JPH0630793B2 - 水循環システム - Google Patents
水循環システムInfo
- Publication number
- JPH0630793B2 JPH0630793B2 JP60158235A JP15823585A JPH0630793B2 JP H0630793 B2 JPH0630793 B2 JP H0630793B2 JP 60158235 A JP60158235 A JP 60158235A JP 15823585 A JP15823585 A JP 15823585A JP H0630793 B2 JPH0630793 B2 JP H0630793B2
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- JP
- Japan
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- water
- wastewater
- membrane
- water circulation
- hydrophobic porous
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、排水管を浄化して飲料水等として再利用する
水循環処理システムに係り、特に宇宙ステーシヨンや潜
水艦のような閉鎖系空間での再利用に好適な水循環シス
テムに関する。
水循環処理システムに係り、特に宇宙ステーシヨンや潜
水艦のような閉鎖系空間での再利用に好適な水循環シス
テムに関する。
従来、排水を処理して再利用するための水処理技術とし
ては、特開昭55-35972号公報、或は技術雑誌「日経メカ
ニカル」1984年５月２１日号、ｐ５５に“２５６Ｋビツ
トささえる超純水製造装置、膜材質、配管、測定技術を
総動員”として内容が紹介されている様に、限外過や
逆浸透などの膜を利用した処理技術があり、これを単独
あるいは組合せたシステムにより水を浄化する。しか
し、宇宙空間のように限られた極めて狭い空間で、しか
も、飲料に供することができるまで排水を高度に浄化す
るには、従来の限外過や逆浸透では有機物の除去が不
充分なこと、高い運転圧力を必要とすること、水の回収
率が低いこと、などいくつかの欠点がある。
ては、特開昭55-35972号公報、或は技術雑誌「日経メカ
ニカル」1984年５月２１日号、ｐ５５に“２５６Ｋビツ
トささえる超純水製造装置、膜材質、配管、測定技術を
総動員”として内容が紹介されている様に、限外過や
逆浸透などの膜を利用した処理技術があり、これを単独
あるいは組合せたシステムにより水を浄化する。しか
し、宇宙空間のように限られた極めて狭い空間で、しか
も、飲料に供することができるまで排水を高度に浄化す
るには、従来の限外過や逆浸透では有機物の除去が不
充分なこと、高い運転圧力を必要とすること、水の回収
率が低いこと、などいくつかの欠点がある。
本発明の目的は、宇宙ステーシヨンや潜水艦のような閉
鎖系空間で人間あるいは動植物などから排出される排水
（シヤワー水、尿、石けん水、植物栽培排水、培養排
水、など）を浄化して飲料水や生活用水、栽培用水など
に用いる水循環処理システムを提供することにある。
鎖系空間で人間あるいは動植物などから排出される排水
（シヤワー水、尿、石けん水、植物栽培排水、培養排
水、など）を浄化して飲料水や生活用水、栽培用水など
に用いる水循環処理システムを提供することにある。
本発明の特徴は、疎水性多孔質膜を分離膜として用いる
いわゆるサーモパーベーパレーシヨン法を排水中からの
不純物分離手段として用い、膜の疎水性を維持するため
に、サーモパーベーパレーシヨンの前処理として活性炭
吸着などの有機物除去手段を設けることにある。
いわゆるサーモパーベーパレーシヨン法を排水中からの
不純物分離手段として用い、膜の疎水性を維持するため
に、サーモパーベーパレーシヨンの前処理として活性炭
吸着などの有機物除去手段を設けることにある。
本発明のもうひとつの特徴はサーモパーベーパレーシヨ
ン法で濃縮された排水を晶析器のような固形物分離装置
に送り、固形物を分離した上澄液は再びサーモパーベー
パレーシヨンで処理して浄化水を１００％近くまで高効
率で回収することにある。
ン法で濃縮された排水を晶析器のような固形物分離装置
に送り、固形物を分離した上澄液は再びサーモパーベー
パレーシヨンで処理して浄化水を１００％近くまで高効
率で回収することにある。
