特許 6141610 水処理装置の運転方法、及び飲用水を製造する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6141610

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年6月7日

(54)【発明の名称】水処理装置の運転方法、及び飲用水を製造する方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20060101AFI20170529BHJP

   B01D 65/06 20060101ALI20170529BHJP

   B01D 61/58 20060101ALI20170529BHJP

   B01D 61/04 20060101ALI20170529BHJP

   B01D 61/12 20060101ALI20170529BHJP

   C02F 1/70 20060101ALI20170529BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/44 A

   B01D65/06

   B01D61/58

   B01D61/04

   B01D61/12

   C02F1/70 Z

【請求項の数】17

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-197909(P2012-197909)

(22)【出願日】2012年9月7日

(65)【公開番号】特開2014-50810(P2014-50810A)

(43)【公開日】2014年3月20日

【審査請求日】2015年9月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000033

【氏名又は名称】旭化成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100133307

【弁理士】

【氏名又は名称】西本 博之

(72)【発明者】

【氏名】浪間 哲夫

(72)【発明者】

【氏名】藤岡 利幸

【審査官】 河野 隆一朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３０７０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４２０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０４７０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３１１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０９９６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１２０９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２７２１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０２２８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０１８４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−１６５２０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５５−０８４５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１２６７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１０５５７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

Ｂ０１Ｄ ６１／００ − ７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｃ０２Ｆ ３／１２

Ｃ０２Ｆ １／７０ − １／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

飲用水を製造する水処理装置の運転方法であって、
前記飲用水を装置外へ提供しない通常時の待機状態と、上水道が使用できない非常時において前記飲用水を製造し装置外へ提供する給水状態と、を有し、
前記待機状態は、循環運転工程を含み、
前記循環運転工程は、
原水槽に貯留された被処理水を昇圧する昇圧工程と、
前記昇圧工程で昇圧された前記被処理水を、ＲＯ膜を用いて処理する逆浸透膜処理工程と、
前記ＲＯ膜を透過した処理水である前記飲用水を前記原水槽へ返送する処理水返送工程と、
ＲＯ膜濃縮水を前記原水槽へ返送する濃縮水返送工程と、
を備え、
前記給水状態は、飲用水を製造し提供する工程を含み、
前記飲用水を製造し提供する工程は、
前記原水槽に貯留された被処理水を昇圧する昇圧工程と、
前記昇圧工程で昇圧された前記被処理水を、前記ＲＯ膜を用いて処理する逆浸透膜処理工程と、
前記ＲＯ膜を透過した前記処理水を前記飲用水として装置外へ給水する工程と、
を備える水処理装置の運転方法。

【請求項2】

前記待機状態は、前記循環運転工程を実行する前に実行される他の工程を含む請求項１に記載の水処理装置の運転方法。

【請求項3】

前記処理水返送工程では、前記処理水に次亜塩素酸を注入し、前記次亜塩素酸が注入された前記処理水を返送し、
前記被処理水を前記ＲＯ膜に供給する前に、当該被処理水に還元剤を注入する還元剤注入工程を更に備える請求項１又は２に記載の水処理装置の運転方法。

【請求項4】

前記処理水返送工程では、前記処理水に次亜塩素酸を注入し、前記次亜塩素酸が注入された前記処理水を返送し、
前記原水槽に貯留された被処理水を昇圧する前に前記被処理水に還元剤を注入する還元剤注入工程を更に備える請求項１〜３の何れか一項に記載の水処理装置の運転方法。

【請求項5】

前記昇圧工程の前に実行され、前記被処理水中の不純物を分離する濾過工程を更に備える請求項１〜４の何れか一項に記載の水処理装置の運転方法。

【請求項6】

前記処理水返送工程による前記処理水の前記原水槽への返送を停止し、前記処理水を前記濾過工程で使用された濾過器に供給して、当該濾過器の逆流洗浄を行う逆洗工程を更に備える請求項５に記載の水処理装置の運転方法。

【請求項7】

検査された前記被処理水を前記原水槽に返送する被処理水の水質検査工程を更に備える請求項１〜６の何れか一項に記載の水処理装置の運転方法。

【請求項8】

前記処理水の一部を分流し、分流された当該処理水を流通させながら水質を検査し、検査された前記処理水を処理水槽に返送する処理水の水質検査工程を更に備える請求項１〜７の何れか一項に記載の水処理装置の運転方法。

【請求項9】

前記循環運転工程の実行中に、前記飲用水を製造し提供する必要が生じた場合には、
前記処理水返送工程による前記処理水の返送を停止すると共に、前記濃縮水返送工程による前記濃縮水の返送を停止し、
前記処理水を装置外へ排出せずに前記原水の前記原水槽への受入れを開始し、
前記飲用水を製造し提供する工程に移行する請求項１〜８の何れか一項に記載の水処理装置の運転方法。

【請求項10】

前記循環運転工程の実行中に、前記飲用水を製造し提供する必要が生じた場合には、
前記処理水返送工程による前記処理水の返送を停止すると共に、前記濃縮水返送工程による前記濃縮水の返送を停止し、
前記処理水及び前記濃縮水を装置外へ排出した後又は排出と同時に、前記原水の前記原水槽への受入れを開始し、
前記飲用水を製造し提供する工程に移行する請求項１〜９の何れか一項に記載の水処理装置の運転方法。

