净水装置和净水方法

专利名称：净水装置和净水方法
技术领域：
本发明涉及通过将含残留氯的被处理液供给至装有反渗透膜的净水筒进行脱盐处理的净水装置和净水方法。
在对自来水、工业用水等含残留氯的被处理液(以下称原水)进行脱盐时，用具有内装反渗透膜(RO膜)的净水筒的净水装置将原水分离成透过水和浓缩水。在有限规模的净水装置中，作为得到充分必要量的透过水的方法有下列几种一种方法是在净水装置中设置贮存透过水的水箱，在不使用透过水时，将透过水贮存在该透过水贮存水箱中；另一种方法是在净水装置中设置增压泵，增大单位膜面积的透过水量。
图8是表示装有增压泵的以往的净水装置的一个例子的结构图。
在图8所示的净水装置中，用增压泵100和净水筒4进行脱盐处理。净水筒4具有反渗透膜。由于反渗透膜长时间暴露于氯中会失去耐久性，因此，为除去原水中所含的残留氯，用活性炭筒2进行预处理。
原水A通过原水供给管道1供给至活性炭筒2。活性炭筒2的透过水作为预处理水，由增压泵100经过预处理供给管道3供给至净水筒4。由具有反渗透膜的净水筒4将预处理水分离成透过水和浓缩水C。被分离出来的透过水通过透过水取出管道5作为处理水B而被取到外部。另一方面，浓缩水C通过浓缩水取出管道7而被排至外部。在浓缩水取出管道7中设有压力调整阀6，其作用是控制浓缩水量。
在上述净水装置中，为驱动增压泵100，必须有电动机或发动机等驱动装置(图中未标出)，此外还必须有控制这些驱动装置的控制装置(图中未标出)。为此，净水成本增加且净水装置的价格上升。此外，增压泵100和驱动装置等产生的噪音也是一个问题。
另一方面，在不用增压泵100向净水筒4供给预处理水时，由于在净水筒4的反渗透膜中不能得到充分的膜面线速度，因此，在膜面上会附着有杂质等污染成分。这样的净水装置在长时间连续运转时，由于净水筒4的反渗透膜的性能下降，因此所得到的透过水水质恶化且透过水量随着时间的推移而减少。
本发明的目的是，提供一种可低成本、长时间进行高可靠性的运转且没有噪音问题的净水装置和净水方法。
本发明者为了不用增压泵且在抑制细菌繁殖的同时能对被处理液进行脱盐处理，进行了各种实验并加以探讨，结果发现，当使用具有以下两项性能即浓度0.05％的氯化钠水溶液的阻止率为95％以上且透过水量为0.1m3/m2·日·kgf/cm2以上的反渗透膜时，不用增压泵，也可将压力在2kgf/cm2以下的被处理液供给至具有反渗透膜的净水筒中进行脱盐处理。
此外，本发明者发现，在净水装置中设置冲洗装置，可长时间地得到具有实用意义的透过水量。本发明者是在这些发现的基础上完成以下发明的。
作为本发明一个内容的净水装置具有内装反渗透膜用以对被处理液进行脱盐处理的净水筒、不借助将被处理液升压的升压手段即可将具有规定压力的被处理液供给至净水筒的供给系统及冲洗净水筒中的反渗透膜的冲洗装置。
这里，“冲洗”一词是指用水流清洗分离膜的膜面。
在该净水装置中，具有规定压力的被处理液由供给系统供给至具有反渗透膜的净水筒，在那里进行脱盐处理。此外，用冲洗装置冲洗净水筒中的反渗透膜，可将滞留在净水筒反渗透膜膜面上的杂质冲洗至净水筒之外。
另外，在该净水装置中，由于具有规定压力的被处理液无动力地供给至净水筒而不用作为升压手段的增压泵，因此，不需要驱动增压泵的驱动装置和控制驱动装置的控制装置。这样，能降低净水成本且抑制了净水装置价格的上升。此外，也没有增压泵和驱动装置产生的噪音问题。还有，由于不需要增压泵、驱动装置和控制装置，净水装置变得紧凑且不需要电费。
此外，通过冲洗可防止以下情况出现由于净水筒反渗透膜的膜面线速度不足而导致短时间的透过液液质恶化，及透过液量随着时间的推移而减少。
规定的压力也可在0.3kgf/cm2以上3kgf/cm2以下。此时，不用增压泵等升压手段即可进行脱盐处理。
冲洗装置可定期地进行冲洗操作。由此，可定期地将滞留在净水筒反渗透膜膜面上的杂质冲洗至净水筒之外。
冲洗装置也可在净水筒开始净水作业时进行冲洗。由此，可将净水作业停止期间净水筒内产生和堆积的菌体等杂质冲洗至净水筒之外。
此外，冲洗装置也可在净水筒进行净水作业期间进行冲洗。由此，可将净水作业期间滞留在净水筒反渗透膜膜面上的杂质冲洗至净水筒之外。此时，可在净水作业期间定期冲洗，也可不定期地冲洗。
另外，冲洗装置也可以在净水筒停止净水作业的同时进行冲洗。这样，可将净水作业期间滞留在净水筒反渗透膜膜面上的杂质冲洗至净水筒之外。
