(57)【要約】【課題】逆浸透膜で分離された濃縮水を有効に利用することのできる水処理装置を得る。【解決手段】原水をイオン交換樹脂３ａに接触させることで原水中のイオンを捕捉するイオン捕捉部３が設けられた浄化部４を備える水処理装置１において、浄化部４のイオン交換樹脂３ａを、逆浸透膜装置２で分離させた濃縮水を用いて再生するようにした。【選択図】図１
2011092803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水をイオン交換樹脂に接触させることで原水中のイオンを捕捉するイオン捕捉部が設けられた浄化部を備える水処理装置において、
前記浄化部のイオン交換樹脂を、逆浸透膜装置で分離させた濃縮水を用いて再生するようにしたことを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記逆浸透膜装置で生成した浄水と、前記浄化部で生成した浄水と、を選択的に供給できるようにした切換部を設け、前記イオン交換樹脂の再生中は逆浸透膜装置で生成した浄水を供給するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記浄化部に、活性炭が配置された濾過部を設けるとともに、前記水処理装置に前記濾過部に流入する濃縮水を加熱する加熱部を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記濾過部を、前記イオン捕捉部よりも前記濃縮水の流入方向上流側に配置したことを特徴とする請求項３に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記浄化部に、活性炭が配置された濾過部を設けるとともに、前記水処理装置に前記濾過部を加熱する加熱部を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水処理装置として、逆浸透膜を用いて原水を濾過するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、水道水を沈殿フィルターに通し、第１吸着フィルターおよび逆浸透膜フィルターを通過させ、さらにタンクを通したのち、第２吸着フィルターおよびセラミックスフィルターを通過させることで水処理を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０４００７７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、かかる従来の逆浸透膜を用いた水処理装置では、逆浸透膜で分離される濃縮水を廃棄していた。
【０００６】
そこで、本発明は、逆浸透膜で分離された濃縮水を有効に利用することのできる水処理装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明にあっては、原水をイオン交換樹脂に接触させることで原水中のイオンを捕捉するイオン捕捉部が設けられた浄化部を備える水処理装置において、前記浄化部のイオン交換樹脂を、逆浸透膜装置で分離させた濃縮水を用いて再生するようにしたことを特徴とする水処理装置。
【０００８】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載の水処理装置において、前記逆浸透膜装置で生成した浄水と、前記浄化部で生成した浄水と、を選択的に供給できるようにした切換部を設け、前記イオン交換樹脂の再生中は逆浸透膜装置で生成した浄水を供給するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明にあっては、請求項１または請求項２に記載の水処理装置において、前記浄化部に、活性炭が配置された濾過部を設けるとともに、前記水処理装置に前記濾過部に流入する濃縮水を加熱する加熱部を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明にあっては、請求項３に記載の水処理装置において、前記濾過部を、前記イオン捕捉部よりも前記濃縮水の流入方向上流側に配置したことを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明にあっては、請求項１または請求項２に記載の水処理装置において、前記浄化部に、活性炭が配置された濾過部を設けるとともに、前記水処理装置に前記濾過部を加熱する加熱部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、逆浸透膜装置で分離される濃縮水を用いて、イオン交換樹脂を再生するようにしたため、通常は廃棄される濃縮水を有効利用することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、切換部によって逆浸透膜装置で生成した浄水と、浄化部で生成した浄水と、を選択的に供給できるようにしたため、イオン交換樹脂の再生中は逆浸透膜装置の浄水を供給することができる。