第１図にサーモパーベーパレーシヨン法の原理を示す。
ここで用いる膜はいわゆる疎水性多孔質膜で、膜面に接
している排水は加温され一部が膜面で蒸発する。蒸発し
た蒸気は膜の細孔（０．１〜１．０μｍ）を通り、膜と
相対して設けられている冷却面まで拡散しここで冷却さ
れ凝縮する。凝縮した水は蒸発および膜透過の２段の分
離操作を経ているので、排水中の不純物の99.99％以上
は除去された極めて高純度の水となる。ここで、排水浄
化のエネルギーは温度差なので排水を加温するためのエ
ネルギーは電気ヒータによることも、排熱系の熱で直接
排水を加温しても良い。宇宙船等では各種の電子機器や
制御機器から多量の排熱が発生するので、これらの排熱
を熱源として有効に利用することも可能である。
ここで用いる膜はいわゆる疎水性多孔質膜で、膜面に接
している排水は加温され一部が膜面で蒸発する。蒸発し
た蒸気は膜の細孔（０．１〜１．０μｍ）を通り、膜と
相対して設けられている冷却面まで拡散しここで冷却さ
れ凝縮する。凝縮した水は蒸発および膜透過の２段の分
離操作を経ているので、排水中の不純物の99.99％以上
は除去された極めて高純度の水となる。ここで、排水浄
化のエネルギーは温度差なので排水を加温するためのエ
ネルギーは電気ヒータによることも、排熱系の熱で直接
排水を加温しても良い。宇宙船等では各種の電子機器や
制御機器から多量の排熱が発生するので、これらの排熱
を熱源として有効に利用することも可能である。
ここで用いる疎水性多孔質膜の材質としては、通常、PT
FE（ポリテトラフルオロエチレン）ポリプロピレン製等
が用いられ、孔径は０．１〜１．０μｍが用いられる。
FE（ポリテトラフルオロエチレン）ポリプロピレン製等
が用いられ、孔径は０．１〜１．０μｍが用いられる。
第２図は不純物として３．４wt％のＮａＣｌを含む排水
をサーモパーベーパレーシヨン法で浄化した場合の単位
膜面積あたりの透過水量Ｑと得られた透過水の電気伝導
度を示した実験結果である。図のように、透過水量Ｑは
排水（高温度）と冷却水（低温）の蒸気圧差ΔＰに一次
的に比例する。また、透過水の電導度はΔＰによらない
が、平均して１０μｓ／cmと、排水の電導度約４８ms/c
mに比べて４桁以上低くなつており、極めて高純度であ
る。
をサーモパーベーパレーシヨン法で浄化した場合の単位
膜面積あたりの透過水量Ｑと得られた透過水の電気伝導
度を示した実験結果である。図のように、透過水量Ｑは
排水（高温度）と冷却水（低温）の蒸気圧差ΔＰに一次
的に比例する。また、透過水の電導度はΔＰによらない
が、平均して１０μｓ／cmと、排水の電導度約４８ms/c
mに比べて４桁以上低くなつており、極めて高純度であ
る。
以下、本発明の一実施例を第３図により説明する。
宇宙船内の人間生活あるいは動植物の飼育、栽培の結果
排出される排水は、まず、カートリツジフイルターのよ
うなプレフイルター１で微細な固形物を除去した後、活
性炭のような有機物を吸着除去する装置２で排水中の有
機物を除去する。有機物を除去するのは、後段のサーモ
パーベーパレーシヨンで用いている疎水性多孔質膜の疎
水性を維持するためである。排水中の界面活性剤などの
有機物が疎水性膜表面に付着すると、膜の表面が親水性
となり、排水が直接膜の細孔を通過するようになるの
で、疎水性の維持には特に注意せねばならない。
排出される排水は、まず、カートリツジフイルターのよ
うなプレフイルター１で微細な固形物を除去した後、活
性炭のような有機物を吸着除去する装置２で排水中の有
機物を除去する。有機物を除去するのは、後段のサーモ
パーベーパレーシヨンで用いている疎水性多孔質膜の疎
水性を維持するためである。排水中の界面活性剤などの
有機物が疎水性膜表面に付着すると、膜の表面が親水性
となり、排水が直接膜の細孔を通過するようになるの
で、疎水性の維持には特に注意せねばならない。
有機物を除去された排水は、次にサーモパーベーパレー
シヨン膜分離装置３に入り、第１図に示したような原理
により膜透過水５が得られる。膜透過水は、第２図に示
したように極めて高純度なので、飲料水やその他の生活
用水に供することができる。
シヨン膜分離装置３に入り、第１図に示したような原理
により膜透過水５が得られる。膜透過水は、第２図に示
したように極めて高純度なので、飲料水やその他の生活
用水に供することができる。
一方、膜を透過しない排水は徐々に濃縮され、排水中の
溶解性不純物が溶解度以上にすると固形物として析出し
てくるので、析出する前濃縮水管６により晶析器４に送
