特許 7543877 水処理システム

(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】

(24)【登録日】2024-08-26

(45)【発行日】2024-09-03

(54)【発明の名称】水処理システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20230101AFI20240827BHJP

   B01D 65/02 20060101ALI20240827BHJP

   C02F 1/32 20230101ALI20240827BHJP

【ＦＩ】

C02F1/44 A

B01D65/02 530

C02F1/32

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020197997

(22)【出願日】2020-11-30

(65)【公開番号】P2022086142

(43)【公開日】2022-06-09

【審査請求日】2023-08-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】村中 貴志

(72)【発明者】

【氏名】森 優希

【審査官】山崎 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０５９７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０３１１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２３９６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２１７８３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２７１７７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

６１／００－７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

逆浸透膜を有し、供給水を処理水と濃縮水とに分離する逆浸透膜装置と、
前記逆浸透膜装置に前記供給水を供給する給水ラインと、
前記給水ラインに設けられる給水ポンプと、
前記逆浸透膜装置から流出する濃縮水の一部を前記給水ラインの前記給水ポンプの上流側に還流させる循環水ラインと、
前記給水ラインの前記循環水ラインの合流点の直後に設けられ、前記供給水に紫外線を照射する紫外発光ダイオードを有する紫外線殺菌装置と、
前記逆浸透膜の閉塞度合を示す詰り指標を検出する詰り指標検出部と、
前記詰り指標検出部の検出値に応じて前記紫外線殺菌装置に前記紫外発光ダイオードを点灯又は点滅させることによって発光時間を変化させることで前記紫外発光ダイオードの光量を変化させる照射制御部と、
を備える、水処理システム。

【請求項2】

前記逆浸透膜装置は、前記供給水から主に前記処理水を生成する通常運転を行うことができ、
前記照射制御部は、前記詰り指標が所定値を超える場合、前記逆浸透膜装置の前記通常運転中に前記紫外発光ダイオードを点灯又は点滅させる、請求項１に記載の水処理システム。

【請求項3】

前記逆浸透膜装置は、前記供給水の流量に対する前記濃縮水の流量の比率を増大させることにより前記逆浸透膜に付着した濁質を洗い流すフラッシング運転を行うことができ、
前記照射制御部は、前記詰り指標が所定値を超える場合、前記逆浸透膜装置の前記フラッシング運転中に前記紫外発光ダイオードを点灯又は点滅させる、請求項１又は２に記載の水処理システム。

【請求項4】

前記供給水の流量に対する前記処理水の流量の比率である回収率を検出する回収率検出部をさらに備え、
前記照射制御部は、前記回収率に応じて前記紫外線の光量を変化させる、請求項１から３のいずれかに記載の水処理システム。

【請求項5】

前記詰り指標は、前記逆浸透膜間の差圧又は前記逆浸透膜の透過流束である、請求項１から４のいずれかに記載の水処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

逆浸透膜を用いて水を清浄化する水処理システムが広く利用されている。供給水中に微生物が含まれる場合、逆浸透膜の表面に微生物が繁殖してスライム（バイオフィルムともいう）を生成することで、逆浸透膜装置の処理能力を低下させたり、逆浸透膜の破損の原因となったりすることがある。

【0003】

供給水にスライムコントロール剤を添加する方法もあるが、スライムコントロール剤に含まれる塩素は、逆浸透膜にダメージを与え得る。このため、逆浸透膜装置に供給する前に活性炭ろ過装置や還元剤を用いて塩素を除去する必要がある。

【0004】

また、供給水タンクに紫外線殺菌装置を設けた水処理システムも提案されている（例えば、特許文献１参照）。紫外線殺菌装置を用いて供給水に紫外線を照射することにより供給水中の微生物を不活化することができるので、逆浸透膜装置における微生物の繁殖を防止できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１１－３６８０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、ある程度の量の供給水を貯留する供給水タンクにおいて紫外線を照射して供給水中の微生物を十分に不活化させるためには、紫外線の出力を大きくする必要がある。このため、逆浸透膜装置に微生物が進入することを完全に防止することは難しい。

【0007】

従って、本発明は、逆浸透膜装置における微生物の繁殖を抑制できる水処理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】