その結果、水処理装置の浄水供給を停止することなくイオン交換樹脂を再生することができるようになる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、浄化部に、活性炭が配置された濾過部を設けることで、活性炭により不純物を吸着除去することができ、水処理装置の浄化能力をさらに向上することができる。そして、加熱部により加熱された濃縮水を濾過部に流入することで、活性炭に吸着された塩素系有機化合物を分離処理することができ、活性炭を効率よく再生することができる。その結果、活性炭の寿命を延ばすことができるようになる。このように、濃縮水を加熱して浄化部に流入させることで、イオン交換樹脂を再生することができる上、活性炭を効果的に再生することができるようになる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、濾過部を、イオン捕捉部よりも濃縮水の流入方向上流側に配置することで、加熱された濃縮水をイオン捕捉部よりも先に濾過部に流入させることができる。このように配置することで、イオン捕捉部に流入して水温が低下してしまった濃縮水を濾過部に流入させることがなくなるため、温度の高い濃縮水で活性炭の再生効率を高めることができるようになる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、浄化部に、活性炭が配置された濾過部を設けることで、活性炭により不純物を吸着除去することができ、水処理装置の浄化能力をさらに向上することができる。さらに、濾過部を加熱する加熱部を設けることで、濾過部を直接加熱することができるため、活性炭の加熱効率が向上し、ひいては、活性炭の再生をより一層促進することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態にかかる水処理装置の模式図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態にかかる水処理装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。
【００１９】
（第１実施形態）
本実施形態にかかる水処理装置１は、海水等、塩分が含有された水を浄水（透過水）と不純物（ＮａＣｌ等の塩分）が含有される濃縮水とに分離する逆浸透膜装置２と、原水をイオン交換樹脂３ａに接触させることで原水中のイオンを捕捉するイオン交換樹脂層（イオン捕捉部）３が設けられた浄化部４と、を備えている。
【００２０】
本実施形態では、逆浸透膜装置２として、内部に逆浸透膜が設けられた公知のものを用いている。この逆浸透膜としては、一般に知られるＲＯ膜（Reverse Osmosis Menbrane）やナノフィルターと称されるＮＦ膜（Nanofiltration Membrane）などを用いることができる。なお、逆浸透膜は、水を透過しイオンや塩類などの水以外の不純物を透過しない性質を有する膜であればよく、ＲＯ膜、ＮＦ膜に限られるものではない。
【００２１】
逆浸透膜装置２には、塩分が含有された水を内部に供給する供給口２ａと、逆浸透膜を透過して不純物が除去された浄水を吐出する浄水吐出口２ｂと、逆浸透膜を透過しなかった不純物を含む濃縮水を吐出する濃縮水吐出２ｃが形成されている。すなわち、供給口２ａから逆浸透膜装置２内に流入した水は、逆浸透膜を透過して浄水吐出口２ｂから吐出される浄水と、逆浸透膜を透過せずに濃縮水吐出２ｃから吐出する不純物を含む濃縮水と、に分離されることとなる。
【００２２】
また、イオン交換樹脂層３を形成するイオン交換樹脂３ａとしては、陽イオン交換樹脂や陰イオン交換樹脂等を用いることができ、除去しようとする物質に応じて様々な種類のイオン交換樹脂を用いることができる。本実施形態では、イオン交換樹脂３ａと原水との接触面積を大きくするために、粒状のイオン交換樹脂３ａを用いてイオン交換樹脂層３を形成している。このイオン交換樹脂層３を設けた浄化部４に原水を通すことで浄水が生成される。
【００２３】
そして、本実施形態では、逆浸透膜装置２と浄化部４とが互いに並列関係をもって配置されており、逆浸透膜装置２には、開閉弁Ｖ１を有する配管Ｐ１を介して、海水等、塩分が含有された水を溜めた貯留タンク５から水が導入されるようになっている。貯留タンク５内の水は、図示せぬ供給ポンプを介して逆浸透膜装置２内に供給される。そして、逆浸透膜装置２で生成された浄水は、配管Ｐ２を経由して三方弁（切換部）Ｖ２を介して配管Ｐ０に供給される。なお、配管Ｐ０は、蛇口などに接続されており、この蛇口等を介して浄水が供給されるようになっている。
【００２４】
また、浄化部４には、配管Ｐ３を介して水道水などの原水が導入されるようになっており、イオン交換樹脂層３で原水中のイオンが除去されて浄化される。このようにして浄化生成された浄水が、配管Ｐ４および上述した三方弁Ｖ２を介して配管Ｐ０に供給されるようになっている。このとき、三方弁Ｖ２の切り換えにより、配管Ｐ０に連通する配管をＰ２とするかＰ４とするかを選択できるようになっている。すなわち、三方弁Ｖ２により、逆浸透膜装置２で生成した浄水と浄化部４で生成した浄水とを選択的に配管Ｐ０に供給できるように（いずれか一方の浄水が得られるように）なっている。また、浄化部４には、内部のドレン水を外方に排出するドレン管Ｐ５が設けられており、このドレン管Ｐ５には開閉弁Ｖ３が設けられている。