还有，冲洗装置也可以在净水筒停止净水作业期间进行冲洗。这样，可将净水作业停止期间在净水筒内产生和堆积的菌体等杂质冲洗至净水筒之外。
冲洗装置可以是装在净水筒内的冲洗阀。此外，冲洗装置也可以是设在净水筒浓缩液管路上的冲洗阀。当采用上述阀时，将冲洗阀打开，则浓缩液量增加，净水筒反渗透膜上的膜面线速度提高。由此，滞留在反渗透膜膜面上的杂质被冲洗至净水筒之外。
冲洗阀包括自动阀，净水装置还可具有控制自动阀开关操作的控制装置。此时，自动阀的开关操作由控制装置自动控制。
控制装置也可使自动阀每隔规定的时间间隔打开规定的时间。这样，自动阀定期且自动打开，净水筒被定期冲洗。结果，滞留在反渗透膜膜面上的杂质被定期冲洗至净水筒之外。
供给至净水筒的被处理液的量a与由净水筒得到的透过液的量b之比率b/a可以大于0.5。
在用具有反渗透膜的净水筒进行脱盐处理时，被处理液被供给至净水筒后，就分离成除去了杂质的透过液和杂质被浓缩的浓缩液。为提高反渗透膜的膜面线速度和维持膜性能，只要尽可能地减小透过液量b、使浓缩液量(a-b)接近被处理液量a即可。例如，若使透过液量b与被处理液量a的比率尽可能地小至例如0.1或0.2，则反渗透膜的膜面线速度维持在接近被处理液进口的状态。但是，通常，由于浓缩液是被废弃的，因此若透过液量b与被处理液量a的比率b/a的值低，则本来是必须的透过液量b变小，不经济。
在本发明的净水装置中，由于设置了冲洗装置，从而能维持膜性能，因此，即使使被处理液量a与透过液量b的比率b/a大于0.5，也能维持透过液液质。其结果，可得到经济的透过液量。
净水筒也可由并联或串联的多个净水筒构成。此时，通过冲洗，可防止透过液液质恶化和透过液量减少，同时得到大量的透过液。
在并联或串联设置多台净水筒时，冲洗阀可装在各净水筒内，也可设在各净水筒的浓缩液管路上。此外，还可将冲洗阀设在多个净水筒的浓缩液管路连接部的最末尾处。还有，也可在并联或串联排列的规定数目的净水筒的浓缩液管路连接部最末尾处设置冲洗阀作为一个单元，将多个单元并联或串联排列。
也可设置将由净水筒得到的透过液取出的透过液取出管路和将透过液排出至外部的透过液排出管路。此时，从透过液取出管路取出的透过液作为脱盐水用于各种用途。另一方面，从透过液排出管路排出的透过液未加使用即作为废水而被排出。
这样，在设有透过液排出管路的净水装置中，可将堆积在净水筒内的杂质与透过液一起通过透过液排出管路而排出至外部。这里，由于含大量杂质的透过液从透过液排出管路排出，因此，仅液质高的透过液从透过液取出管路被取出。从而，可防止杂质混入从透过液取出管路取出的透过液，防止透过液液质恶化。
也可定期地将透过液通过透过液排出管路排出至外部。这样，可将堆积在净水筒内的杂质与透过液一起通过透过液排出管路而定期地排出至外部。
也可在净水筒开始净水作业时将透过液通过透过液排出管路排出至外部。或者，还可在净水筒停止净水作业期间将透过液通过透过液排出管路排出至外部。此时，可将在净水作业停止期间堆积在净水筒内的杂质通过透过液排出管路排出至外部。
反渗透膜可具有浓度0.05％的氯化钠水溶液的阻止率为95％以上且透过水量为0.1m3/m2·日·kgf/cm2以上的性能。此时，不用增压装置就可将具有规定压力的被处理液供给至净水筒并容易进行脱盐处理。
也可在净水筒的前段设置将被处理液中所含的残留氯除去的预处理器。此时，不用作为升压手段的增压泵，被处理液无动力地被供给至预处理器，被处理液中所含的残留氯被除去。由此，可抑制被处理液中所含的残留氯对净水筒反渗透膜的损伤，提高反渗透膜的耐久性。
作为本发明另一内容的净水方法具有将具有规定压力的被处理液供给至具有反渗透膜的净水筒而不借助升压手段的步骤和以规定的时间冲洗净水筒反渗透膜的步骤。
在该净水方法中，将具有规定压力的被处理液供给至具有反渗透膜的净水筒，进行脱盐处理。
在该净水方法中，由于不用作为升压手段的增压泵，具有规定压力的被处理液无动力地被供给至净水筒，因此，不需要驱动增压泵的驱动装置和控制驱动装置的控制装置。从而，可降低净水成本，并抑制净水装置价格的上升。此外，也没有由增压泵和驱动装置产生的噪音问题。
还有，通过以规定的时间冲洗净水筒的反渗透膜，可将滞留在净水筒反渗透膜膜面上的杂质排出至净水筒之外。其结果，可防止由反渗透膜膜面线速度不足产生的短时间的透过液液质恶化，并可防止透过液量随着时间而减少。
