JPH10244260A

JPH10244260A - 浄水器および浄水装置

Info

Publication number: JPH10244260A
Application number: JP5165797A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Kumano; 淳夫熊野; Kazunari Marui; 一成丸井
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】水道水中のミネラル、硬度の低下を低く抑
え、かつ溶解性有機物、例えば、過マンガン酸カリウム
消費量、色度を簡単に除去し、快適な飲料用水を得るこ
とができる浄水器及び浄水装置を提供する。【解決手段】ナノろ過膜を用いたことを特徴とする浄
水器であり、必要に応じて、活性炭を接続したり、ポン
プ等を接続して浄水装置として用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浄水器および浄水
装置に関するものである。さらに詳細に述べれば、ナノ
ろ過膜を用いることにより、従来の精密ろ過膜や限外ろ
過膜を用いた浄水器では十分除去できなかった溶解性物
質の除去性能を向上させ、また、従来の逆浸透膜を用い
た浄水器では取り除いてしまっていたミネラル等の除去
性能を抑制することで、安全で快適な高品質の水を得る
ことを目的とする浄水器に関するものである。本発明に
おける浄水器とは活性炭層及び／または分離膜を用いて
水道水等を精製する器具を意味し、浄水装置は浄水器に
加圧手段を設けてなる装置をいう。

【０００２】

【従来の技術】環境悪化に伴い水源が汚染され、一般家
庭に配水される水道水の水質は悪化の一途をたどってお
り、臭気、トリハロメタンに代表される消毒副生成物な
どが問題となっている。一般家庭でも水道の蛇口に、浄
水器を連結し、高品質の水を得ることが行われている。

【０００３】従来の浄水器としては活性炭でカルキ臭の
原因である残留塩素などを除去し、活性炭後に増殖のお
それのある一般細菌を精密ろ過膜や限外ろ過膜で除去す
る構成が、例えば特開昭５４−８１６６３号公報、特開
昭６０−２２０１０７号公報などに提案されており、現
在の浄水器の主流となっている。一方、精密ろ過膜や限
外ろ過膜より分離対象が小さい逆浸透膜を用いた浄水器
も例えば特開平８ー３１８２７０号公報などに提案され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな、活性炭と精密ろ過膜または限外ろ過膜では、原水
中に含まれる溶解性有機物、例えばその指標の一つであ
る過マンガン酸カリウム消費量や色度を浄水器での処理
により低減させることは困難である。また、逆浸透膜を
用いた浄水器では、前述した過マンガン酸カリウム消費
量や色度を除去できるものの、ミネラル成分、硬度成分
をも除去してしまうため、国内など原水の硬度が適量で
ある場合には、飲料用としては、まろやかさを損なうこ
ととなり快適な水を得るという点では必ずしも好ましい
とは言えない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者らは、ナノろ過膜を用いる浄水器によ
り、原水中の溶解性有機物の低減、除去が可能で、しか
も、ミネラル、硬度成分を保持できることを見いだし本
発明に至った。

【０００６】すなわち、本発明は、下記のものである。ナノろ過膜を用いたことを特徴とする浄水器。水道栓やポンプの吐出口に接続可能な原水流入口部
を有し、該原水流入口部はナノろ過膜モジュールの供給
水口に連通しており、該ナノろ過膜モジュールの透過水
口、非透過水口にそれぞれ連通する透過水取り出し口
部、非透過水排出口部を有し、非透過水口には回収率調
整手段を設けている上記記載の浄水器。原水を処理する活性炭層を設けている上記または
に記載の浄水器。ナノろ過膜モジュールが中空糸膜から構成されてい
る上記ないしのいずれかに記載の浄水器。中空糸膜が複合中空糸膜である上記に記載の浄水
器。上記ないしのいずれかに記載の浄水器を有し、
該浄水器の原水流入口部に加圧水が供給できる加圧手段
を設けたことを特徴とする浄水装置。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明において、ナノろ過膜と
は、限外ろ過膜と逆浸透膜との間に位置づけられる分画
特性を有する領域の膜を意味する。具体的には、水道水
中に存在する低分子量有機物の除去性能が高く、ミネラ
ル、硬度成分の除去性能は低い膜である。さらに、具体
的に説明すると、以下の２つの要件を満たす膜を言う。
第１として、その膜の分画分子量が１００から１０００
であり、好ましくは、１００から５００であり、より好
ましくは１００から３００であること。第２として、そ
の膜の塩化カルシウムの除去率が９５％以下であり、好
ましくは９３％以下であり、より好ましくは９０％以下
であることである。分画分子量が１０００より大きいと
溶解性有機物の除去性能が十分ではなく、また、１００
より小さいと、ミネラル、硬度成分の除去率が高くなっ
たり、膜の透水性能が低くなったりするため、好ましく
ない。また、塩化カルシウムの除去率が９５％より大き
いと、ミネラル、硬度成分を除去し過ぎることとなり好
ましくない。