【請求項11】

飲用水を製造する方法であって、
前記飲用水を装置外へ提供しない通常時の待機状態と、上水道が使用できない非常時において前記飲用水を製造し装置外へ提供する給水状態と、を有し、
前記待機状態は、循環運転工程を含み、
前記循環運転工程は、
原水槽に貯留された被処理水を昇圧する昇圧工程と、
前記昇圧工程で昇圧された前記被処理水を、ＲＯ膜を用いて処理する逆浸透膜処理工程と、
前記ＲＯ膜を透過した前記処理水である前記飲用水を前記原水槽へ返送する処理水返送工程と、
ＲＯ膜濃縮水を前記原水槽へ返送する濃縮水返送工程と、
を備え、
前記給水状態は、飲用水を製造し提供する工程を含み、
前記飲用水を製造し提供する工程は、
前記原水槽に貯留された被処理水を昇圧する昇圧工程と、
前記昇圧工程で昇圧された前記被処理水を、前記ＲＯ膜を用いて処理する逆浸透膜処理工程と、
前記ＲＯ膜を透過した前記処理水を前記飲用水として装置外へ給水する工程と、
を備える飲用水を製造する方法。

【請求項12】

前記待機状態は、前記循環運転工程を実行する前に実行される他の工程を含む請求項１１に記載の飲用水を製造する方法。

【請求項13】

前記処理水返送工程では、前記処理水に次亜塩素酸を注入し、前記次亜塩素酸が注入された前記処理水を返送し、
前記被処理水を前記ＲＯ膜に供給する前に、当該被処理水に還元剤を注入する還元剤注入工程を更に備える請求項１１又は１２に記載の飲用水を製造する方法。

【請求項14】

前記処理水返送工程では、前記処理水に次亜塩素酸を注入し、前記次亜塩素酸が注入された前記処理水を返送し、
前記原水槽に貯留された被処理水を昇圧する前に前記被処理水に還元剤を注入する還元剤注入工程を更に備える請求項１１〜１３の何れか一項に記載の飲用水を製造する方法。

【請求項15】

前記昇圧工程の前に実行され、前記被処理水中の不純物を分離する濾過工程を更に備える請求項１１〜１４の何れか一項に記載の飲用水を製造する方法。

【請求項16】

前記循環運転工程の実行中に、前記飲用水を製造し提供する必要が生じた場合には、
前記処理水返送工程による前記処理水の返送を停止すると共に、前記濃縮水返送工程による前記濃縮水の返送を停止し、
前記処理水を装置外へ排出せずに前記原水の前記原水槽への受入れを開始し、
前記飲用水を製造し提供する工程に移行する請求項１１〜１５の何れか一項に記載の飲用水を製造する方法。

【請求項17】

前記循環運転工程の実行中に、前記飲用水を製造し提供する必要が生じた場合には、
前記処理水返送工程による前記処理水の返送を停止すると共に、前記濃縮水返送工程による前記濃縮水の返送を停止し、
前記処理水及び前記濃縮水を装置外へ排出した後又は排出と同時に、前記原水の前記原水槽への受入れを開始し、
前記飲用水を製造し提供する工程に移行する請求項１１〜１５の何れか一項に記載の飲用水を製造する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、原水を、ＲＯ膜を用いて処理する水処理装置の運転方法、及び飲用水を製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば地下水（原水）を、ＲＯ膜（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ、逆浸透膜）を用いて処理することで、飲用水や雑用水を製造する水処理装置が知られている（例えば、特許文献１）。このような水処理装置は、取水した原水を、ＲＯ膜を用いて処理し、ＲＯ膜を透過した処理水を飲用水として配水する。また、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水は、一般的に廃棄されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−１７７６５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば、通常の上水道が使用できない非常時などにおいて、応急的に地下水を取水して、飲用水を得ることが求められている。しかしながら、従来の技術では、停止している水処理装置を、緊急で立ち上げるには時間を要していた。また、ＲＯ膜は乾燥や微生物の繁殖等に弱く、劣化の懸念がある為、不定期に利用される水処理装置に適用することが困難であり、応急対応の装置には不向きであった。

【0005】

そこで、ＲＯ膜を備えた水処理装置において、緊急で装置を立ち上げる際に、処理水を提供するまでの時間を短縮することが可能であり、待機状態におけるＲＯ膜の劣化を抑制することが可能な水処理装置の運転方法、及び飲用水を製造する方法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】

【0006】

本発明は、原水を貯留する原水槽と、原水槽に貯留された被処理水を昇圧する昇圧手段と、当該昇圧手段によって昇圧された被処理水を処理するＲＯ膜と、当該ＲＯ膜を透過した処理水を貯留する処理水槽と、処理水を装置外へ給水する給水部と、処理水槽に貯留された処理水を原水槽へ返送可能な処理水返送手段と、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水（ＲＯ膜濃縮水）を原水槽へ返送可能な濃縮水返送手段と、を備える水処理装置を提供する。

【0007】

この水処理装置は、例えば飲用水を製造する場合には、原水を受入れて原水槽で貯留し、貯留された被処理水を昇圧手段によって昇圧し、昇圧された被処理水をＲＯ膜によって処理することができる。水処理装置は、ＲＯ膜を透過した処理水を、飲用水として提供することができる。水処理装置は、例えば、非常時のみに飲用水を提供し、通常時は、飲用水を提供しない待機状態としてもよい。

【0008】

この水処理装置は、処理水を処理水槽に貯留し、貯留された処理水を処理水返送手段によって原水槽へ返送すると共に、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水を、濃縮水返送手段によって原水槽へ返送することができる。水処理装置は、返送された処理水及び濃縮水を原水槽で貯留し、貯留された被処理水を昇圧手段によって昇圧し、昇圧された被処理水をＲＯ膜へ供給することができる。水処理装置は、ＲＯ膜を透過した処理水と、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水との両方を、再び、原水槽へ戻すことができる。これにより、水処理装置は、処理水及び濃縮水を循環させる循環運転を行うことで、ＲＯ膜に被処理水を供給し続けることができる。水処理装置は、処理水を飲用水として装置外へ給水しない待機状態において、循環運転を行うことで、水処理装置の管路を清潔に保ち、さらにＲＯ膜の劣化を防止することができる。