此外，净水方法还可具有将由净水筒得到的透过液通过透过液排出管路以规定的时间排出至外部的步骤。此时，可将堆积在净水筒内和透过液出口侧的杂质与透过液一起排出至外部。这里，由于含大量杂质的透过液通过透过液排出管路排出，因此，排出的杂质不会混入由透过液取出管路取出的透过液。从而可防止透过液液质恶化，得到液质高的透过液。
净水方法还可具有将由净水筒得到的透过液用作清洗用水、锅炉用软水、食品制造用软水、水耕栽培用农业用水、实验室用纯水、增湿器用水或饮料用水的步骤。
此外，净水方法还可具有将由净水筒得到的透过液供给至离子交换器或连续电再生离子交换装置的步骤。此时，透过液的纯度由于离子交换器或连续电再生离子交换器而进一步地提高，因此，可得到超纯水。


图1是本发明净水装置的第1个例子的构成图。
图2是本发明净水装置的第2个例子的构成图。
图3是本发明净水装置的第3个例子的构成图。
图4是本发明净水装置的第4个例子的构成图。
图5是本发明净水装置的第5个例子的构成图。
图6是本发明净水装置的第6个例子的构成图。
图7是本发明净水装置的第7个例子的构成图。
图8是具有增压泵的以往的净水装置的一个例子的构成图。
图1时本发明净水装置的第1个例子的构成图。
在图1所示净水装置中，用活性炭筒2进行预处理。此外，用净水筒4进行脱盐处理。
在活性炭筒2的原水进口处，通过供水阀11，连接有原水供给管道1。活性炭筒2的透过水出口通过预处理水供给管道3与净水筒4的原水进口连接。供水阀11可以是自动阀。此时，供水阀11和原水供给管道1相当于供给系统。净水筒4的透过水出口连接有透过水取出管道5，浓缩水出口连接有浓缩水取出管道7。
在浓缩水取出管道7中间插入了压力调整阀6，冲洗阀9通过清洗水管道8与压力调整阀6并联。冲洗阀9由自动阀构成。
冲洗阀9的开关操作由定时器10控制。冲洗阀9和定时器10用于净水筒4的清洗处理。此外，供水阀11的开关操作可与冲洗阀9同时或独立地由定时器10控制。
在本例中，原水供给管道1和供水阀11相当于供给系统。此外，清洗水管道8和冲洗阀9相当于冲洗装置。此外，定时器10相当于控制装置，透过水取出管道5相当于透过液取出管路。
作为净水筒4，例如使用反渗透膜组件。反渗透膜组件是在压力容器内装填螺旋式反渗透膜组件而成。这里，使用具有浓度0.05％的氯化钠水溶液的阻止率为95％以上且透过水量为0.1m3/m2·日·kgf/cm2以上的性能的反渗透膜组件。
设供给水的对象溶质浓度为Cf，透过水的对象溶质浓度为Cp，则阻止率R(％)由下式(1)定义。
R(％)＝(1-Cp/Cf)×100…(1)这样的反渗透膜组件的透过水量与通常的膜分离操作中所用的反渗透膜组件的透过水量相比，非常大。在净水筒4所用的反渗透膜组件中，例如在水温25℃、操作压力7.5kgf/cm2的条件下，浓度0.05％的氯化钠水溶液的阻止率为95％以上，其透过水量为0.8m3/m2·日以上。另一方面，在通常的膜分离操作中所用的反渗透膜组件中，浓度0.05％的氯化钠水溶液的阻止率为95％以上，透过水量为0.6m3/m2·日以下。
首先，对图1所示净水装置的预处理和脱盐处理进行说明。在预处理和脱盐处理时，打开供水阀11，将冲洗阀9关闭。
使用自来水或工业用水之类的用规定压力供给的水或者保留有提升泵压力的井水作为原水A。
在预处理中，将由原水供给管道1供给的原水A供给至活性炭筒2的内部。在活性炭筒2中，供给的原水A中所含的残留氯被除去。活性炭筒2的透过水作为预处理水通过预处理水供给管道3供给至净水筒4的内部。
预处理水由净水筒4脱盐，分离成除去了杂质的透过水和杂质被浓缩的浓缩水C。透过水通过与净水筒4的透过水出口连接的透过水取出管道5，作为处理水B而被取出至外部。浓缩水C通过与净水筒4的浓缩水出口连接的浓缩水取出管道7而被排出至外部。
对设在浓缩水取出管道7上的压力调整阀6进行设定，使浓缩水C在规定量以下。由此，可抑制浓缩水量，并可增加透过水量。
这里，对压力调整阀6进行设定，使供给至净水筒4的原水量a与由净水筒4得到的透过水量b的比率b/a大于0.5。此时，由于可得到相对于供给的原水其回收率在50％以上的透过水，因此，效率高且经济。
在上述净水装置中，可不用增压泵等升压手段，将具有0.3kgf/cm2以上3kgf/cm2以下的压力的原水A无动力地供给至净水筒4，高效率地进行脱盐处理。
下面，对净水筒4的清洗处理进行说明。在净水筒4的清洗中，进行下面所示的冲洗。