【０００８】本発明において、分画分子量とは、以下の
ように定義される。すなわち、供給液濃度１０００g/
m³、供給圧力３kg/cm²、温度２５℃、回収率が５％以下
の条件で測定した場合に、除去率が９０％に相当する糖
などの溶質の分子量で表される。除去率は下記（１）式
で定義される。また、本発明において、塩化カルシウム
の除去率とは、以下のように定義される。すなわち、供
給液濃度５００g/m³、供給圧力３kg/cm²、温度２５℃、
回収率が５％以下、ｐＨ６の条件で測定した場合の除去
率である。除去率は下記（２）式で定義される。なお、
本発明におけるナノろ過膜モジュールは、ナノろ過膜か
らなる膜モジュールである。本発明におけるナノろ過膜
は水道用浄水処理、例えば、凝集沈澱・砂濾過で除去し
きれずに、一般家庭などに供給される水道水中に存在す
る低分子量有機物の除去性能が高く、ミネラル、硬度成
分の除去性能は低いものが望ましい。

【数１】

【０００９】

【数２】

【００１０】本発明において、ナノろ過膜の形状は平
膜、中空糸膜など特に限定されないが、膜モジュールに
した場合のコンパクト性の面から中空糸膜が好ましい。
中空糸膜の場合にその配置方法としては平行配置、交差
配置、Ｕ字型配置などがあり、必要に応じて分配管を設
けたり、モジュールとしての性能が十分発現するものを
選定することが可能である。また、ナノろ過膜の形態と
しては、いわゆる非対称膜、複合膜など特に限定されな
いが、性能の点から複合膜が好ましい。

【００１１】本発明において、原水流入口部とは水道水
や、ポンプにより加圧された原水を流入する流入口部で
あり水道栓やポンプの吐出口に接続可能な形態を有す
る。接続可能な形態とは、ネジ構造、ソケット構造、フ
ランジ構造、カップラー構造、ユニオン構造、ホースノ
ズル構造などホース等を介しても接続可能であれば、特
に限定されない。

【００１２】本発明において、ナノろ過膜モジュールの
供給水口とはナノろ過膜モジュールで処理される原水が
供給される流入口であり、透過水口とは、ナノろ過膜モ
ジュールの透過水が流出する流出口である。非透過水口
とは、ナノろ過膜モジュールで原水が処理される際、ナ
ノろ過膜を透過せず排出される非透過水の流出口であ
る。

【００１３】本発明において、透過水取り出し口部、非
透過水排出口部とはそれぞれナノろ過膜モジュールの透
過水、非透過水が取り出し、排出されるところである。

【００１４】本発明において、回収率調整手段とは、ナ
ノろ過膜モジュールから排出される非透過水流量を調整
し、回収率を調整できる手段であれば特に限定されな
い。一例としてバルブなどの流動抵抗部材があげられ
る。

【００１５】本発明において、活性炭層は、水中の残留
塩素や、微量の有機物を除去する機能を有する活性炭か
らなる層であり、その形態、材質等は特に限定されな
い。また、活性炭のみがケースに装着された構成であっ
たり、ナノろ過膜と同じ容器内に装着された構成であっ
てもかまわない。浄水器に装着されるナノろ過膜の耐塩
素性が十分でない場合には、活性炭層を設けることが好
ましい。

【００１６】本発明において、中空糸膜とは選択透過性
を有する中空糸状の分離膜であり、外圧型、内圧型いず
れでもかまわない。有効膜面積が大きくなる外圧型が好
ましい。

【００１７】本発明において、複合中空糸膜とは、多孔
質中空糸支持膜の外表面及び／または内表面に多孔質中
空糸支持膜とは異なる素材からなる分離活性層を設けた
ものである。外表面、内表面いずれの表面に分離活性層
を設けたものでもかまわないが、有効膜面積が大きくな
る外表面に設けたものが好ましい。

【００１８】本発明における加圧手段とは、浄水器に供
給する供給水を加圧する手段であり、ポンプが一例とし
てあげられる。本発明における浄水器は水道水圧で使用
できることが望ましいが、必要に応じて上記加圧手段を
設けて浄水装置として使用することが可能である。ま
た、この場合に、ポンプの入り口側に必要に応じてタン
ク等を設けることもできる。

【００１９】本発明における浄水器は、付加機能とし
て、殺菌手段、ミネラル添加、調整手段、アルカリイオ
ン水生成手段等を別途設けることも可能である。また、
抗菌部材を用いたり、透過水を一時的に溜めるタンクな
どを設けてもよい。

【００２０】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものでは
ない。

【００２１】実施例１ポリスルホン系の中空糸支持膜の外表面にピペラジンと
トリメシン酸クロリドを界面重合させて得られた架橋ポ
リピペラジンアミドからなる分離活性層が形成されてい
る複合中空糸膜をナノろ過膜を、特開平８−２８１０８
５号公報の記載にに基づいて作製した。この複合中空糸
膜の外径、内径はそれぞれ３００μｍ、２００μｍであ
り、この複合中空糸膜の透水量、ＣａＣｌ₂除去率はそ
れぞれ０．３４ｍ³／（ｍ²・日）、８８．３％であっ
た。また、分画分子量は２２７であった。