【0009】

水処理装置は、昇圧手段の上流側に配置され、原水槽から供給された被処理水中の不純物を分離する濾過器と、処理水を濾過器に供給して、当該濾過器を逆流洗浄する逆洗手段と、を備える構成でもよい。これにより、処理水を利用して、濾過器を逆流洗浄することで、濾過器の機能を回復させることができる。

【0010】

水処理装置は、処理水槽内に次亜塩素酸を注入する次亜塩素酸注入手段と、ＲＯ膜の上流側で、被処理水に還元剤を注入する還元剤注入手段と、を備える構成でもよい。これにより、原水槽へ返送される処理水に次亜塩素酸を注入することができ、装置内の殺菌を行うことができる。また、ＲＯ膜の上流側に還元剤を注入することができるので、被処理水中の次亜塩素酸を還元剤により還元した後に、被処理水中をＲＯ膜に供給できる。従って、ＲＯ膜の次亜塩素酸による劣化を抑制することができる。

【0011】

水処理装置は、処理水槽内に次亜塩素酸を注入する次亜塩素酸注入手段と、昇圧手段の上流側で、被処理水に還元剤を注入する還元剤注入手段と、を備える構成でもよい。これにより、原水槽へ返送される処理水に次亜塩素酸を注入することができ、装置内の殺菌を行うことができる。また、昇圧手段の上流側に還元剤を注入することができるので、注入された還元剤は、昇圧手段によって拡散されて、被処理水中における次亜塩素酸を均一に還元することができる。従って、ＲＯ膜の次亜塩素酸による劣化をより好適に抑制することができる。

【0012】

水処理装置は、被処理水の一部を分流し、分流された当該被処理水を流通させながら水質を検査する被処理水の水質センサを更に備え、当該水質センサによって検査された被処理水を原水槽に返送する構成でもよい。これにより、循環する水の流量を減らすことなく、水質の管理を行うことができる。また、水処理装置では、殆どの領域が水で満たされており、検査後の水を合流可能な場所が限られているが、内部が大気圧に近い原水槽に注入することで、検査後の水を廃棄することなく循環させることができる。

【0013】

水処理装置は、処理水の一部を分流し、分流された当該処理水を流通させながら水質を検査する処理水の水質センサと、を更に備え、当該水質センサによって検査された処理水を処理水槽に返送する構成でもよい。これにより、循環する水の流量を減らすことなく、水質の管理を行うことができる。また、水処理装置では、殆どの領域が水で満たされており、検査後の水を合流可能な場所が限られているが、内部が大気圧に近い処理水槽に注入することで、検査後の水を廃棄することなく循環させることができる。

【0014】

水処理装置は、昇圧手段の上流側に配置され、原水槽から供給された被処理水中の不純物を分離する濾過器を、砂濾過装置及び／又は膜濾過装置とする構成でもよい。これにより、ＲＯ膜に供給する被処理水から不純物を好適に除去することができる。

【0015】

水処理装置は、原水槽に供給される原水に次亜塩素酸を注入する第二の次亜塩素酸注入手段を備える構成でもよい。これにより、原水を殺菌した上で原水槽に供給することができるため、水処理装置の管路をより清潔に保つことができる。

【0016】

本発明は、原水を原水槽に受入れて貯留し、原水槽に貯留された被処理水を、ＲＯ膜を用いて処理し、ＲＯ膜を透過した処理水を装置外へ給水可能な水処理装置の運転方法において、原水槽に貯留された被処理水を昇圧する昇圧工程と、昇圧工程で昇圧された被処理水を、ＲＯ膜を用いて処理する逆浸透膜処理工程と、ＲＯ膜を透過した処理水を前記原水槽へ返送する処理水返送工程と、ＲＯ膜濃縮水を原水槽へ返送する濃縮水返送工程と、を備える水処理装置の運転方法を提供する。

【0017】

本発明の水処理装置の運転方法では、原水槽で貯留された被処理水を昇圧し、昇圧された被処理水をＲＯ膜によって処理する。この運転方法では、ＲＯ膜を透過した処理水が、原水槽に返送されると共に、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水も、原水槽に返送される。返送された処理水及び濃縮水は、原水槽で貯留され、再び昇圧されてＲＯ膜に供給される。水処理装置の運転方法では、ＲＯ膜を透過した処理水と、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水との両方を、原水槽へ戻すことができる。これにより、処理水及び濃縮水を循環させる循環運転を行うことで、ＲＯ膜に被処理水を供給し続けることができる。水処理装置の運転方法では、処理水を飲用水として装置外へ給水しない待機状態において、循環運転を行うことで、ＲＯ膜の劣化を防止することができる。

【0018】

処理水返送工程では、処理水に次亜塩素酸を注入し、次亜塩素酸が注入された処理水を返送し、被処理水をＲＯ膜に供給する前に被処理水に還元剤を注入してもよい。これにより、原水槽へ返送される処理水に次亜塩素酸を注入することができ、装置内の殺菌を行うことができる。また、被処理水は、注入された還元剤により次亜塩素酸を還元された後に、ＲＯ膜へ供給されるので、ＲＯ膜の次亜塩素酸による劣化が好適に抑制される。

【0019】

処理水返送工程では、処理水に次亜塩素酸を注入し、次亜塩素酸が注入された処理水を返送し、原水槽に貯留された被処理水を昇圧する前に被処理水に還元剤を注入してもよい。これにより、原水槽へ返送される処理水に次亜塩素酸を注入することができ、装置内の殺菌を行うことができる。また、注入された還元剤は、昇圧工程によって拡散されるので、被処理水中の次亜塩素酸は還元剤により均一に還元される。還元剤により次亜塩素酸を均一に還元した被処理水がＲＯ膜に供給されるので、ＲＯ膜の次亜塩素酸による劣化がさらに好適に抑制される。

