膜は、水中の無機イオン、低分子の不純物を除去することができ、市販されている飲料水と同等の清水を得ることができる。
【特許文献１】特開２００７−１６７７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＲＯ膜やナノろ過膜によってろ過されるろ過水の回収率は、例えば５０％程度であり、分離された濃縮水は排出されるため、浄水場で処理された水道水が無駄になるという問題がある。
【０００６】
一方、ろ過水の回収率が高くなるように運転すると、ろ過膜への負荷が大きくなり、ろ過膜の寿命が短くなるという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、浄水場から供給される水道水を無駄にすることなく、かつ飲料水に適した水を利用者に安価に提供することができる膜を用いた２元給水システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために請求項１に係る膜を用いた２元給水システムは、集合住宅、オフィスビル等の所定の管理された施設内又はその近傍に設置され、浄水場から水道本管にて送水された水道水を取り込み、該水道水をろ過膜によってろ過水と濃縮水とに分離する浄水処理装置と、前記浄水処理装置によって処理されたろ過水を飲料水として前記施設に配水する第１の配水装置と、前記浄水処理装置によって処理された濃縮水を生活用水として前記施設に配水する第２の配水装置と、から構成されたことを特徴としている。
【０００９】
請求項１に係る膜を用いた２元給水システムによれば、浄水場から老朽化した水道本管にて送水された水道水であっても、その水道水を実際に使用する施設内、又は施設近傍に設置された浄水処理装置によってろ過水と濃縮水とに分離し、ろ過水は飲料水として供給し、濃縮水は生活用水として供給するようにしたため、水道水を無駄にすることがなく、また、飲料水に適した水（ろ過水）を、市販されている飲料水に比べて安価に提供することができる。
【００１０】
請求項２に示すように請求項１に記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記第１の配水装置から配水されたろ過水と前記第２の配水装置により配水された濃縮水とを任意の比率で混合可能な混合水栓を備えたことを特徴としている。
【００１１】
これにより、利用者は、用途に応じて水質を、飲料水（ろ過水）の水質から生活用水（濃縮水）の水質の範囲内で任意に変更することができる。
【００１２】
請求項３に示すように請求項１又は２に記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記施設内の戸別に、前記ろ過水と濃縮水との使用量を別々に計量する水道メータを設けたことを特徴としている。これにより、ろ過水の使用量と濃縮水の使用量に応じて水道料の徴収が可能になる。
【００１３】
請求項４に示すように請求項１から３のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記水道水とろ過水と濃縮水との単位使用量当たりの使用料金は、
ろ過水＞水道水≧濃縮水
の関係となるように設定されていることを特徴としている。
【００１４】
即ち、ろ過水の使用料金は、水道水よりも高いが、市販の飲料水よりも十分に安価に設定することができる。一方、濃縮水の使用料金は、水道水以下とすることができる。
【００１５】
請求項５に示すように請求項１から４のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記浄水処理装置に使用されるろ過膜は、逆浸透膜又はナノろ過膜であることを特徴としている。
【００１６】
請求項６に示すように請求項１から５のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記浄水処理装置は、前記ろ過膜に供給する水道水のペーハー（ｐＨ）を制御するｐＨ制御手段を備え、前記ろ過水に含まれる残留塩素濃度を制御することを特徴としている。
【００１７】
請求項７に示すように請求項１から６のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記浄水処理装置によって軟水化されたろ過水に、ミネラル分を添加するミネラル添加手段を更に設けたことを特徴としている。これにより、人体に必要なミネラル分を補給することができるとともに、味の良い飲料水にすることができる。