在清洗时，打开供水阀11，向净水筒4供给原水A，并打开设在清洗水管道8上的冲洗阀9。由此，在上述脱盐处理时水量被压力调整阀6抑制的浓缩水C通过清洗水管道8被大量地排出至外部。由此，可提高净水筒4的反渗透膜膜面线速度，将滞留在膜面上的杂质排出至净水筒4之外。在图1中，冲洗阀9由定时器10控制，设定成每隔规定的时间间隔自动打开规定的时间。
例如，可将冲洗阀9设定成在中断的净水作业重新开始时(净水装置重新开始运转时)自动打开规定的时间。此时，净水装置重新开始运转时，打开供水阀11和冲洗阀9进行冲洗之后，关闭冲洗阀9，进行通常的运转。此时，所谓净水装置重新开始运转时可以是指接通净水装置的主电源以启动控制电路的时间，也可以是指接通主电源后接通运转开关的时间。这里，控制电路是指包括图1的定时器10在内的、控制供水阀11、冲洗阀9和其它自动阀的电路。此外，运转开关的作用是对控制电路发出开始运转的指令。运转的停止是通过停止开关向控制电路发出指令来实现的。
或者，也可将冲洗阀9设定成在净水作业中断期间(净水装置停止运转期间)每隔规定的时间间隔自动打开规定的时间。此时，在打开冲洗阀9的同时打开供水阀11进行冲洗。
在净水装置重新开始运转时打开冲洗阀9的情况下和在运转停止期间定期打开冲洗阀9的情况下，可将净水装置停止运转期间在净水筒4内发生和堆积的菌体、滞留在膜面上的杂质等污染成分通过冲洗排出至外部。
除上面所述的之外，也可在净水装置运转期间定期地打开冲洗阀9。或者，也可在净水装置停止运转的同时打开冲洗阀9进行冲洗之后关闭冲洗阀9，变成运转停止状态。在这些情况下，可将净水装置运转期间在净水筒4内发生和堆积的菌体、滞留在膜面上的杂质等污染成分通过冲洗排出至外部。
此外，也可在净水装置运转期间，在透过水水质发生恶化时打开冲洗阀9。这样，在净水装置运转期间，根据净水筒4的污染程度，不定期地打开冲洗阀9，这种情况下也能得到与上述同样的效果。
由于在上述净水装置中可通过冲洗来维持净水筒4的反渗透膜的膜性能，因此，即使脱盐处理时的膜面线速度较小，透过水水质也不会恶化，此外，透过水量也不会随着时间的推移而减小。由此，如前所述，可使供给至净水筒4的原水量a与由净水筒4得到的透过水量b的比率大于0.5。
另一方面，在图8所示的以往的净水装置中，由于通过提高净水筒4脱盐处理时的膜面线速度来维持膜性能，因此，必须尽可能地减小透过水量b，使浓缩水的量(a-b)接近原水量a。例如，若尽可能地将透过水量b与原水量a的比率减小至0.1或0.2，则反渗透膜的膜面线速度维持在接近原水进口的状态。然而，由于浓缩水通常作为废水被排出，因此，若透过水量b与原水量a的比率小，则希望得到的透过水量b减小，不经济。
与此相比，图1所示的净水装置如前所述，由于可使透过水量b与原水量a的比率b/a大于0.5，因此，可得到经济的透过水量。
如上所述，由于在上述净水装置中不需要增压泵，因此，可抑制净水成本和净水装置价格，并可长时间地稳定地进行高效率的脱盐处理。从而可不产生噪音，同时可降低净水成本。
图2是本发明净水装置的第2个例子的构成图。
在图2所示净水装置中，用活性炭筒2进行预处理。此外，用10台净水筒4进行脱盐处理。
将10台净水筒4各2台串联，将串联的各2台净水筒4作为1个单元，构成5组单元(101～105)。5组单元(101～105)并联排列。
原水供给管道1通过供水阀11、活性炭筒2和预处理水供给管道3与101至105各单元前段的净水筒4的原水进口连接。供水阀11由自动阀构成。101～105各单元前段的净水筒4的浓缩水出口通过浓缩水取出管道7a与101～105各单元后段的净水筒4的原水进口连接。101～105各单元后段的净水筒4的浓缩水出口通过浓缩水取出管道7b与浓缩水取出管道7连接。在各浓缩水取出管道7b的中间插入了压力调整阀6。此外，各冲洗阀9通过清洗水管道8与各压力调整阀6并联。5个冲洗阀9和供水阀11的开关操作由共同的定时器10分别独立地或同时控制。101～105各单元前段和后段的净水筒4的透过水出口通过透过水取出管道5a、5b连接在透过水取出管道5上。
净水筒4采用在图1的净水装置中说明过的反渗透膜组件。
下面说明图2所示的净水装置的预处理和脱盐处理。在预处理和脱盐处理时，打开供水阀11，将各冲洗阀9关闭。此外，所用的原水A是在图1的净水装置中说明过的原水。