【0020】

水処理装置の運転方法は、昇圧工程の前に実行され、被処理水中の不純物を分離する濾過工程を更に備えていてもよい。これにより、昇圧工程及び逆浸透膜処理工程の前段において、被処理水中の不純物を分離することができる。

【0021】

水処理装置の運転方法は、処理水返送工程による処理水の原水槽への返送を停止し、処理水を濾過工程で使用された濾過器に供給して、当該濾過器の逆流洗浄を行う逆洗工程を更に備えていてもよい。これにより、処理水を利用して、濾過器を逆流洗浄することで、濾過器の機能を回復させることができる。

【0022】

水処理装置の運転方法は、被処理水の一部を分流し、分流された当該被処理水を流通させながら水質を検査し、検査された被処理水を原水槽に返送する被処理水の水質検査工程を更に備えていてもよい。これにより、循環する水の流量を減らすことなく、水質の管理を行うことができる。また、水処理装置では、殆どの領域が水で満たされており、検査後の水を合流可能な場所が限られているが、内部が大気圧に近い原水槽に注入することで、検査後の水を廃棄することなく循環させることができる。

【0023】

水処理装置の運転方法は、処理水の一部を分流し、分流された当該処理水を流通させながら水質を検査し、検査された処理水を処理水槽に返送する処理水の水質検査工程を更に備えていてもよい。これにより、循環する水の流量を減らすことなく、水質の管理を行うことができる。また、水処理装置では、殆どの領域が水で満たされており、検査後の水を合流可能な場所が限られているが、内部が大気圧に近い処理水槽に注入することで、検査後の水を廃棄することなく循環させることができる。

【0024】

水処理装置の運転方法は、処理水返送工程による処理水の返送を停止すると共に、濃縮水返送工程による濃縮水の返送を停止し、処理水及び濃縮水を装置外へ排出せずに、原水の原水槽への受入れを開始し、昇圧工程及び逆浸透膜処理工程を実行し当該逆浸透膜処理工程で処理された処理水を装置外へ給水することができる。これにより、非常時に処理水を飲用水として直ちに供給することができる。

【0025】

水処理装置の運転方法は、処理水返送工程による処理水の返送を停止すると共に、濃縮水返送工程による濃縮水の返送を停止し、処理水及び濃縮水を装置外へ排出した後又は排出と同時に、原水の原水槽への受入れを開始し、昇圧工程及び逆浸透膜処理工程を実行し当該逆浸透膜処理工程で処理された処理水を装置外へ給水することができる。処理水を装置外へ給水する前に水処理装置内の処理水及び濃縮水を排水した後又は排水と同時に、新たな原水を受入れて飲用水の製造を行うことができる。これにより、飲用水の利用者に安心感を与えることができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明の水処理装置の運転方法、及び飲用水を製造する方法によれば、待機状態におけるＲＯ膜の劣化を抑制しつつ、緊急で装置を立ち上げる際に、処理水を提供するまでの時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施形態に係る水処理装置を示す概略構成図である。

【図2】水質センサ回りの配管の接続を示す概略構成図である。

【図3】本発明の実施形態に係る水処理装置の運転方法の手順を示す工程図である。

【図4】スタートアップ工程における手順を示す工程図である。

【図5】循環運転工程における手順を示す工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明による水処理装置及び水処理装置の運転方法の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0029】

図１に示す水処理装置１０は、例えば非常時において、原水に逆浸透膜処理を施すことで飲用水を製造することができる装置である。水処理装置１０は、通常時は、待機状態とし、非常時のみ飲用水を製造することとしてもよい。原水として、例えば地下水、貯水池に貯留された水などを使用することができる。

【0030】

水処理装置１０は、取得した原水を貯留可能な原水槽１１を備えている。原水槽１１は、水を貯留可能な容器である。原水槽１１には、例えば、通気管が接続され、内部は大気圧に維持されている。

【0031】

原水槽１１は、原水を受け入れるための取水配管２１が接続されている。原水は、取水配管２１を通り、原水槽１１内に供給される。取水配管２１には、原水の受入れを停止可能な開閉弁４１が設けられている。開閉弁４１（流量調整部）が閉止されることで、原水の受入れが停止される。

【0032】

水処理装置１０は、原水槽１１内に次亜塩素酸を注入可能な注入管２２（第２の次亜塩素酸注入手段）を有する。次亜塩素酸の注入管２２は、取水配管２１に接続されていてもよく、原水槽１１に接続されていてもよい。

【0033】

原水槽１１は、配管２３を介して、砂ろ過器１２（濾過器）に接続されている。配管２３には、砂ろ過器１２に供給される被処理水を送水するためのポンプ１３が接続されている。被処理水は、原水槽１１に貯留されていた水である。原水槽１１に貯留された被処理水は、ポンプ１３によって送水されて砂ろ過器１２に供給される。

【0034】

砂ろ過器１２は、被処理水中の固形物（不純物）を取り除くものである。砂ろ過器１２は、濾材としての砂を容器内に収容している。被処理水は、砂ろ過器１２の上部側から供給され、砂層を通過し、所定の大きさの固形物が取り除かれて、下部側から排出される。水処理装置１０は、砂ろ過器１２に代えて、その他の濾過器（膜濾過装置）を備える構成でもよい。その他の濾過器としては、ＭＦ膜（Microfiltration）、ＵＦ膜（Ultra filtration）等が挙げられる。

【0035】

砂ろ過器１２の下部側には、固形物が取り除かれた被処理水が送水される配管２４が接続されている。砂ろ過器１２は、配管２４を介して、プレフィルタ１４に接続されている。砂ろ過器１２を通過した被処理水は、配管２４内を流通し、プレフィルタ１４に供給される。プレフィルタ１４は、砂ろ過器１２の砂が流出した場合に、被処理水中に含まれる砂を除去する。プレフィルタ１４は、砂を除去可能な濾材を容器内に有する。