【００１８】
請求項８に示すように請求項１から７のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記浄水処理装置は、前記浄水場から送水される水道水を加圧する供給ポンプと、前記加圧された水道水を分離するためのろ過膜を備えた分離手段と、前記分離されたろ過水を貯留するろ過水貯留タンクと、前記分離された濃縮水を貯留する濃縮水貯留タンクと、前記ろ過水貯留タンク内のろ過水の水位を計測する第１の水位センサと、前記濃縮水貯留タンク内の濃縮水の水位を計測する第２の水位センサと、前記供給ポンプの前段に配設された第１の弁と、前記分離手段と濃縮水貯留タンクとの間の配管に配設され、該分離手段によって分離されるろ過水の回収率を可変にするための第２の弁と、前記第１、第２の水位センサの計測値に基づいて前記供給ポンプの駆動及び前記第１、第２の弁の開閉を制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１９】
これにより、施設全体で使用されるろ過水と濃縮水の使用量、及びその比率に合わせてろ過水と濃縮水を供給できるようにしている。
【００２０】
請求項９に示すように請求項８に記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記浄水場から送水される水道水を前記濃縮水貯留タンクに直接供給する配管に配設された第３の弁を更に備え、前記制御手段は、前記第１、第２の水位センサの計測値に基づいて前記供給ポンプの駆動、及び前記第１、第２、第３の弁の開閉を制御することを特徴としている。
【００２１】
これにより、濃縮水が短時間に大量に使用される場合であっても、濃縮水貯留タンクを必要以上に大きくすることなく対応できるようにしている。
【００２２】
請求項１０に示すように請求項８又は９に記載の膜を用いた２元給水システムにおいて、前記濃縮水貯留タンク内の濃縮水の電気伝導度を計測する電気伝導度計を更に備え、前記制御手段は、前記第１、第２の水位センサの計測値、前記電気伝導度計の計測値に基づいて前記供給ポンプの駆動、及び前記第１、第２の弁の開閉を制御することを特徴としている。これにより、濃縮水貯留タンク内の濃縮水の電気伝導度（水質）を、生活用水として使用可能な最小限のレベルに維持することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、浄水場から老朽化した水道本管にて送水された水道水であっても、ユースポイント付近に設置された浄水処理装置によってろ過水と濃縮水とに分離し、ろ過水は飲料水として供給し、濃縮水は生活用水として供給するようにしたため、浄水場から供給される水道水を無駄にすることなく、かつ飲料水に適した水を利用者に安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面に従って本発明に係る膜を用いた２元給水システムの好ましい実施の形態について説明する。
【００２５】
＜システムの概念＞
図１は本発明に係る膜を用いた２元給水システムの概念図である。
【００２６】
この膜を用いた２元給水システム（以下、「２元給水システム」という）１０は、マンション、団地等の集合住宅、オフィスビル、大規模なコミュニティ施設等の所定の管理された施設内又はその近傍（ユースポイント付近）に設置され、浄水場１２から水道本管１４を通して送水された水道水を、ろ過膜モジュール（この実施の形態では、ＲＯ膜モジュール（逆浸透膜モジュール））にてろ過水と濃縮水とに分離し、高度浄水処理されたろ過水は、飲料水として供給し、ＲＯ膜モジュールから排出された濃縮水は、生活用水（洗濯、風呂、トイレ等で使用する水）として供給する。
【００２７】
これにより、浄水場１２から供給される水道水に不純物が含まれ、また、長距離にわたって埋設されている水道本管１４の老朽化によって水道水が再度汚染され、飲料に適した水道水が得られない場合であっても、ユースポイント付近に設置された２元給水システム１０によって水道水を高度浄水処理することにより、飲料に適したろ過水（飲料水）と、濃縮水（生活用水）とを供給することができる。