【００２５】
ここで、本実施形態では、逆浸透膜装置２で分離された濃縮水を浄化部４に流入させる配管Ｐ６を設け、濃縮水をイオン交換樹脂の再生に用いるようにしている。具体的には、配管Ｐ６によって、逆浸透膜装置２の濃縮水吐出口２ｃと上述した配管Ｐ３とを連通し、配管Ｐ３との連通部分には三方弁Ｖ４を設けている。そして、三方弁Ｖ４を、配管Ｐ６と配管Ｐ３とが連通される側に切り換えることにより、濃縮水を浄化部４に導入できるようになっている。このとき、濃縮水を浄化部４に供給する経路は、配管Ｐ６、三方弁Ｖ４、配管Ｐ３となる。
【００２６】
次に、本実施形態にかかる水処理装置１の通常運転時と再生運転時における動作を説明する。
【００２７】
まず、通常運転時には、開閉弁Ｖ１、Ｖ３を閉弁した状態で、一方の三方弁Ｖ２を、配管Ｐ４が配管Ｐ０に連通される側に切り換えておくとともに、他方の三方弁Ｖ４を、配管Ｐ３と配管Ｐ６とを遮断する側に切り換えておく。すると、原水が配管Ｐ３を介して浄化部４に流入し、当該浄化部４のイオン交換樹脂層３にてイオン交換された浄水が、配管Ｐ４から配管Ｐ０へと供給されることになる。
【００２８】
一方、イオン交換樹脂の再生運転時は、開閉弁Ｖ１、Ｖ３を開弁した状態で、一方の三方弁Ｖ２を、配管Ｐ２が配管Ｐ０に連通される側に切り換えるとともに、他方の三方弁Ｖ４を、配管Ｐ６が配管Ｐ３に連通される側に切り換える。すると、貯留タンク５内の水が図示せぬポンプを介して逆浸透膜装置２内に流入する。そして、逆浸透膜装置２の逆浸透膜を透過してＮａＣｌ等の不純物が除去された浄水は、配管Ｐ２および三方弁Ｖ２を介して配管Ｐ０へと供給されることになる。また、逆浸透膜装置２で分離された濃縮水（逆浸透膜を通過せずに）は、配管Ｐ６、三方弁Ｖ４および配管Ｐ３を介して浄化部４に流入し、浄化部４を充満した後にドレン配管Ｐ５から外方に排出されることとなる。
【００２９】
このように、再生運転時には、浄化部４が濃縮水で充満されることとなり、イオン交換樹脂層３が濃縮水中に浸漬される。そして、濃縮水に含有される塩分によってイオン交換樹脂が再生される。このとき、浄化部４内を濃縮水で充満するために、ドレン配管Ｐ５は浄化部４の上部で浄化部４に連通されている。また、浄化部４に濃縮水を供給する配管Ｐ３は、浄化部４の下部で浄化部４に連通されている。
【００３０】
このように、本実施形態の水処理装置１では、イオン交換樹脂の再生中は、浄化部４で生成される浄水の供給が停止されることになるが、浄化部４の停止中は逆浸透膜装置２で生成される浄水を配寛Ｐ０に供給することができるようになっているため、配管Ｐ０にいずれか一方の浄水を供給できるようになっている。すなわち、本実施形態では、水処理装置１が常に浄水供給可能な態勢となるようにしている。
【００３１】
さらに、本実施形態では、イオン交換樹脂層３を収納した浄化部４には、イオン交換樹脂層３以外に活性炭層（活性炭が配置された濾過部）６が収納されている。このように、活性炭層６を設け、当該活性炭層６内に原水を流入させることで、原水中の残留塩素やトリハロメタン、カビ臭などを活性炭に吸着させて除去することができるようになる。また、水処理装置１には、浄化部４に流入する濃縮水を加熱する加熱部７が設けられている。
【００３２】
本実施形態では、加熱部７は、電熱ヒータなどを内蔵することにより構成されており、濃縮水を配管Ｐ３に供給する配管Ｐ６の途中に設けられている。そして、この加熱部７により配管Ｐ６を通過する濃縮水を加熱するようにしている。
【００３３】
また、浄化部４には、イオン交換樹脂層３および活性炭層６が収納されることとなるが、本実施形態では、活性炭層６を、イオン交換樹脂層３よりも濃縮水の流入方向上流側（図１中下側）に配置している。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、逆浸透膜装置２で分離される濃縮水を配管Ｐ６、三方弁Ｖ４、配管Ｐ３を介してイオン交換樹脂層（イオン捕捉部）３を収納した浄化部４に流入させるようにしている。これにより、浄化部４内のイオン交換樹脂層（イオン捕捉部）３を塩分が含有された濃縮水で浸漬することができるようになり、濃縮水に含有される塩分によってイオン交換樹脂を再生できるようになる。すなわち、本実施形態によれば、通常は廃棄される濃縮水を有効利用することができる。また、通常廃棄される濃縮水を有効利用することで、イオン交換樹脂の再生に手間やコストがかからなくなるという利点もある。
【００３５】