【0036】

プレフィルタ１４には、プレフィルタ１４内を通過した被処理水を送水する配管２５が接続されている。プレフィルタ１４は、配管２５を介して混合器１５に接続されている。プレフィルタ１４を通過した被処理水は、配管２５内を流通し、混合器１５に供給される。

【0037】

配管２５には、還元剤を注入可能な注入管２６（還元剤注入手段）が接続されている。還元剤は、被処理水中に含まれる次亜塩素酸を中和するものである。還元剤としては、ＳＢＳ（NaHSO₃、重亜硫酸ソーダ）を用いることができる。

【0038】

また、配管２５には、分散剤を注入可能な注入管２７（分散剤注入手段）が接続されている。分散剤は、ＲＯ膜でのカルシウムの析出、シリカの析出を抑えるために注入されている。注入管２７は、例えば、注入管２６の下流側に設けられている。

【0039】

混合器１５は、被処理水を混合するものであり、被処理水中に含まれる還元剤及び分散剤が拡散されて、濃度の均一化が図られる。

【0040】

混合器１５には、混合器１５内を通過した被処理水を送水する配管２８が接続されている。混合器１５は、配管２８を介してＲＯ膜設備１６に接続されている。混合器１５から排出された被処理水は、配管２８に接続された高圧ポンプ１７（昇圧手段）によって昇圧されてＲＯ膜設備１６に供給される。高圧ポンプ１７は、被処理水を浸透圧よりも大きな圧力まで昇圧する。

【0041】

ＲＯ膜設備１６は、被処理水を逆浸透膜処理するものであり、容器内にＲＯ膜を備えている。ＲＯ膜設備１６は、ＲＯ膜を透過した処理水と、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水（ＲＯ膜濃縮水）とに分けられる。水処理装置１０は、複数のＲＯ膜設備１６を備え、上流側のＲＯ膜設備１６から送水された濃縮水を下流側のＲＯ膜設備１６に供給してもよい。

【0042】

ＲＯ膜設備１６には、処理水が送水される配管２９が接続されている。ＲＯ膜設備１６は、配管２９を介して処理水槽１８に接続されている。ＲＯ膜設備１６から送水された処理水は、配管２９内を流通し、処理水槽１８に供給される。

【0043】

ＲＯ膜設備１６には、濃縮水が送水される配管３０が接続されている。配管３０は、水処理装置１０の下水配管３１に接続されている。下水配管３１は、水処理装置１０から排出される水（不要な水）を装置１０外へ排出する配管である。配管３０と下水配管３１と間には、開閉弁４２が設けられている。濃縮水を装置１０外へ排水しない場合には、開閉弁４２が閉じられている。

【0044】

処理水槽１８は、処理水を貯留可能な容器である。処理水槽１８には、例えば、通気管が接続され、内部は大気圧に維持されている。

【0045】

処理水槽１８には、処理水槽１８に貯留された処理水が送水される配管３２が接続されている。配管３２は、装置１０外の受水槽に接続されている。例えば、処理水を飲用水として提供する場合には、処理水槽１８に貯留された処理水は、装置１０外の受水槽に供給される。配管３２には、処理水を送水するための送水ポンプ１９が接続されている。

【0046】

また、配管３２には、開閉弁４３（給水量調節部）が設けられている。処理水を飲用水として提供する場合には、開閉弁４３が開放されて、処理水は配管３２を通り、装置１０外の受水槽に供給される。開閉弁４３の弁の開度を調節することで、装置１０外への飲用水の給水量を調整することができる。

【0047】

ここで、本実施形態の水処理装置１０は、処理水槽１８に貯留された処理水を原水槽１１へ返送する処理水返送手段５０と、ＲＯ膜設備１６から排出された濃縮水を原水槽１１へ返送する濃縮水返送手段６０とを備えている。水処理装置１０は、処理水及び濃縮水を原水槽１１へ返送することができ、原水槽１１に返送され水を再度、ＲＯ膜設備１６に供給し、処理水及び濃縮水を循環させる循環運転を実行することができる。すなわち、水処理装置１０は、飲用水を製造しない待機状態において、循環運転を実行することができる。

【0048】

処理水返送手段５０は、配管３２から分岐された処理水返送配管５１を有する。処理水槽１８は、配管３２及び処理水返送配管５１を介して、原水槽１１に接続されている。配管３２と処理水返送配管５１との間には、開閉弁４４が設けられている。開閉弁４４が開放され、開閉弁４３が閉じられた状態において、処理水槽１８から原水槽１１へ、処理水が返送される。処理水槽１８に貯留された処理水は、送水ポンプ１９によって送水され、配管３２及び処理水返送配管５１を通り、原水槽１１へ供給される。

【0049】

濃縮水返送手段６０は、配管３０から分岐された濃縮水返送配管６１を有する。ＲＯ膜設備１６の濃縮水の出口は、配管３０及び濃縮水返送配管６１を介して、原水槽１１に接続されている。配管３０と濃縮水返送配管６１との間には、開閉弁４５が設けられている。開閉弁４５が開放され、開閉弁４２が閉じられた状態において、ＲＯ膜設備１６から原水槽１１へ濃縮水が返送される。ＲＯ膜設備１６から排出された濃縮水は、配管３０及び濃縮水返送配管６１を通り、原水槽１１へ供給される。水処理装置１０は、例えば、濃縮水を貯留可能な貯留槽を備えている構成でもよい。ＲＯ膜設備１６から排出された濃縮水を貯留した後に、原水槽１１へ送水してもよい。