【００２８】
尚、ＲＯ膜モジュールによって膜ろ過されたろ過水は、市販されている飲料水と同等の水質となる。
【００２９】
また、ろ過水の使用量は、濃縮水の使用量に比べて非常に少ないことが予想されるため、ろ過水の回収率は低くする。これによれば、濃縮水中の不純物の濃度が水道水に比べて大幅に増加せず、誤って飲用しても支障がないようにすることができる。また、ろ過水の回収率を低くして２元給水システム１０を運転すると、ＲＯ膜への負荷が小さくなり、ＲＯ膜の寿命を延ばすことができる。
【００３０】
＜水道使用方法＞
図２は上記２元給水システム１０から供給される集合住宅でのろ過水と濃縮水の使用方法を示す図である。
【００３１】
２元給水システム１０によって高度浄水処理されたろ過水は、第１の配管２０を通して集合住宅の各世帯ごとに配水され、同様に濃縮水は、第２の配管２２を通して集合住宅の各世帯ごとに配水される。
【００３２】
ろ過水及び濃縮水は、風呂、洗濯、トイレ等において、別々に使用することができるとともに、ろ過水と濃縮水とを混合して使用することができる。
【００３３】
ろ過水と濃縮水とを混合して使用する場合には、図３に示すような混合水栓２４を使用する。混合水栓は、通常、水道水と給湯器からの湯水とが供給されるようになっているが、この混合水栓２４は、ろ過水と濃縮水とが供給されるようになっている。
【００３４】
また、混合水栓２４のレバー２４Ａの左右方向の回転角度を調整することで、混合比を変えることができ、利用者は、使用用途、使用料金に応じて水質を適宜選択することができる。
【００３５】
一方、図２に示すように、第１の配管２０及び第２の配管２２には、各世帯ごとに、ろ過水と濃縮水との使用量を別々に計量する水道メータ３０、及び３２が設けられている。
【００３６】
また、浄水場１２から２元給水システム１０に供給される水道水の使用量を計量する水道メータ３４が設けられている。
【００３７】
ここで、水道水に対して、ろ過水と濃縮水との単位使用量当たりの使用料金は、以下の関係になるように設定される。
【００３８】
ろ過水＞水道水≧濃縮水
即ち、ろ過水は、コストをかけて高度浄水処理されているため、水道水よりも高く設定する。ただし、ペットボトル等によって市販されている飲料水よりも十分に安価（例えば、１００分の１程度）に設定することができる。
【００３９】
一方、濃縮水は、水質が水道水以下であるため、その使用料金は、水道水以下に設定する。
【００４０】
水道局は、水道メータ３４によって計量した水道水の使用量に基づいて２元給水システム１０の管理者、又は２元給水システム１０を利用している集合住宅の管理者（管理組合）に対して水道料金を徴収する。
【００４１】
一方、２元給水システム１０の管理者、又は集合住宅の管理者は、各世帯ごとに水道メータ３０、及び３２によって計量した使用量、及びろ過水と濃縮水別に設定された単位使用量当たりの使用料金に基づいて算出された使用料金を徴収する。
【００４２】
これにより、各世帯ごとに徴収される水道料金の合計は、水道局に支払う水道料金よりも高くすることができ、その差額は、浄水処理装置（ＲＯ膜モジュール）のメンテナンスに運用することができる。
【００４３】
尚、水道局は、各世帯ごとに設けられた水道メータ３０、及び３２によって計量した使用量の合計を水道料の使用量と見なして、各世帯ごとに水道料金を徴収するようにしてもよい。ただし、この場合には、２元給水システム１０の管理者、又は集合住宅の管理者は、水道メータ３０によって計量したろ過水の使用量に基づいて、各世帯ごとにろ過水の使用料金を別途徴収する。
【００４４】
＜浄水処理装置＞
図４は本発明に係る２元給水システム１０に適用される浄水処理装置４０の実施の形態を示す装置構成図である。
【００４５】
この浄水処理装置４０は、供給ポンプＰ１と、ｐＨ制御装置４１と、ＲＯ膜モジュール４２と、ろ過水貯留タンク４４と、濃縮水貯留タンク４６と、水位センサＬＳ１、ＬＳ２と、電気伝導度計ＥＣ１、ＥＣ２と、弁Ｍ１〜Ｍ４と、コントローラ４８と、ミネラル添加装置５０とから構成されている。
【００４６】
浄水場１２から供給される水道水は、弁Ｍ１、ｐＨ制御装置４１及び供給ポンプＰ１を介してＲＯ膜モジュール４２に加えられるとともに、弁Ｍ３を介して濃縮水貯留タンク４６に加えられる。