入しここで析出した固形物７を分離する。固形物分離後
の上澄水戻し管８により再びパーベーパレーシヨン膜分
離装置３に入る。したがつて、排水から透過水は高効率
で回収でき再び使用可能となる。
溶解性不純物が溶解度以上にすると固形物として析出し
てくるので、析出する前濃縮水管６により晶析器４に送
入しここで析出した固形物７を分離する。固形物分離後
の上澄水戻し管８により再びパーベーパレーシヨン膜分
離装置３に入る。したがつて、排水から透過水は高効率
で回収でき再び使用可能となる。
ここでサーモパーベーパレーシヨン装置で排水を加温す
る加温源９としては宇宙船内で使用される電子機器や制
御機器などから発生する排熱を用いている。
る加温源９としては宇宙船内で使用される電子機器や制
御機器などから発生する排熱を用いている。
本発明のもうひとつの実施例を第４図にブロツク線図で
示す。ここでは、排水１００はプレフイルター１限外
過１１、逆浸透１２でまず前処理され大部分の不純物が
除かれる。再利用する水質として飲料水のように高度に
浄化しなくても使用可能なシヤワー水や動植物飼育、栽
培用水１１０には、逆浸透１２までの処理水が用いられ
る。飲料水１２０のように高度に浄化する必要がある用
水には、逆浸透１２での透過水を活性炭処理１３し、こ
れをパーベーパレーシヨン３で浄化する。このようにす
れば、パーベーパレーシヨン３での処理量は少なくてす
むので、装置はさらに小形となる。
示す。ここでは、排水１００はプレフイルター１限外
過１１、逆浸透１２でまず前処理され大部分の不純物が
除かれる。再利用する水質として飲料水のように高度に
浄化しなくても使用可能なシヤワー水や動植物飼育、栽
培用水１１０には、逆浸透１２までの処理水が用いられ
る。飲料水１２０のように高度に浄化する必要がある用
水には、逆浸透１２での透過水を活性炭処理１３し、こ
れをパーベーパレーシヨン３で浄化する。このようにす
れば、パーベーパレーシヨン３での処理量は少なくてす
むので、装置はさらに小形となる。
本発明によれば、疎水性多孔質膜を用いたサーモパーベ
ーパレーシヨン法により排水を処理するので、蒸発と膜
分離の２段操作で排水を浄化でき極めて高純度な水を、
小形の装置で得ることができる。また、前処理として活
性炭のような有機物除去装置を備えているので、膜の疎
水性を維持でき安定した運転が可能となる効果がある。
また、パーベーパレーシヨンの濃縮水を晶析器で処理し
析出固形物を分離できるので、排水から浄化水を高効率
で回収できる効果である。さらに、宇宙船内で本システ
ムを使用する場合は、サーモパーベーパレーシヨンの熱
源として、宇宙船内で発生する排熱を直接排水の加熱源
として用いることができるので、排水の処理コストを低
減できる効果がある。
ーパレーシヨン法により排水を処理するので、蒸発と膜
分離の２段操作で排水を浄化でき極めて高純度な水を、
小形の装置で得ることができる。また、前処理として活
性炭のような有機物除去装置を備えているので、膜の疎
水性を維持でき安定した運転が可能となる効果がある。
また、パーベーパレーシヨンの濃縮水を晶析器で処理し
析出固形物を分離できるので、排水から浄化水を高効率
で回収できる効果である。さらに、宇宙船内で本システ
ムを使用する場合は、サーモパーベーパレーシヨンの熱
源として、宇宙船内で発生する排熱を直接排水の加熱源
として用いることができるので、排水の処理コストを低
減できる効果がある。
第１図はサーモパーベーパレーシヨン膜分離の排水処理
原理モデル、第２図はサーモパーベーパレーシヨン膜分
離法によりモデル排水を処理した実験結果、第３図は本
発明の一実施例である排水処理システム、第４は本発明
の他の実施例である排水処理システムである。 １……プレフイルター、２……有機物除去装置、３……
サーモパーベーパレーシヨン膜分離装置、４……晶析
器、５……膜透過水、６……濃縮水管、７……固形物、
８……戻し管、９……加熱源。
原理モデル、第２図はサーモパーベーパレーシヨン膜分
離法によりモデル排水を処理した実験結果、第３図は本
発明の一実施例である排水処理システム、第４は本発明
の他の実施例である排水処理システムである。 １……プレフイルター、２……有機物除去装置、３……
サーモパーベーパレーシヨン膜分離装置、４……晶析
器、５……膜透過水、６……濃縮水管、７……固形物、