【0050】

また、水処理装置１０は、処理水槽１８内に次亜塩素酸を注入可能な注入管３３（次亜塩素酸注入手段）を有する。次亜塩素酸を処理水槽１８内に供給することで、処理水返送配管５１内を流れる処理水を消毒することができる。水処理装置１０を循環する処理水の水質を維持することができる。

【0051】

水処理装置１０は、処理水を砂ろ過器１２に供給して、砂ろ過器１２の逆流洗浄を行う逆流洗浄手段７０を備えていてもよい。逆流洗浄手段７０は、処理水返送配管５１から分岐された逆洗用配管７１を有する。処理水槽１８は、配管３２、処理水返送配管及び逆洗用配管７１を介して、砂ろ過器１２の出口側１２ｂに接続されている。逆洗用配管７１は、砂ろ過器１２の出口側１２ｂに接続された、配管２４に接続されている。

【0052】

配管２４には、開閉弁４６が設けられている。逆洗用配管７１は、開閉弁４６よりも砂ろ過器１２側に接続されている。また、逆洗用配管７１には、開閉弁４７が設けられている。処理水返送配管５１には、逆洗用配管７１との分岐点より下流側（原水槽１１側）に開閉弁４８が設けられている。開閉弁４７が開放され、開閉弁４６，４８が閉じられた状態において、処理水が処理水返送配管５１から砂ろ過器１２の出口側１２ｂに供給される。

【0053】

砂ろ過器１２の入口側１２ａは、配管２３から分岐された下水配管３１に接続されている。下水配管３１には、開閉弁４９が設けられている。また、配管２３には、下水配管３１との分岐点より上流側（送水ポンプ１３と砂ろ過器１２との間）に逆止弁が設けられている。逆止弁は、砂ろ過器１２側から送水ポンプ１３側への水の流入を防止する。開閉弁４９が開放された状態において、砂ろ過器１２の入口側１２ａから排水された洗浄後の水が、下水配管３１を通り、装置１０外へ廃棄される。

【0054】

砂ろ過器１２の出口側１２ｂに処理水を供給して逆流洗浄を行うことにより、砂ろ過器１２の砂がまき上がり、砂上に堆積していた固形物、砂に付着していた固形物などが、水流によって取り除かれる。固形物を含む排水は、砂ろ過器１２の入口側１２から排出される。これにより、砂ろ過器１２の機能を回復させることができる。

【0055】

次に、図２を参照して、水処理装置１０の水質センサについて説明する。水処理装置１０は、被処理水の水質を検査する水質センサ８１、及び処理水の水質を検査する水質センサ８２を備えている。図２では、処理水槽１８に貯留された処理水を検査する場合について示している。なお、原水槽１１に貯留された被処理水を検査する場合も同様の構成であるため、図２では、被処理水を検査する場合の構成については、括弧内に符号を付している。

【0056】

処理水の水質センサ８２に供給される処理水は、配管３２から分岐された配管８３を通り、水質センサ８２に供給される。配管８３には、送水ポンプ８４が接続されている。処理水槽１８に貯留された処理水は、配管３２を通り、処理水の一部が分流されて配管８３内に流入する。分流された処理水は、送水ポンプ８４によって送水されて水質センサ８２に供給される。

【0057】

水質センサ８２には、検査後の処理水を送水する配管８５が接続されている。水質センサ８２は、配管８５を介して処理水槽１８に接続されている。検査後の処理水は、配管８５を通り、処理水槽１８へ戻される。これにより、検査後の処理水を廃棄することなく、処理水槽１８に戻すことができる。そのため、新たな原水を受入れることなく、循環運転による流量を維持することができる。

【0058】

被処理水の水質センサ８１に供給される処理水は、配管２３から分岐された配管８３を通り、水質センサ８１に供給される。配管８３には、送水ポンプ８４が接続されている。原水槽１１に貯留された被処理水は、配管２３を通り、被処理水の一部が分流されて配管８３内に流入する。分流された被処理水は、送水ポンプ８４によって送水されて水質センサ８１に供給される。

【0059】

水質センサ８１には、検査後の被処理水を送水する配管８５が接続されている。水質センサ８１は、配管８５を介して原水槽１１に接続されている。検査後の被処理水は、配管８５を通り、原水槽１１へ戻される。これにより、検査後の被処理水を廃棄することなく、原水槽１１に戻すことができる。そのため、新たな原水を受入れることなく、循環運転による流量を維持することができる。

【0060】

なお、水質センサ８１，８２にとしては、水のＰＨ値を測定するＰＨ計、水の濁り度合や水の色を測定する濁度計・色度計、水に含まれる塩分を測定する残塩計などが挙げられる。

【0061】

次に、水処理装置１０の運転方法について説明する。水処理装置１０は、通常時において飲用水を製造しない待機状態となり、例えば上水道が使用できない非常時において飲用水を製造する給水状態となる。

【0062】

図３は、水処理装置１０の運転方法の手順を示す工程図である。水処理装置１０の運転方法では、原水の受入工程（ステップＳ１）、スタートアップ工程（ステップＳ２）、循環運転工程（ステップＳ３）、濃縮水の排水工程（ステップＳ４）、逆流洗浄工程（ステップＳ５）、濃縮水及び処理水の排水工程（ステップＳ６）、飲用水製造工程（ステップＳ７）を実行する。

【0063】

原水の受入工程Ｓ１では、水処理装置１０は、原水の受入を行う。水処理装置１０は、例えば原水として、地下水を汲み上げ、原水槽１１に貯留する。このとき、次亜塩素酸を注入しながら、原水を受入れる。