【００４７】
ｐＨ制御装置４１は、ＲＯ膜モジュール４２に供給する水道水のペーハー（ｐＨ）を制御するもので、例えば、カセイソーダを注入することにより水道水のｐＨが高く（アルカリ性が強く）なるように制御し、塩酸や硫酸を注入することによりｐＨが低く（酸性が強く）なるように制御する。
【００４８】
上記ｐＨ制御装置４１によりＲＯ膜モジュール４２に供給する水道水のｐＨを制御することにより、ろ過水（処理水）の残留塩素濃度を制御するようにしている。
【００４９】
図５は原水のｐＨと原水及び処理水の残留塩素濃度との関係を示すグラフである。同グラフに示すように、原水のｐＨが高いほど、処理水残留塩素濃度が低くなることが、実験結果によって確認された。
【００５０】
また、原水のｐＨが高いほど、処理水残留塩素濃度が低くなる理由としては、以下の理由が考えられる。
【００５１】
浄水場１２から供給される原水（水道水）には、水道水の消毒のために、塩素系薬剤が注入されている。塩素系薬剤が水に溶解した時にできる次亜塩素酸は、ｐＨに依存して、その存在状態が変化し、ｐＨが高くなるにつれて塩素ガス（Cl2）、次亜塩素酸（HClO）、次亜塩素酸イオン（ClO-）と存在状態が変化する。
【００５２】
ＲＯ膜モジュール４２では、次亜塩素酸イオン（ClO-）をより多く除去することができるため、ｐＨの高い水道水（次亜塩素酸イオン（ClO-）が多く含まれる水道水）ほど、処理水の残留塩素濃度が低くなることが考えられる。
【００５３】
弁Ｍ１を開き、供給ポンプＰ１を駆動（ＯＮ）することにより、水道水がＲＯ膜モジュール４２に圧送される。また、ＲＯ膜モジュール４２の排水管に設けられた弁Ｍ２の開度を調整することにより、ＲＯ膜モジュール４２に圧送される水道水の圧力（ろ過水の回収率）を調整することができるようになっている。
【００５４】
尚、この実施の形態のように、ＲＯ膜モジュール４２を使用する場合には、水道水の圧力を１ＭＰａ〜３ＭＰａにする。また、ＮＦ膜モジュール（ナノろ過膜モジュール）を使用する場合には、水道水の圧力を０．３５ＭＰａ〜２ＭＰａにする。
【００５５】
ＲＯ膜モジュール４２によって高度浄水処理されたろ過水は、ミネラル添加装置５０を経由してろ過水貯留タンク４４に貯留される。
【００５６】
ＲＯ膜モジュール４２は、２価のイオンまで除去することができるため、ミネラルも除去される。そこで、ミネラル添加装置５０は、カルシウム（Ca2+）、マグネシウム（Mg2+）をろ過水に添加し、バランスのよいミネラル水にする。尚、ナトリウムやカリウムも添加するようにしてもよい。これにより、人体に必要なミネラル分を補給することができるとともに、味のよい飲料水にすることができる。
【００５７】
一方、ＲＯ膜モジュール４２から排出された濃縮水は、弁Ｍ２を介して濃縮水貯留タンク４６に貯留される。
【００５８】
また、弁３を開くことにより、水道水を直接濃縮水貯留タンク４６に送水することができる。例えば、濃縮水が短時間に大量に使用される場合には、ＲＯ膜モジュール４２からの濃縮水のみでは、その需要に間に合わなくなるが、この場合には、弁３を開き、水道水を直接濃縮水貯留タンク４６に送水する。これにより、濃縮水貯留タンク４６を必要以上に大きくすることなく、濃縮水の大量使用に対応することができるようにしている。
【００５９】
更に、濃縮水の濃度が高くなりすぎた場合に、弁３を開くことで、濃縮水を水道水で希釈することができる。また、濃縮水の濃度が高くなりすぎた場合に、弁Ｍ４を開き、ろ過水によって濃縮水を希釈することもできるようになっている。
【００６０】
水位センサＬＳ１は、ろ過水貯留タンク４４に貯留されたろ過水の水位を計測し、その計測値をコントローラ４８に出力し、同様に、水位センサＬＳ２は、濃縮水貯留タンク４に貯留された濃縮水の水位を計測し、その計測値をコントローラ４８に出力する。
【００６１】
また、電気伝導度計ＥＣ１は、ろ過水貯留タンク４４に貯留されたろ過水の電気伝導度（水中の電解質の量）を計測し、その計測値をコントローラ４８に出力し、同様に、電気伝導度計ＥＣ２は、濃縮水貯留タンク４に貯留された濃縮水の電気伝導度を計測し、その計測値をコントローラ４８に出力する。尚、電気伝導度が高いほど、水中に電解質の量（不純物等）が多くなるため、電気伝導度計ＥＣ１，ＥＣ２からの計測値に基づいて水質を把握することができる。