８……戻し管、９……加熱源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒川 秀明 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 高橋 燦吉 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 芦田 章 東京都千代田区神田駿河台４丁目６番地 株式会社日立製作所内
Claims (3)
- 【請求項１】宇宙船や潜水艦などの閉鎖系空間で人間生
活や動植物などの飼育栽培装置から発生する排水を浄化
し飲料水やその他用水に再利用するための水循環処理シ
ステムにおいて、疎水性多孔質膜を用いて排水処理を行
ない、かつ前期疎水性多孔質膜を用いた水処理装置の前
に活性炭などの有機物除去装置を特徴とする水循環シス
テム。 - 【請求項２】特許請求の範囲１において、前記疎水性多
孔質膜で濃縮された排水を晶析器に導入し濃縮排水中の
固形物を分離した後の上澄液を再び疎水性多孔質膜を用
いた水処理装置に導入することを特徴とする水循環シス
テム。 - 【請求項３】特許請求の範囲１において、前期疎水性多
孔質膜を用いた水処理装置の処理エネルギー源として宇
宙船内等で発生する排熱を利用することを特徴とする水
循環システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60158235A JPH0630793B2 (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 水循環システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60158235A JPH0630793B2 (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 水循環システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6219299A JPS6219299A (ja) | 1987-01-28 |
| JPH0630793B2 true JPH0630793B2 (ja) | 1994-04-27 |
Family
ID=15667226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60158235A Expired - Lifetime JPH0630793B2 (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 水循環システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0630793B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03186800A (ja) * | 1989-12-15 | 1991-08-14 | Hitachi Ltd | 放射性廃液処理設備 |
| JP2007137765A (ja) * | 2006-12-22 | 2007-06-07 | Takenaka Komuten Co Ltd | 濃塩水生成装置 |
| JP5463022B2 (ja) * | 2008-11-20 | 2014-04-09 | 三菱重工業株式会社 | 宇宙ステーション用の排水処理装置及び方法 |
| KR20160123822A (ko) * | 2015-04-17 | 2016-10-26 | 한국과학기술연구원 | 막 증류 공정을 이용한 고온 폐수 처리 장치 |
| CN109673498A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-04-26 | 宁夏保利节能科技有限公司 | 一种净水器浓缩水净化再利用装置及其方法 |
| JP7740457B1 (ja) * | 2024-04-02 | 2025-09-17 | 栗田工業株式会社 | 有機物含有排水からの水回収装置及び方法 |
-
1985
- 1985-07-19 JP JP60158235A patent/JPH0630793B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6219299A (ja) | 1987-01-28 |
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