【0064】

スタートアップ工程Ｓ２では、原水槽１１に貯留された被処理水（原水）に対して逆浸透膜処理を開始して、処理水を貯留する。図４は、スタートアップ工程における手順を示す工程図である。スタートアップ工程Ｓ２は、具体的には、ろ過工程（ステップＳ１１）、還元剤注入工程（ステップＳ１２）、分散剤注入工程（ステップＳ１３）、混合工程（ステップＳ１４）、昇圧工程（ステップＳ１５）、逆浸透膜処理工程（ステップＳ１６）、及び処理水貯留工程（ステップＳ１７）を実行する。スタートアップ工程Ｓ２では、処理水が一定量分、貯留されるまで、原水の受入が継続されている。

【0065】

ろ過工程Ｓ１１では、砂ろ過器１２を用いて被処理水中の固形物を除去する。原水槽１１に貯留された被処理水は、配管２３を通り砂ろ過器１２に供給され、固形物が除去される。砂ろ過器１２から送水された処理水は、配管２４を通りプレフィルタ１４に供給される。砂ろ過器１２から砂が流出した場合には、プレフィルタ１４によって被処理水中の砂が除去される。

【0066】

還元剤注入工程Ｓ１２では、被処理水中に還元剤を注入する。還元剤は、注入管２６を通じて、配管２５内に注入される。分散剤注入工程Ｓ１３では、被処理水中に分散剤を注入する。分散剤は、注入管２７を通じて、配管２５内に注入される。

【0067】

混合工程Ｓ１４では、被処理水中の還元剤及び分散剤を混合して、被処理水中の還元剤の濃度及び分散剤の濃度を均一化させる。混合工程Ｓ１４では、被処理水を混合器１５に供給して、被処理水中の還元剤及び分散剤の混合を行う。

【0068】

昇圧工程Ｓ１５では、高圧ポンプ１７を用いて、被処理水を昇圧する。昇圧工程Ｓ１５では、混合器１５から排出された被処理水を高圧ポンプ１７に供給し、逆浸透膜処理に必要な圧力まで昇圧する。

【0069】

逆浸透膜処理工程Ｓ１６では、ＲＯ膜設備１６を用いて逆浸透膜処理を行う。逆浸透膜処理工程Ｓ１６では、高圧ポンプ１７で昇圧された被処理水をＲＯ膜設備１６に供給し、被処理水を、ＲＯ膜を透過した処理水と、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水とに分離する。

【0070】

処理水貯留工程Ｓ１７では、処理水を処理水槽１８に貯留する。処理水貯留工程Ｓ１７では、ＲＯ膜設備１６から排出された処理水を処理水槽１８に供給する。このとき、ＲＯ膜設備１６から排出された濃縮水は、装置１０外へ排出される。また、処理水貯留工程Ｓ１７では、処理水槽１８への次亜塩素酸の注入を行う。

【0071】

スタートアップ工程Ｓ２は、処理水槽１８に処理水が一定量、貯留されるまで実行される。処理水が一定量、貯留された後、循環運転工程Ｓ３に進む。

【0072】

循環運転工程Ｓ３では、濃縮水及び処理水を原水槽１１へ戻し、循環運転を実行する。図５は、循環運転工程における手順を示す工程図である。循環運転工程Ｓ３は、具体的には、ろ過工程（ステップＳ１１）、還元剤注入工程（ステップＳ１２）、分散剤注入工程（ステップＳ１３）、混合工程（ステップＳ１４）、昇圧工程（ステップＳ１５）、逆浸透膜処理工程（ステップＳ１６）、処理水貯留工程（ステップＳ１７）、処理水返送工程（ステップＳ２１）、及び濃縮水返送工程（ステップＳ２２）を実行する。循環運転工程Ｓ３は、一定期間、継続される。循環運転工程Ｓ３を実行する際には、原水の受入を停止する。また、処理水の装置外への給水を停止している状態である。

【0073】

ろ過工程（ステップＳ１１）、還元剤注入工程（ステップＳ１２）、分散剤注入工程（ステップＳ１３）、混合工程（ステップＳ１４）、昇圧工程（ステップＳ１５）、逆浸透膜処理工程（ステップＳ１６）、処理水貯留工程（ステップＳ１７）は、スタートアップ工程Ｓ２と同じであるためここでの説明は省略する。

【0074】

循環運転工程Ｓ３では、処理水貯留工程Ｓ１７の後に、処理水返送工程Ｓ２１を実行する。処理水返送工程Ｓ２１では、処理水槽１８に貯留された処理水を原水槽１１へ返送する。処理水は、送水ポンプ１９によって送水され、処理水返送配管５１を通り、原水槽１１に供給される。

【0075】

循環運転工程Ｓ３では、ＲＯ膜設備１６から排出された濃縮水を原水槽１１返送する濃縮水返送工程Ｓ２２を実行する。濃縮水は、濃縮水返送配管６１を通り、原水槽１１に供給される。

【0076】

原水槽１１に返送された処理水及び濃縮水は、再度、砂ろ過器１２へ供給されて、ろ過工程Ｓ１１が実行される。同様に、ステップＳ１２〜Ｓ１７、Ｓ２１、Ｓ２２が繰り返し実行される。これにより、水処理装置１０の待機状態において、処理水及び濃縮水を循環させる循環運転を行うことができる。この循環運転により、ＲＯ膜に水を供給し続けることができるので、ＲＯ膜の劣化を抑制することができる。

【0077】

濃縮水の排水工程Ｓ４では、循環運転を停止して濃縮水の排水を行う。例えば、１ヶ月間の循環運転の継続後、飲用水の製造を実行しない場合には、ステップＳ４に進む。

【0078】

濃縮水の排水工程Ｓ４では、処理水槽１８に砂ろ過器１２に逆洗可能な水量が貯水されるまで、濃縮水を廃棄する。このとき、処理水の原水槽１１への返送、及び濃縮水の原水槽１１への返送は、停止されている。ＲＯ膜設備１６から排出された濃縮水は、装置外へ廃棄される。ＲＯ膜設備１６から排出された処理水は、処理水槽１８に貯留される。