【００６２】
コントローラ４８は、水位センサＬＳ１、ＬＳ２からの計測値、及び電気伝導度計ＥＣ１、ＥＣ２からの計測値に基づいて供給ポンプＰ１、及び弁Ｍ１〜Ｍ４を制御することにより、ろ過水貯留タンク４４に貯留されるろ過水の水量（水位）、濃縮水貯留タンク４６に貯留される濃縮水の水量（水位）、及び水質を制御する。尚、このコントローラ４８による浄水処理装置４０の運転制御の詳細については、後述する。
【００６３】
ろ過水貯留タンク４４に貯留されたろ過水は、供給ポンプＰ２によって加圧され、第１の配管２０を通して各世帯へ飲料水として配水され、また、濃縮水貯留タンク４６に貯留された濃縮水は、供給ポンプＰ３によって加圧され、第２の配管２２を通して各世帯へ生活用水として配水される（図２参照）。
【００６４】
＜２元給水システムの運転フロー＞
図６は図４に示した浄水処理装置４０の運転内容を示すフローチャートである。
【００６５】
コントローラ４８は、水位センサＬＳ１から入力する計測値に基づいてろ過水貯留タンク４４に貯留されたろ過水の水位が、予め設定された最低水位Ｌ１よりも低いか否かを判別する（ステップＳ１０）。
【００６６】
ろ過水の水位が最低水位Ｌ１以上である（Ｎｏ）と判別されると、コントローラ４８は、水位センサＬＳ２から入力する計測値に基づいて濃縮水貯留タンク４６に貯留された濃縮水の水位が、予め設定された最低水位Ｌ２よりも低いか否かを判別する（ステップＳ１２）。
【００６７】
濃縮水の水位も最低水位Ｌ２以上（Ｎｏ）と判別されると、コントローラ４８は、運転を停止状態に維持する。
【００６８】
ステップＳ１０において、ろ過水の水位が最低水位Ｌ１よりも低い（Ｙｅｓ）判別されると、コントローラ４８は、弁Ｍ１を開くとともに、弁Ｍ２を最大回収率の開度に開き（ステップＳ１４）、供給ポンプＰ１を駆動（ＯＮ）する（ステップＳ１６）。尚、この実施の形態では、ろ過水の最大回収率を５０％としている。
【００６９】
続いて、コントローラ４８は、電気伝導度計ＥＣ２から入力する計測値に基づいて濃縮水貯留タンク４６に貯留された濃縮水の電気伝導度が、予め設定された最大値Ｈ２（濃縮水の不純物の許容値）よりも低いか否かを判別する（ステップＳ１８）。
【００７０】
濃縮水の電気伝導度が最大値Ｈ２よりも低い（Ｙｅｓ）と判別されると、コントローラ４８は、濃縮水の水位が予め設定された最高水位Ｈ２よりも低いか否かを判別する（ステップＳ２０）。
【００７１】
濃縮水の水位が最高水位Ｈ２よりも低い（Ｙｅｓ）と判別されると、コントローラ４８は、ろ過水の水位が予め設定された最高水位Ｈ１よりも高いか否かを判別する（ステップＳ２２）。
【００７２】
ステップＳ２０において、濃縮水の水位が最高水位Ｈ２以上（Ｎｏ）と判別され、又はステップＳ２２において、ろ過水の水位が最高水位Ｈ１よりも高い（Ｙｅｓ）と判別されると、コントローラ４８は、供給ポンプＰ１の駆動を停止（ＯＦＦ）するとともに、弁Ｍ１及び弁Ｍ２を閉じる（ステップＳ２４、Ｓ２６）。これにより、２元給水システムの運転は停止させられる。
【００７３】
一方、ステップＳ２０において、濃縮水の水位が最高水位Ｈ２よりも低い（Ｙｅｓ）と判別され、かつステップＳ２２において、ろ過水の水位が最高水位Ｈ１以下（Ｎｏ）と判別されると、ステップＳ１４に戻り、ろ過水の最大回収率の運転が継続される。
【００７４】
ろ過水の最大回収率の運転中に、ステップＳ１８において、濃縮水の電気伝導度が最大値Ｈ２以上（Ｎｏ）と判別されると、コントローラ４８は、濃縮水の水位が最高水位Ｈ２よりも低いか否かを判別する（ステップＳ２８）。
【００７５】
ステップＳ２８において、濃縮水の水位が最高水位Ｈ２よりも低い（Ｙｅｓ）と判別されると、コントローラ４８は、弁Ｍ２を最小回収率の開度に調整し（ステップＳ３０）、ステップＳ１８に遷移させる。これにより、２元給水システムを最小回収率で運転する。
【００７６】
尚、この実施の形態では、ろ過水の最大回収率を１０％としている。従って、最小回収率の運転が継続されると、濃縮水貯留タンク４６に貯留された濃縮水の電気伝導度は徐々に低くなる。
【００７７】
一方、ステップＳ２８において、濃縮水の水位が最高水位Ｈ２以上（Ｎｏ）と判別されると、コントローラ４８は、ろ過水の水位が最低水位Ｌ１よりも高いか否かを判別する（ステップＳ３２）。