また、本実施形態によれば、三方弁（切換部）Ｖ２によって逆浸透膜装置２で生成した浄水と、浄化部４で生成した浄水と、を選択的に供給することができるようにしたため、イオン交換樹脂の再生中は逆浸透膜装置２の浄水を供給することができる。その結果、水処理装置１の浄水供給を停止することなくイオン交換樹脂を再生することができるようになる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、浄化部４に、活性炭が配置された活性炭層（濾過部）６を設けることで、活性炭により原水中の不純物を吸着除去することができ、水処理装置１の浄化能力をさらに向上することができる。そして、加熱部７により加熱された濃縮水を活性炭層（濾過部）６に流入することで、活性炭に吸着された塩素系有機化合物を分離処理することができ、活性炭を効率よく再生することができる。その結果、活性炭の寿命を延ばすことができるようになる。このように、濃縮水を加熱して浄化部に流入させることで、イオン交換樹脂を再生することができる上、活性炭を効果的に再生することができるようになる。
【００３７】
さらに、本実施形態によれば、浄化部４にイオン交換樹脂層３と活性炭層６を収納した場合に、活性炭層６を、イオン交換樹脂層３よりも濃縮水の流入方向上流側に配置することで、加熱された濃縮水をイオン交換樹脂層３よりも先に活性炭層６に流入させることができる。このように、活性炭層６を、イオン交換樹脂層３よりも濃縮水の流入方向上流側に配置することで、イオン交換樹脂層３に流入して水温が低下してしまった濃縮水を活性炭層６に流入させることがなくなるため、温度の高い濃縮水で活性炭の再生効率を高めることができるようになる。
【００３８】
なお、本実施形態では、配管Ｐ６に加熱部７を設けて、その配管Ｐ６を通過する濃縮水を加熱するようにしたが、これに限ることなく、逆浸透膜装置２を通過する前の水、すなわち、原水貯留タンク５や配管Ｐ１内の原水を加熱するようにしてもよい。また、逆浸透膜装置２そのものを加熱するようにしてもよい。この場合、逆浸透膜装置２内の逆浸透膜として高温タイプ（たとえば、８０゜Ｃ程度まで耐え得るもの）のものを使用することが好ましい。
【００３９】
（第２実施形態）
本実施形態にかかる水処理装置１Ａは、上記第１実施形態と同様に、逆浸透膜装置２、イオン交換樹脂層３および活性炭層６を収納した浄化部４、原水貯留タンク５が設けられている。また、開閉弁Ｖ１、Ｖ３および三方弁Ｖ２、Ｖ４の作動も上記第１実施形態と同様である。
【００４０】
ここで、本実施形態の水処理装置１Ａが上記第１実施形態の水処理装置１と主に異なる点は、加熱部７Ａで、活性炭層（濾過部）６を直接に加熱するようにしたことにある。すなわち、加熱部７Ａは、上記第１実施形態と同様に電熱ヒータなどで構成されているが、この加熱部７Ａを配管Ｐ６に設けるのではなく、活性炭層（濾過部）６の外周を取り巻くように設けている。なお、本実施形態では、加熱部７Ａを浄化部４の外周を取り巻くように設けているが、加熱部７Ａを、活性炭層（濾過部）６の外周のみを取り巻くように設けてもよい。
【００４１】
以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、活性炭層（濾過部）６を加熱する加熱部７Ａを設けることで、活性炭層（濾過部）６を直接加熱することができるため、活性炭の加熱効率が向上し、ひいては、活性炭の再生をより一層促進することができるようになる。また、濃縮水そのものを加熱する必要がなくなるため、配管や逆浸透膜を耐熱性部材とする必要がなくなり、水処理装置の製造コストを削減することが可能となる。
【００４３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
【００４４】
例えば、上記各実施形態では、水処理装置として、逆浸透膜装置および浄化部を設けたものを例示しているが、これら以外にも水処理機能を有する各種フィルターや添加剤等が設けられていてもよい。
【００４５】
また、浄化部として濾過部が設けられたものを例示したが、濾過部は設けられていなくてもよい。
【００４６】
また、上記各実施形態では、逆浸透膜装置で生成した浄水と浄化部で生成した浄水を同一の蛇口等から吐水させる構造を例示したが、それぞれで生成された浄水を別個の蛇口等から吐水させるようにしてもよい。
【００４７】
また、単に逆浸透膜装置で分離した濃縮水を浄化部に流入させるようにしてもよい。すなわち、別の用途で用いられている逆浸透膜装置の濃縮水を利用して、イオン交換樹脂の再生が可能な水処理装置を構成してもよい。
【００４８】
また、貯留タンクには貯留する水は、海水でもよいし、予め食塩水を製造してその食塩水を貯留タンク内に溜めるようにしてもよい。
【００４９】
また、上記各実施形態では、供給ポンプを介して逆浸透膜装置に貯留タンク内の水を供給するものを例示したが、貯留タンク内に水を圧縮状体で封入しておき、貯留タンク内の圧力を利用して水が逆浸透膜装置に供給されるようにしてもよい。
【００５０】
また、逆浸透膜装置や浄水部、加熱部、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１、１Ａ  水処理装置
２  逆浸透膜装置
３  イオン交換樹脂層（イオン捕捉部）
４  浄化部
６  活性炭層（濾過部）
７、７Ａ  加熱部
Ｖ２  三方弁（切換部）
【図１】
2011092803.tif 000003
【図２】
2011092803.tif 000004