【0079】

逆流洗浄工程Ｓ５は、処理水を砂ろ過器１２へ供給して、砂ろ過器１２の逆流洗浄を行う。処理水を砂ろ過器１２の出口側１２ｂに供給し、砂ろ過器１２からの排水は、入口側１２ａから排出して、装置外へ廃棄する。これにより、砂ろ過器１２の機能を回復させることができる。

【0080】

逆流洗浄工程Ｓ５の実行後、再び、スタートアップ工程Ｓ２を実行する。水処理装置１０の待機状態において、飲用水を製造しない場合には、ステップＳ２〜Ｓ５を繰り返す。

【0081】

例えば、非常時において、飲用水を製造する必要が生じた場合には、ステップＳ６及びＳ７を実行する。ここでは、循環運転工程Ｓ３の実行中に、ステップ６及びＳ７に移行する場合について説明する。

【0082】

循環運転中に、飲用水を製造することが求められた場合には、濃縮水及び処理水の排水工程Ｓ６に進む。濃縮水及び処理水の排水工程Ｓ６では、循環運転を停止して濃縮水及び処理水の排水を行う。処理水槽１８に貯留されていた処理水は、下水配管３１を通り、装置外へ排出される。排水工程Ｓ６は、処理水槽１８が空になるまで実行される。

【0083】

濃縮水及び処理水の排水工程Ｓ６の実行後、飲用水の製造工程Ｓ７が実行される。飲用水の製造工程Ｓ７では、原水を原水槽１１に貯留した後、ステップＳ１１〜Ｓ１７を実行する。処理水槽１８に貯留された処理水は、飲用水として装置外へ給水される。ＲＯ膜設備１６から排出された濃縮水は、下水配管３１を通り、装置外１１へ廃棄される。

【0084】

また、飲用水を装置外へ提供する場合には、処理水中に中和剤が供給されて、ｐＨを調整したのちに装置外へ給水される。

【0085】

また、循環運転工程Ｓ３及び飲用水製造工程Ｓ７の実行中には、処理水の水質検査及び被処理水の水質検査が実行されている。処理水の一部は、分流されて水質センサ８２に供給される。検査後の処理水は、処理水槽１８に戻される。被処理水の一部は、分流されて水質センサ８１に供給される。検査後の被処理水は、原水槽１１に戻される。

【0086】

このような水処理装置１０及び運転方法によれば、処理水及び濃縮水を循環させる循環運転を行うことで、ＲＯ膜に被処理水を供給し続けることができる。水処理装置１０は、処理水を飲用水として装置外へ給水しない待機状態において、循環運転を行うことで、水処理装置１０の管路を清潔に保ち、さらに、ＲＯ膜の劣化を防止することができる。また、非常時において、飲用水の製造工程に移行する場合には、速やかに飲用水の製造を実行することができる。

【0087】

また、水処理装置１０は、処理水槽１８内に次亜塩素酸を注入する注入管３３（次亜塩素酸注入手段）と、ＲＯ膜設備１６の上流側で、被処理水に還元剤を注入する注入管２６（還元剤注入手段）と、を備えている。これにより、原水槽１１へ返送される処理水に次亜塩素酸を注入することができ、装置１０内の殺菌を行うことができる。また、ＲＯ膜設備１８の上流側に還元剤を注入することができるので、被処理水中の次亜塩素酸を還元剤により還元した後に、被処理水をＲＯ膜設備１６に供給できる。従って、ＲＯ膜の次亜塩素酸による劣化を抑制することができる。

【0088】

また、水処理装置１０は、原水槽１１に供給される原水に次亜塩素酸を注入する注入管２２（第二の次亜塩素酸注入手段）を備えている。これにより、原水を殺菌した上で原水槽１１に供給することができるため、水処理装置１０の管路をより清潔に保つことができる。

【0089】

以上、本発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、非常時に飲用水を製造する水処理装置について説明しているが、常時飲用水を製造する水処理装置１０に本発明を適用してもよい。例えば、水処理装置１０の下流側の装置において、保全作業を行う場合などに、飲用水の製造を中止して、処理水及び濃縮水を循環させてもよい。

【0090】

また、上記実施形態では、処理水及び濃縮水を別々に原水槽１１へ返送しているが、処理水及び濃縮水を合流させた後に、原水槽１１へ返送してもよい。

【0091】

また、上記実施形態の運転方法では、ステップＳ６において処理水の排水を実施しているが、処理水を装置外へ排出せずに原水の原水槽１１への受入れを開始し、昇圧工程Ｓ１５及び逆浸透膜処理工程Ｓ１６を実行し、当該逆浸透膜処理工程Ｓ１６で処理された処理水を装置１０外へ給水してもよい。

【0092】

また、上記実施形態の運転方法では、ステップＳ６において処理水及び濃縮水を装置外へ排水した後に、原水の原水槽１１への受入れを開始しているが、処理水及び濃縮水の装置外への排水と同時に、原水の原水槽１１への受入れを開始し、昇圧工程Ｓ１５及び逆浸透膜処理工程Ｓ１６を実行し、当該逆浸透膜処理工程Ｓ１６で処理された処理水を装置１０外へ給水してもよい。

【符号の説明】

【0093】

１０…水処理装置、１１…原水槽、１２…砂ろ過器、１６…ＲＯ膜設備、１７…高圧ポンプ（昇圧手段）、１８…処理水槽、２２…注入管（第２の次亜塩素酸注入手段）、２６…注入管（還元剤注入手段）、３３…注入管（次亜塩素酸注入手段）、４１…開閉弁（流入量調整部）、５０…処理水返送手段、５１…処理水返送配管、６０…濃縮水返送手段、６１…濃縮水返送配管、７０…逆流洗浄手段、７１…逆洗用配管、８１…被処理水の水質センサ、８２…処理水の水質センサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】