【００７８】
ろ過水の水位が最低水位Ｌ１以下（Ｎｏ）と判別されると、コントローラ４８は、ステップＳ１４に遷移させ、最大回収率の運転を継続させる。この場合、濃縮水は、最高水位Ｈ２以上となり、濃縮水貯留タンク４６からオーバーフローする場合もある。
【００７９】
ステップＳ３２において、ろ過水の水位が最低水位Ｌ１以上である（Ｙｅｓ）と判別されると、コントローラ４８は、ステップＳ２４に遷移させ、運転を停止させる。
【００８０】
一方、ステップＳ１０において、ろ過水の水位が最低水位Ｌ１以上である（Ｎｏ）と判別され、かつステップＳ１２において、濃縮水の水位が最低水位Ｌ２よりも低い（Ｙｅｓ）と判別されると、コントローラ４８は、ろ過水の水位が最高水位Ｈ１よりも低いか否かを判別する（ステップＳ３４）。
【００８１】
ろ過水の水位が最高水位Ｈ１よりも低い（Ｙｅｓ）と判別されると、コントローラ４８は、弁Ｍ２を最小回収率の開度に開き（ステップＳ３６）、供給ポンプＰ１を駆動（ＯＮ）する（ステップＳ３８）。即ち、ろ過水の水位は、最低水位Ｌ１以上になっているため、最小回収率で運転し、濃縮水の排出量が多くなるようにしている。
【００８２】
ろ過水の最小回収率の運転中に、ステップＳ３４において、ろ過水の水位が最高水位Ｈ１以上（Ｎｏ）と判別されると、コントローラ４８は、供給ポンプＰ１の駆動を停止（ＯＦＦ）するとともに、弁Ｍ１及び弁Ｍ２を閉じ（ステップＳ４０、Ｓ４２）、弁Ｍ３を開く（ステップＳ４４）。
【００８３】
弁Ｍ３を開くことにより、水道水が直接濃縮水貯留タンク４６に供給される。これにより、濃縮水貯留タンク４６に貯留される濃縮水の水位を上昇させることができるとともに、濃縮水を希釈することができる。
【００８４】
続いて、コントローラ４８は、濃縮水の水位が最高水位Ｈ２よりも高いか否かを判別する（ステップＳ４６）。そして、濃縮水の水位が最高水位Ｈ２以下（Ｎｏ）と判別されると、コントローラ４８は、ステップＳ３４に遷移させ、水道水の濃縮水貯留タンク４６への供給を継続させる。一方、濃縮水の水位が最高水位Ｈ２よりも高い（Ｙｅｓ）と判別されると、コントローラ４８は、ステップＳ３４に遷移させ、弁Ｍ３を閉じ、水道水の濃縮水貯留タンク４６への供給を停止する。
【００８５】
尚、この実施の形態では、ミネラル添加装置５０により、ろ過水にミネラル分を添加し、ろ過水の付加価値を高めるようにしたが、ミネラル添加装置５０を設置するか否かは、ろ過水の料金設定との関係で、適宜選択できるようにしてもよい。
【００８６】
また、本発明に係る２元給水システムに使用するろ過膜は、ＲＯ膜に限らず、ＮＦ膜等の他のろ過膜を使用してもよい。
【００８７】
更に、２元給水システムの運転方法は、この実施の形態の運転フローに示した方法に限定されず、要は、ろ過水と濃縮水とを過不足なく供給できるように運転する方法であれば、如何なる方法でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１は本発明に係る膜を用いた２元給水システムの概念図である。
【図２】図２は膜を用いた２元給水システムから供給される集合住宅でのろ過水と濃縮水の使用方法を示す図である。
【図３】図３はろ過水と濃縮水とを混合する混合水栓の一例を示す図である。
【図４】図４は本発明に係る膜を用いた２元給水システムに適用される浄水処理装置の実施の形態を示す装置構成図である。
【図５】図５は原水のｐＨと原水及び処理水の残留塩素濃度との関係を示すグラフである。
【図６】図６は図４に示した浄水処理装置の運転内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８９】
１０…膜を用いた２元給水システム、１２…浄水場、１４…水道本管、２０…第１の配管、２２…第２の配管、２４…混合水栓、３０、３２、３４…水道メータ、４０…浄水処理装置、４１…ｐＨ制御装置、４２…ＲＯ膜モジュール、４４…ろ過水貯留タンク、４６…濃縮水貯留タンク、４８…コントローラ、５０…ミネラル添加装置、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３…供給ポンプ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４…弁、ＬＳ１，ＬＳ２…水位センサ、ＥＣ１、ＥＣ２…電気伝導度計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集合住宅、オフィスビル等の所定の管理された施設内又はその近傍に設置され、浄水場から水道本管にて送水された水道水を取り込み、該水道水をろ過膜によってろ過水と濃縮水とに分離する浄水処理装置と、