本発明の一態様に係る水処理システムは、逆浸透膜を有し、供給水を処理水と濃縮水とに分離する逆浸透膜装置と、前記逆浸透膜装置に前記供給水を供給する給水ラインと、前記給水ラインに設けられる給水ポンプと、前記逆浸透膜装置から流出する濃縮水の一部を前記給水ラインの前記給水ポンプの上流側に還流させる循環水ラインと、前記給水ラインの前記循環水ラインの合流点と前記給水ポンプとの間に設けられ、前記供給水に紫外線を照射する紫外光源を有する紫外線殺菌装置と、前記逆浸透膜の閉塞度合を示す詰り指標を検出する詰り指標検出部と、前記詰り指標検出部の検出値に応じて前記紫外線殺菌装置に前記紫外光源を点灯させる照射制御部と、を備える。

【0009】

上述の水処理システムにおいて、前記逆浸透膜装置は、前記供給水から主に前記処理水を生成する通常運転を行うことができ、前記照射制御部は、前記詰り指標が所定値を超える場合、前記逆浸透膜装置の前記通常運転中に前記紫外光源を点灯又は点滅させてもよい。

【0010】

上述の水処理システムにおいて、前記逆浸透膜装置は、前記供給水の流量に対する前記濃縮水の流量の比率を増大させることにより前記逆浸透膜に付着した濁質を洗い流すフラッシング運転を行うことができ、前記照射制御部は、前記詰り指標が所定値を超える場合、前記逆浸透膜装置の前記フラッシング運転中に前記紫外光源を点灯又は点滅させてもよい。

【0011】

上述の水処理システムにおいて、前記供給水の流量に対する前記処理水の流量の比率である回収率を検出する回収率検出部をさらに備え、前記照射制御部は、前記回収率に応じて前記紫外線の光量を変化させてもよい。

【0012】

上述の水処理システムにおいて、前記詰り指標は、前記逆浸透膜間の差圧又は前記逆浸透膜の透過流束であってもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、逆浸透膜装置における微生物の繁殖を抑制できる水処理システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る水処理システムの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の水処理システム１の構成を示す図である。

【0016】

本実施形態の水処理システム１は、逆浸透膜を有し、供給水を処理水と濃縮水とに分離する逆浸透膜装置１０と、逆浸透膜装置１０に供給水を供給する給水ライン２０と、逆浸透膜装置１０から流出する処理水を需要先に案内する処理水ライン３０と、逆浸透膜装置１０から流出する濃縮水の一部を給水ライン２０に還流させる循環水ライン４０と、各構成要素の動作を制御する制御装置５０と、を備える。

【0017】

逆浸透膜装置１０は、逆浸透膜を用いて供給水を膜分離することにより、逆浸透膜を透過した処理水と逆浸透膜を透過しなかった濃縮水とに分離する。

【0018】

給水ライン２０には、供給水に紫外線を照射する紫外線殺菌装置２１と、供給水を加圧して逆浸透膜装置１０に供給するための給水ポンプ２２と、が設けられる。また、給水ライン２０には、供給水の圧力を検出する供給水圧力センサ２３と、供給水の流量を検出する供給水流量計２４と、供給水の温度を検出する供給水温度センサ２５と、が設けられる。

【0019】

紫外線殺菌装置２１は、給水ライン２０の循環水ライン４０の合流点と給水ポンプ２２との間に設けられ、供給水に紫外線を照射する紫外光源を有する。紫外光源としては、複数の紫外発光ダイオードを有するダイオードアレイ光源が好適に用いられる。

【0020】

紫外線殺菌装置２１は、供給水に紫外線を照射することによって、供給水中に存在する微生物を不活化する。これにより、逆浸透膜装置１０に進入した微生物が逆浸透膜の膜面で繁殖することによるスライムの生成を抑制できるので、スライムによって逆浸透膜が閉塞する膜詰まりを防止できる。

【0021】

なお、紫外線殺菌装置２１において微生物を完全に不活化できない場合や、紫外線殺菌装置２１の休止中に供給水が紫外線殺菌装置２１を通過する場合がある。これらの場合には、紫外線殺菌装置２１から逆浸透膜装置１０までの流路や逆浸透膜装置１０の内部に微生物が進入し得る。継続的な微生物の進入がなければ逆浸透膜の膜面での微生物の繁殖が促進されることはないが、紫外線殺菌装置２１から逆浸透膜装置１０までの流路が長くなると、例えば配管の継手等においても微生物が繁殖し得るため、紫外線殺菌装置２１から逆浸透膜装置１０までの流路を短くすることが望ましい。