在预处理时，由原水供给管道1供给的原水A被供给至活性炭筒2的内部。在各活性炭筒2中，供给的原水A中所含的残留氯被除去。活性炭筒2的透过水作为预处理水通过预处理水供给管道3被供给至101～105各单元前段的净水筒4的内部。预处理水在101～105各单元前段的净水筒4中脱盐，分离成除去杂质的透过水和杂质被浓缩的浓缩水C。所得浓缩水通过与101～105各单元前段的净水筒4的浓缩水出口连接的各浓缩水取出管道7a被供给至101～105各单元后段的净水筒4的内部。另一方面，透过水通过与101～105各单元前段的净水筒4的透过水出口连接的各透过水取出管道5a，再通过透过水取出管道5，作为处理水B而被取出至外部。
在101～105各单元后段的净水筒4中，前段净水筒4的浓缩水被进一步脱盐，分离成除去了杂质的透过水和杂质被浓缩的浓缩水C。所得透过水通过与101～105各单元后段的净水筒4的透过水出口连接的各透过水取出管道5b，再通过透过水取出管道5，作为处理水B而被取出至外部。另一方面，浓缩水C通过与101～105各单元后段的净水筒4的浓缩水出口连接的各浓缩水取出管道7b，再通过浓缩水取出管道7被排出至外部。将设在各浓缩水取出管道7b上的各压力调整阀6设定成使101～105各单元前段和后段的净水筒4的浓缩水在规定量以下。由此，可抑制浓缩水量，并可增加透过水量。
这里，将各压力调整阀6设定成使供给至101～105各单元前段的净水筒4的原水量a与由前段净水筒4和后段净水筒4得到的透过水量b的比率b/a大于0.5。此时，由于可得到相对于供给的原水其回收率在50％以上的透过水，因此，效率高且经济。
在上述净水装置中，可不用增压泵，将具有3kgf/cm2以下的压力的原水无动力地供给至101～105各单元前段和后段的净水筒4，高效率地进行脱盐处理。
下面，对101～105各单元前段和后段的净水筒4的清洗处理进行说明。在清洗净水筒4时，进行冲洗。
在清洗时，打开供水阀11，向101～105各单元前段的净水筒4供给原水，并打开设在各清洗水管道8上的冲洗阀9。由此，在上述脱盐处理时水量被压力调整阀6抑制的浓缩水通过各清洗水管道8和浓缩水取出管道7被大量地排出至外部。由此，可提高101～105各单元前段和后段的净水筒4的反渗透膜膜面线速度，将滞留在膜面上的杂质排出至前段和后段的净水筒4之外。在图2中，各冲洗阀9由共同的定时器10控制，设定成每隔规定的时间间隔自动打开规定的时间。
例如，可将各冲洗阀9设定成在中断的净水作业重新开始时(净水装置重新开始运转时)自动打开规定的时间。这样，在净水装置重新开始运转时，打开供水阀11和冲洗阀9进行冲洗之后，关闭各冲洗阀9，进行通常的运转。或者，也可将各冲洗阀9设定成在净水作业中断期间(净水装置停止运转期间)每隔规定的时间间隔自动打开规定的时间。此时，在打开冲洗阀9的同时打开供水阀11进行冲洗。
在净水装置重新开始运转时打开各冲洗阀9的情况下和在运转停止期间定期打开各冲洗阀9的情况下，可将净水装置停止运转期间在净水筒4内产生和堆积的菌体及滞留在膜面上的杂质等污染成分通过冲洗排出至外部。
除上面所述的之外，也可在净水装置运转期间定期地打开各冲洗阀9。或者，也可在净水装置停止运转的同时打开各冲洗阀9进行冲洗之后关闭各冲洗阀9，变成运转停止状态。在这些情况下，可将净水装置运转期间在净水筒4内产生和堆积的菌体及滞留在膜面上的杂质等污染成分通过冲洗排出至外部。此外，也可在净水装置运转期间，在透过水水质发生恶化时打开冲洗阀9。这样，在净水装置运转期间不定期地打开冲洗阀9的情况下，也能得到与前述同样的效果。
由于在上述净水装置中可通过冲洗来维持101～105各单元前段和后段的净水筒4的反渗透膜的膜性能，因此，即使脱盐处理时的膜面线速度较小，透过水水质也不会恶化，此外，透过水量也不会随着时间的推移而减小。由此，如前所述，可使供给至101～105各单元前段的净水筒4的原水量a与由前段和后段的净水筒4得到的透过水量b的比率大于0.5。
此外，由于在上述净水装置中不需要增压泵，因此，可抑制净水成本和净水装置价格，并可长时间地稳定地进行高效率的脱盐处理。从而可不产生噪音，同时可降低净水成本。
图2所示的净水装置是设置多台净水筒4的情况时的构成的一个例子，也可以是其它构成。在并联或串联设置多台净水筒4时，冲洗阀可以装在各净水筒4内，也可以设在各净水筒4的浓缩水取出管道连接部的最末尾处。还有，也可在并联或串联排列的规定数目的净水筒的浓缩水取出管道连接部最末尾处设置冲洗阀作为一个单元，将多个单元并联或串联排列。