前記浄水処理装置によって処理されたろ過水を飲料水として前記施設に配水する第１の配水装置と、
前記浄水処理装置によって処理された濃縮水を生活用水として前記施設に配水する第２の配水装置と、
から構成されたことを特徴とする膜を用いた２元給水システム。
【請求項２】
前記第１の配水装置から配水されたろ過水と前記第２の配水装置により配水された濃縮水とを任意の比率で混合可能な混合水栓を備えたことを特徴とする請求項１に記載の膜を用いた２元給水システム。
【請求項３】
前記施設内の戸別に、前記ろ過水と濃縮水との使用量を別々に計量する水道メータを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の膜を用いた２元給水システム。
【請求項４】
前記水道水とろ過水と濃縮水との単位使用量当たりの使用料金は、
ろ過水＞水道水≧濃縮水
の関係となるように設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システム。
【請求項５】
前記浄水処理装置に使用されるろ過膜は、逆浸透膜又はナノろ過膜であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システム。
【請求項６】
前記浄水処理装置は、前記ろ過膜に供給する水道水のペーハー（ｐＨ）を制御するｐＨ制御手段を備え、前記ろ過水に含まれる残留塩素濃度を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システム。
【請求項７】
前記浄水処理装置によって軟水化されたろ過水に、ミネラル分を添加するミネラル添加手段を更に設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システム。
【請求項８】
前記浄水処理装置は、
前記浄水場から送水される水道水を加圧する供給ポンプと、
前記加圧された水道水を分離するためのろ過膜を備えた分離手段と、
前記分離されたろ過水を貯留するろ過水貯留タンクと、
前記分離された濃縮水を貯留する濃縮水貯留タンクと、
前記ろ過水貯留タンク内のろ過水の水位を計測する第１の水位センサと、
前記濃縮水貯留タンク内の濃縮水の水位を計測する第２の水位センサと、
前記供給ポンプの前段に配設された第１の弁と、
前記分離手段と濃縮水貯留タンクとの間の配管に配設され、該分離手段によって分離されるろ過水の回収率を可変にするための第２の弁と、
前記第１、第２の水位センサの計測値に基づいて前記供給ポンプの駆動及び前記第１、第２の弁の開閉を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システム。
【請求項９】
前記浄水場から送水される水道水を前記濃縮水貯留タンクに直接供給する配管に配設された第３の弁を更に備え、
前記制御手段は、前記第１、第２の水位センサの計測値に基づいて前記供給ポンプの駆動、及び前記第１、第２、第３の弁の開閉を制御することを特徴とする請求項８に記載の膜を用いた２元給水システム。
【請求項１０】
前記濃縮水貯留タンク内の濃縮水の電気伝導度を計測する電気伝導度計を更に備え、
前記制御手段は、前記第１、第２の水位センサの計測値、前記電気伝導度計の計測値に基づいて前記供給ポンプの駆動、及び前記第１、第２の弁の開閉を制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の膜を用いた２元給水システム。
【請求項１】
集合住宅、オフィスビル等の所定の管理された施設内又はその近傍に設置され、浄水場から水道本管にて送水された水道水を取り込み、該水道水をろ過膜によってろ過水と濃縮水とに分離する浄水処理装置と、
前記浄水処理装置によって処理されたろ過水を飲料水として前記施設に配水する第１の配水装置と、
前記浄水処理装置によって処理された濃縮水を生活用水として前記施設に配水する第２の配水装置と、