【0022】

紫外線殺菌装置２１は、給水ポンプ２２の上流側に配設されることが好ましい。紫外線殺菌装置２１を給水ポンプ２２の上流側に配設することで、紫外線殺菌装置２１に高い耐圧性能が要求されないため、紫外線殺菌装置２１の設計が容易となる。

【0023】

処理水ライン３０には処理水の流量を検出する処理水流量計３１と、処理水の電気伝導度を検出する電気伝導度センサ３２と、が設けられる。

【0024】

循環水ライン４０は、濃縮水の一部を給水ライン２０に還流させると共に、残部を系外に排出する。このため、循環水ライン４０は、逆浸透膜装置１０から流出する濃縮水を案内する流出部４１と、流出部４１から濃縮水の一部を給水ライン２０に導く返送部４２と、流出部４１から濃縮水の残部を排出する排出部４３と、を有する。

【0025】

返送部４２は、給水ライン２０の紫外線殺菌装置２１及び給水ポンプ２２の上流側に接続される。このため、循環水ライン４０は、濃縮水の一部を給水ライン２０の紫外線殺菌装置２１及び給水ポンプ２２の上流側に還流させる。特に、濃縮水は、逆浸透膜装置１０において不純物が濃縮されることにより活性を有する微生物の含有量も増大しているため、この濃縮水を紫外線殺菌装置２１の上流側に還流させて紫外線により微生物を不活化することで、逆浸透膜装置１０におけるスライム生成による逆浸透膜の詰り（バイオファウリング）を効果的に防止できる。

【0026】

循環水ライン４０には、流出部４１に設けられ、逆浸透膜装置１０から流出する濃縮水の圧力を検出する濃縮水圧力センサ４４と、流出部４１に設けられ、逆浸透膜装置１０から流出する濃縮水の流量を調整する濃縮水流量調整弁４５と、排出部４３に設けられ、系外に排出される濃縮水の流量を調整する排出流量調整弁４６と、が設けられる。

【0027】

制御装置５０は、逆浸透膜装置１０に供給水から主に処理水を生成する通常運転を行わせる通常運転制御部５１と、逆浸透膜装置１０にフラッシング運転を行わせるフラッシング制御部５２と、供給水の流量に対する処理水の流量の比率である回収率を検出する回収率検出部５３と、逆浸透膜装置１０の逆浸透膜の閉塞度合を示す詰り指標を検出する詰り指標検出部５４と、詰り指標検出部５４の検出値に応じて紫外線殺菌装置２１に紫外光源を点灯させる照射制御部５５と、を有する。

【0028】

制御装置５０は、例えばＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェイス等を有するコンピュータ装置に適切なプログラムを実行させることにより実現できる。上述の制御装置５０の各構成要素は、制御装置５０の機能を類別したものであって、物理構造及びプログラム構造において明確に区別できるものでなくてもよい。

【0029】

通常運転制御部５１は、処理水を得るための通常運転を制御する。例として、通常運転制御部５１は、電気伝導度センサ３２の検出値を設定値に保持するよう、濃縮水流量調整弁４５の開度をフィードバック制御するよう構成され得る。

【0030】

フラッシング制御部５２は、例えば通常運転終了時に供給水の流量に対する濃縮水の流量の比率を増大させることにより逆浸透膜に付着した濁質を洗い流すために行われるフラッシング運転を制御する。例として、フラッシング制御部５２は、濃縮水流量調整弁４５を全開にすることにより、逆浸透膜装置１０の回収率、つまり供給水の流量に対する処理水の流量を低下させる。これによって、逆浸透膜を透過する水量に比して逆浸透膜の膜面に沿って流れる水量が大きくなるため、膜面に付着した濁質を剥離して循環水ライン４０に流出させられる。

【0031】

フラッシング制御部５２によるフラッシング運転は、一般的に、通常運転を停止する際に行われる。これは、逆浸透膜装置１０の内部に濃縮された水が滞留すると、水が流れているときよりも水中の無機成分が析出し易くなるため、逆浸透膜装置１０の内部に滞留する水の濃縮度合いを可能な限り小さくすることが望まれるからである。また、フラッシング運転は、停止時間が一定時間に達したとき等にも行われ得る。これは、長時間の停止により析出した無機成分を押し出して逆浸透膜の膜面に析出した無機成分が定着することを抑制するためである。