例如，作为本发明净水装置的第3个例子，如图3所示，可将101～105这5个单元前段的净水筒4的原水进口分别通过开关阀15与共同的活性炭筒2连接，在101～105这5个单元后段的净水筒4的浓缩水出口设置共同的压力调整阀6和冲洗阀9。此外，作为本发明净水装置的第4个例子，如图4所示，可将101～105各单元的2个净水筒4并联，将并联的各2个净水筒4的原水进口分别通过活性炭筒2和共同的供水阀11与共同的原水供给管道1连接。还有，作为本发明净水装置的第5个例子，如图5所示，可将101～105各单元的2个净水筒4并联，将并联的各2个净水筒4的原水进口通过开关阀15与共同的活性炭筒2连接，在101～105这5个单元的净水筒4的浓缩水出口设置共同的压力调整阀6和冲洗阀9。此外，作为本发明净水装置的第6个例子，如图6所示，可将101～105这5个单元前段的净水筒4的透过水取出管道5a与后段的净水筒4的原水进口连接，将101～105各单元的2个净水筒4串联，将101～105这5个单元前段的净水筒4的原水进口与共同的活性炭筒2连接，在101～105这5个单元前段的净水筒4的浓缩水出口设置共同的压力调整阀6和冲洗阀9，在101～105这5个单元后段的净水筒4的浓缩水出口处设置共同的压力调整阀6和冲洗阀9。
图7是本发明净水装置的第7个例子的构成图。图7所示净水装置除下述部分之外，与图1所示净水装置的构成相同。
在图7所示净水装置中，插入了透过水排出阀52的透过水排出管道51与透过水取出管道5连接。此外，在透过水取出管道5中，插入了透过水取出阀50。此时，透过水取出阀50和透过水排出阀52可以是自动阀，开关操作可由定时器等分别独立地或同时控制。在本例中，透过水排出管道51相当于透过水排出管路。
在图7所示净水装置中，与图1所示净水装置同样，进行预处理和脱盐处理。在预处理和脱盐处理时，打开透过水取出管道5的透过水取出阀50，并关闭透过水排出管道51的透过水排出阀52。
在所述净水装置中，可不用增压泵，将具有0.3kgf/cm2以上3kgf/cm2以下的压力的原水无动力地供给至净水筒4，高效率地进行脱盐处理。
此外，由于压力调整阀6设定成使供给至净水筒4的原水量a与由净水筒4得到的透过水量b的比率b/a大于0.5，因此，可得到相对于供给的原水其回收率在50％以上的透过水。从而，效率高且经济。
此外，在上述净水装置中，与图1所示净水装置同样，通过清洗水管道8进行冲洗。由此，可将滞留在净水筒4膜面上的杂质排出至净水筒4之外。
在上述净水装置中，在中断的净水作业重新开始时(净水装置重新开始运转时)，在打开透过水排出阀52并关闭透过水取出阀50的状态下打开供水阀11进行运转。此时，净水筒4的透过水通过透过水排出管道51排出至外部。这样，在净水装置重新开始运转时，打开透过水排出阀52将透过水放流之后，关闭透过水排出阀52并打开透过水取出阀51，进行通常的运转。
通过上述透过水的放流，可将在净水装置停止运转期间净水筒4内和透过水取出管道51内产生和堆积的菌体等污染成分与透过水一起(作为污水D)通过透过水排出管道51排出至外部。其结果，可除去净水筒4内和透过水取出管道5内的污染成分，并可防止污染成分混入通过透过水取出管道5而取出的透过水。
由于在上述净水装置中可通过冲洗来维持净水筒4的反渗透膜的膜性能，因此，即使脱盐处理时的膜面线速度较小，透过水水质也不会恶化，此外，透过水量也不会随着时间的推移而减小。由此，如前所述，可使供给至净水筒4的原水量a与由净水筒4得到的透过水量b的比率大于0.5，得到经济的透过水量。
还有，通过上述透过水放流，可将净水筒4内和透过水取出管道5内的污染成分排出至外部。其结果，可维持净水筒4的反渗透膜膜性能，并可防止透过水水质恶化。
此外，由于不需要增压泵，因此，可抑制净水成本和净水装置价格，并可长时间地稳定地进行高效率的脱盐处理。从而可不产生噪音，同时可降低净水成本。
上面对净水装置重新开始运转时打开透过水排出阀52的情况进行了说明，但也可在净水装置停止运转期间定期打开供水阀11供给原水，并打开透过水排出阀52。此时，也可将净水装置停止运转期间净水筒4内和透过水取出管道5内产生和堆积的菌体等污染成分排出至外部。
另外，上面对由1台净水筒4构成的净水装置进行了说明，但也可以是由并联或串联设置的多台净水筒4构成的净水装置。