から構成されたことを特徴とする膜を用いた２元給水システム。
【請求項２】
前記第１の配水装置から配水されたろ過水と前記第２の配水装置により配水された濃縮水とを任意の比率で混合可能な混合水栓を備えたことを特徴とする請求項１に記載の膜を用いた２元給水システム。
【請求項３】
前記施設内の戸別に、前記ろ過水と濃縮水との使用量を別々に計量する水道メータを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の膜を用いた２元給水システム。
【請求項４】
前記水道水とろ過水と濃縮水との単位使用量当たりの使用料金は、
ろ過水＞水道水≧濃縮水
の関係となるように設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システム。
【請求項５】
前記浄水処理装置に使用されるろ過膜は、逆浸透膜又はナノろ過膜であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システム。
【請求項６】
前記浄水処理装置は、前記ろ過膜に供給する水道水のペーハー（ｐＨ）を制御するｐＨ制御手段を備え、前記ろ過水に含まれる残留塩素濃度を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システム。
【請求項７】
前記浄水処理装置によって軟水化されたろ過水に、ミネラル分を添加するミネラル添加手段を更に設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システム。
【請求項８】
前記浄水処理装置は、
前記浄水場から送水される水道水を加圧する供給ポンプと、
前記加圧された水道水を分離するためのろ過膜を備えた分離手段と、
前記分離されたろ過水を貯留するろ過水貯留タンクと、
前記分離された濃縮水を貯留する濃縮水貯留タンクと、
前記ろ過水貯留タンク内のろ過水の水位を計測する第１の水位センサと、
前記濃縮水貯留タンク内の濃縮水の水位を計測する第２の水位センサと、
前記供給ポンプの前段に配設された第１の弁と、
前記分離手段と濃縮水貯留タンクとの間の配管に配設され、該分離手段によって分離されるろ過水の回収率を可変にするための第２の弁と、
前記第１、第２の水位センサの計測値に基づいて前記供給ポンプの駆動及び前記第１、第２の弁の開閉を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の膜を用いた２元給水システム。
【請求項９】
前記浄水場から送水される水道水を前記濃縮水貯留タンクに直接供給する配管に配設された第３の弁を更に備え、
前記制御手段は、前記第１、第２の水位センサの計測値に基づいて前記供給ポンプの駆動、及び前記第１、第２、第３の弁の開閉を制御することを特徴とする請求項８に記載の膜を用いた２元給水システム。
【請求項１０】
前記濃縮水貯留タンク内の濃縮水の電気伝導度を計測する電気伝導度計を更に備え、
前記制御手段は、前記第１、第２の水位センサの計測値、前記電気伝導度計の計測値に基づいて前記供給ポンプの駆動、及び前記第１、第２の弁の開閉を制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の膜を用いた２元給水システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−７４２７９（Ｐ２００９−７４２７９Ａ）
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４２８３５（Ｐ２００７−２４２８３５）
【出願日】平成１９年９月１９日（２００７．９．１９）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【出願人】（３９００１４０７４）前澤工業株式会社 (134)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１９日（２００７．９．１９）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【出願人】（３９００１４０７４）前澤工業株式会社 (134)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]