【0032】

回収率検出部５３は、供給水流量計２４及び処理水流量計３１の検出値に基づいて、逆浸透膜装置１０の回収率を算出するよう構成され得る。

【0033】

詰り指標検出部５４は、例えば、供給水圧力センサ２３、供給水流量計２４、供給水温度センサ２５、処理水流量計３１、電気伝導度センサ３２、濃縮水圧力センサ４４等の検出値に基づいて逆浸透膜の閉塞度合を示す詰り指標を算出することができる。具体的な詰り指標としては、供給水圧力センサ２３及び濃縮水圧力センサ４４の検出値の差分として算出できる逆浸透膜間の差圧（逆浸透膜に沿って流れる水に生じる圧力損失）、処理水流量計３１の検出値等から算出できる逆浸透膜の透過流束（単位面積当たりの透過水量）などを用いることができる。なお、詰り指標の値は、例えばＳＩ単位等の周知の単位系で表される数値に限られず、所望の単位系の数値に換算できる任意の値であってもよい。詰り指標検出部５４は、さらに、これらの値を水温で補正した値、つまり水温が所定の値で他の条件が同じであった場合に想定される値を詰り指標としてもよい。

【0034】

照射制御部５５は、詰り指標検出部５４の検出値に応じて紫外線殺菌装置２１に紫外光源を点灯させる。このように、照射制御部５５が詰り指標の値に応じて紫外光源を点灯又は点滅させることでスライムの生成による詰りを抑制しつつ、不必要な紫外線の照射を行わないので消費電力を抑制できる。

【0035】

具体例として、照射制御部５５は、詰り指標が所定値を超える場合に逆浸透膜装置１０の通常運転中に紫外光源を点灯又は点滅させてもよく、詰り指標が所定値を超える場合に逆浸透膜装置１０のフラッシング運転中に紫外光源を点灯又は点滅させてもよく、詰り指標が所定値を超える場合に逆浸透膜装置１０の通常運転及びフラッシング運転の両方で紫外光源を点灯又は点滅させてもよい。

【0036】

照射制御部５５が詰り指標の値に応じて通常運転中に紫外光源を点灯又は点滅させることによって、過剰な電力を消費することなく逆浸透膜装置１０に新たに流入する微生物の量を低減できるので、逆浸透膜の膜面におけるスライムの生成による詰りを抑制できる。また、照射制御部５５が詰り指標の値に応じてフラッシング運転中に紫外光源を点灯又は点滅させることによって、過剰な電力を消費することなく運転停止中に逆浸透膜装置１０の内部に滞留する水中の微生物の量を低減できるので、運転停止中のスライムの生成による詰りを抑制できる。

【0037】

照射制御部５５は、紫外線殺菌装置２１の紫外線の光量（紫外光源の発光強度）を詰り指標の値に応じて変化させてもよく、紫外光源の発光時間（デューティ比）を詰り指標の値に応じて変化させてもよい。

【0038】

また、照射制御部５５は、回収率検出部５３が検出した逆浸透膜装置１０の回収率に応じて紫外線の光量を変化させてもよい。逆浸透膜装置１０の回収率が高い場合には循環水ライン４０から給水ライン２０に還流される濃縮水の流量が小さくなるため、紫外線殺菌装置２１を通過する水の流量が低下する。このため、逆浸透膜装置１０の回収率が高い場合には紫外線殺菌装置２１における紫外線の光量を小さくすることで、微生物の繁殖を効果的に抑制しつつ、消費電力を抑制できる。

【0039】

以上、本発明の水処理システムの好ましい各実施形態につき説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

【0040】

本発明の水処理システムにおいて、上述の実施形態で説明した全てのセンサが必要とされるわけではなく、採用する制御に必要とされないものは省略してもよく、採用する制御に応じて異なるセンサを設けてもよい。

【符号の説明】

【0041】

１ 水処理システム
１０ 逆浸透膜装置
２０ 給水ライン
２１ 紫外線殺菌装置
２２ 給水ポンプ
２３ 供給水圧力センサ
２４ 供給水流量計
２５ 供給水温度センサ
３０ 処理水ライン
３１ 処理水流量計
３２ 電気伝導度センサ
４０ 循環水ライン
４１ 流出部
４２ 返送部
４３ 排出部
４４ 濃縮水圧力センサ
４５ 濃縮水流量調整弁
４６ 排出流量調整弁
５０ 制御装置
５１ 通常運転制御部
５２ フラッシング制御部
５３ 回収率検出部
５４ 詰り指標検出部
５５ 照射制御部

【図1】