在多台净水筒4并联或串联设置时，在各净水筒4的透过水取出管道5的连接部最末尾处连接有插入了透过水排出阀52的透过水排出管道51。此外，在比透过水排出管道51的连接部更下游侧的透过水取出管道5上插入了透过水取出阀50。另外，可在并联或串联排列的规定数目的净水筒4的透过水取出管道5连接部最末尾处设置上述透过水排出管道51、透过水排出阀52和透过水取出阀50作为一个单元，将多个单元并联或串联排列。在这些情况下，与图7所示净水装置相同，也不需要增压泵，即可抑制净水成本和净水装置价格，并可长时间地稳定地进行高效率的脱盐处理。从而可不产生噪音，同时可降低净水成本。
由图1～图7所示净水装置得到的处理水可用作清洗用水。这里，清洗用水是指为提高清洗效果和防止清洗后干燥时表面出现残留物而所用的水。此外，也可将所得处理水用作锅炉用软水、食品制造用软水、水耕栽培用农业用水、实验室用纯水、增湿器用水或饮料用水。另外，可将该处理水供给至离子交换器或连续电再生离子交换装置。此时，由于处理水纯度进一步地得到提高，因此，可得到超纯水。这里所述的连续电再生离子交换装置是指由外部给予电流、连续进行离子交换(如不用离子交换膜的电渗析和使用离子交换膜的电渗析等)的装置。
实施例采用下面所示实施例1～4和比较例的净水装置进行原水的脱盐处理。用滋贺县草津市自来水作为原水。该自来水的特性如表1所示。
表1
此外，在实施例1～4和比较例中，使用了图1所示的净水装置。净水筒4中采用了日东电工株式会社生产的螺旋式反渗透膜组件LES90-D8。该螺旋式反渗透膜组件的性能如表2所示。
表2
实施例1将上述自来水以6.5L/分的供给水量供给至活性炭筒2，除去残留氯，在净水筒4实施24小时的净水作业。此时，在净水作业期间(净水装置运转期间)以每小时1次的比率将冲洗阀9完全打开30秒钟进行冲洗。
在本例中，连续进行这样的净水作业。
从开始运转起1小时后得到的处理水的电导率为10μS/cm，硬度在1mg/L以下，二氧化硅在1mg/L以下。此外，透过水量为4.5L/分。从开始运转起500小时后得到的处理水的电导率为15μS/cm，硬度在1mg/L以下，二氧化硅在1mg/L以下。此外，透过水量为4.2L/分。实施例2将上述自来水以6.5L/分的供给水量供给至活性炭筒2，除去残留氯，在净水筒4实施净水作业。此时，在净水作业期间以每小时1次的比率将冲洗阀9完全打开30秒钟进行冲洗。然后，关闭供水阀11，停止向活性炭筒2供给自来水，将净水作业中断48小时。在净水作业中断期间(净水装置停止运转期间)以每4小时1次的比率将冲洗阀9和供水阀11完全打开30秒钟，将自来水供给至净水筒4进行冲洗。在净水作业中断48小时之后，关闭冲洗阀9并打开供水阀11，向活性炭筒2供给自来水，重新开始净水作业。
在本例中，反复地进行这样的净水作业和中断净水作业。
从开始运转起1小时后得到的处理水的电导率为10μS/cm，硬度在1mg/L以下，二氧化硅在1mg/L以下。此外，透过水量为4.5L/分。从开始运转起经过500小时后得到的处理水的电导率为16μS/cm，硬度在1mg/L以下，二氧化硅在1mg/L以下。此外，透过水量为4.1L/分。实施例3将上述自来水以6.5L/分的供给水量供给至活性炭筒2，除去残留氯，在净水筒4实施24小时的净水作业。此时，在净水作业期间以每小时1次的比率将冲洗阀9完全打开30秒钟进行冲洗。然后，关闭供水阀11，停止向活性炭筒2供给自来水。此时，在中断净水作业的同时(在净水装置停止运转的同时)将冲洗阀9完全打开30秒钟进行冲洗。然后关闭冲洗阀9，将净水作业中断31时。将净水作业中断3小时之后，打开供水阀11，向活性炭筒2供给自来水，重新开始净水作业。
在本例中，反复地进行这样的净水作业和中断净水作业。
从开始运转起1小时后得到的处理水的电导率为10μS/cm，硬度在1mg/L以下，二氧化硅在1mg/L以下。此外，透过水量为4.5L/分。从开始运转起经过500小时后得到的处理水的电导率为16μS/cm，硬度在1mg/L以下，二氧化硅在1mg/L以下。此外，透过水量为4.2L/分。实施例4将上述自来水以6.5L/分的供给水量供给至活性炭筒2，除去残留氯，在净水筒4实施24小时的净水作业。此时，在净水作业期间以每小时1次的比率将冲洗阀9完全打开30秒钟进行冲洗。然后，关闭供水阀11，停止向活性炭筒2供给自来水，将净水作业中断3小时。将净水作业中断3小时之后，在重新开始净水作业时(净水装置重新开始运转时)打开供水阀11，并将冲洗阀9完全打开30秒钟进行冲洗。然后关闭冲洗阀9，实施通常的净水作业。
在本例中，反复地进行这样的净水作业和中断净水作业。
从开始运转起1小时后得到的处理水的电导率为10μS/cm，硬度在1mg/L以下，二氧化硅在1mg/L以下。此外，透过水量为4.5L/分。从开始运转起经过500小时后得到的处理水的电导率为16μS/cm，硬度在1mg/L以下，二氧化硅在1mg/L以下。此外，透过水量为4.2L/分。比较例将上述自来水以6.5L/分的供给水量供给至活性炭筒2，除去残留氯，在净水筒4实施净水作业。
在本例中，连续进行这样的净水作业。
从开始运转起1小时后得到的处理水的电导率为10μS/cm，硬度在1mg/L以下，二氧化硅在1mg/L以下。此外，透过水量为4.5L/分。从开始运转起经过500小时后得到的处理水的电导率为85μS/cm，硬度为6mg/L，二氧化硅为2mg/L。此外，透过水量为2.5L/分。
如实施例1～4所示，在净水作业期间或净水作业中断期间定期进行冲洗或在净水作业中断的同时或重新开始净水作业时进行冲洗的情况下，由于净水筒4内的污染成分被除去，因此，可长时间地以高透过水量得到高水质的透过水。
与此相比，如比较例所示，在不进行冲洗的情况下，随着运转时间的推移，污染成分在净水筒4内堆积。由此，所得透过水水质下降，且透过水量也下降。
权利要求
1.净水装置，它具有内装反渗透膜的对被处理液进行脱盐处理的净水筒、不借助将被处理液升压的升压手段即可将具有规定压力的被处理液供给至上述净水筒的供给系统、冲洗上述净水筒的反渗透膜的冲洗装置。
2.如权利要求1所述的净水装置，其中，规定压力在0.3kgf/cm2以上3kgf/cm2以下。
3.如权利要求1所述的净水装置，其中，冲洗装置定期地进行冲洗操作。
4.如权利要求1所述的净水装置，其中，冲洗装置在净水筒开始净水作业时进行冲洗操作。
5.如权利要求1所述的净水装置，其中，冲洗装置在净水筒进行净水作业期间进行冲洗操作。
6.如权利要求1所述的净水装置，其中，冲洗装置在净水筒停止净水作业的同时进行冲洗操作。
7.如权利要求1所述的净水装置，其中，冲洗装置在净水筒停止净水作业期间进行冲洗。
8.如权利要求1所述的净水装置，其中，冲洗装置包括冲洗阀。
9.如权利要求8所述的净水装置，其中，冲洗阀包括自动阀，净水装置还具有控制自动阀开关动作的控制装置。
10.如权利要求9所述的净水装置，其中，控制装置控制自动阀，使自动阀每隔规定的时间间隔打开规定的时间。
11.如权利要求1所述的净水装置，其中，供给至净水筒的被处理液量a与由净水筒得到的透过液量b的比率b/a大于0.5。
12.如权利要求1所述的净水装置，其中，净水筒由并联或/和串联的多个净水筒构成。
13.如权利要求1所述的净水装置，它还具有将由净水筒得到的透过液取出的透过液取出管路和将透过液排出的透过液排出管路。
14.如权利要求13所述的净水装置，其中，透过液在净水筒开始净水作业时通过透过液排出管路被排出至外部。
15.如权利要求1所述的净水装置，其中，反渗透膜具有浓度0.05％的氯化钠水溶液的阻止率为95％以上且透过水量为0.1m3/m2·日·kgf/cm2以上的性能。
16.如权利要求1所述的净水装置，它还具有设在净水筒前段、将被处理液中所含的残留氯除去的预处理器。
17.净水方法，它具有将具有规定压力的被处理液供给至具有反渗透膜的净水筒而不借助升压手段的步骤、在规定的时间冲洗净水筒反渗透膜的步骤。
18.如权利要求17所述的净水方法，它还具有以规定的时间将由净水筒得到的透过液通过透过液排出管路排出至外部的步骤。
19.如权利要求17所述的净水方法，它还具有将由净水筒得到的透过液用作清洗用水、锅炉用软水、食品制造用软水、水耕栽培用农业用水、实验室用纯水、增湿器用水或饮料用水的步骤。
20.如权利要求17所述的净水方法，它还具有将由净水筒得到的透过液供给至离子交换器或连续电再生交换装置的步骤。
全文摘要
将中间插入了冲洗阀的清洗水管道与浓缩水取出管道连接,而浓缩水取出管道连接在净水筒的浓缩水出口上。冲洗阀的开关由定时器控制。在净水筒中断净水作业期间或进行净水作业期间定期地或者在净水作业中断的同时或重新开始净水作业时打开冲洗阀进行冲洗。由此,可提高净水筒反渗透膜的膜面线速度,将滞留在膜面上的杂质排出至净水筒之外。
文档编号C02F1/44GK1251352SQ9912313
公开日2000年4月26日 申请日期1999年10月19日 优先权日1998年10月20日
发明者川岛敏行, 河田一郎 申请人:日东电工株式会社