【００２２】なお、この複合中空糸膜の性能は次のよう
にして求めた。上記複合中空糸膜を用いた膜面積１３２
ｃｍ²のミニモジュ−ルを作製し、温度２５℃、ｐＨ６
にてＣａＣｌ₂の５００ｇ／ｍ³水溶液を複合中空糸膜
の外側に操作圧力３kg/cm²で供給して脱塩を行い、６０
分後に測定を開始し透過水の単位膜面積あたりの透水
量、塩濃度を測定した。この場合の回収率すなわち供給
水流量に対する透過水流量の割合は５％以下と十分に小
さいものであった。同様に、上記ミニモジュールに対
し、温度２５℃、ｐＨ６にてグルコース（分子量１８
０）、Ｎ−アセチルグルコサミン（同２２１）、サッカ
ロース（同３４２）を各々１００ｇを１００リットルの
純水に溶解した水溶液を複合中空糸膜の外側に操作圧力
３kg/cm²で供給して分画実験を行い、６０分後に測定を
開始し透過水の各溶質濃度を測定した。この場合の回収
率すなわち供給水流量に対する透過水流量の割合は５％
以下と十分に小さいものであった。除去率は前記、
（１）式で定義され、分画分子量は除去率が９０％に相
当する溶質の分子量として求めた。

【００２３】これらの複合中空糸膜６９００本をほぼ円
筒状の束にして、内径２８．４ｍｍ、長さ２６０ｍｍの
透明なポリカーボネート樹脂製のケースに挿入し、脱
水、乾燥後、遠心接着して両端部を樹脂固定した。接着
樹脂はウレタン系樹脂とエポキシ系樹脂を用い、切断部
がウレタン系樹脂となるようにした。１晩室温で放置
後、金型を離型し、接着樹脂部を５０℃で１時間加熱し
片端部のウレタン樹脂部を切断し、中空糸膜を開口させ
た。このナノろ過膜モジュールは外圧型中空糸膜モジュ
ールであり、中空糸膜の開口部に透過水口を有し、中空
糸膜の外側の空間に連通して供給水口、非透過水口が設
けられている。供給水口は非透過水口より透過水口に近
い位置にある。このナノろ過膜モジュールの有効膜面積
は１．４ｍ²である。

【００２４】このナノろ過膜モジュールの供給水口に２
５℃の純水を５kg/cm²で加圧供給し、中空糸膜の開口端
部からの水の流出状態から中空糸膜の損傷に由来する大
きなリークの有無を調べ、リークが検出されなくなるま
で、リークテスト、エポキシ系樹脂による補修を繰り返
した。

【００２５】続いて、親水化処理として室温のエタノー
ル５０重量％水溶液をナノろ過膜モジュールの供給水口
に１５５ｍｌ／分の流量で１０分間循環した後排出し、
さらに純水を同流量で３０分間、流水洗浄を行った。

【００２６】このナノろ過膜モジュールに温度２５℃、
ｐＨ６にてＣａＣｌ₂の５００ｇ／ｍ³水溶液を供給水
口に操作圧力３kg/cm²で供給して脱塩を行い、１０分後
の透過水の塩濃度を電気伝導度にて測定した。この場合
の回収率、すなわちナノろ過膜モジュールへの供給水流
量に対する透過水流量の割合は５０％と８０％であり、
それぞれの塩除去率は、８０．７％、６６．４％であっ
た。同様に、温度２５Ｃ、ｐＨ６にてグルコース、Ｎ−
アセチルグルコサミン、サッカロースの各々１０００ｇ
／ｍ³水溶液をナノろ過膜モジュールの供給水口に操作
圧力３kg/cm²で供給して分画実験を行い、１０分後の各
溶質濃度を測定した。この場合の回収率は５０％と８０
％であり、それぞれの除去率を表１に示した。

【００２７】

【表１】

【００２８】このナノろ過膜モジュールの供給水口に活
性炭層およびポンプを連通して大阪市内の水道水の浄水
処理実験を行った。活性炭層はアドバンテック製の活性
炭フィルターTCC-W1 SOCO(活性炭量約２００ｇ）を使用
した。実験でのナノろ過膜モジュール供給水の圧力は３
kg/cm²、温度は約１２℃、透過水量は０．２１L/分であ
った。回収率を８０％に設定し、１時間通水した後、透
過水を採取し、原水とともに水質分析を実施した。結果
を表２に示した。なお、透過水の残留塩素濃度は０．１
mg/L未満であった。

【００２９】原水の水質も表２中に示した。水道の水質
基準での快適水質項目の目標値では、有機物等すなわち
過マンガン酸カリウム消費量は３mg/L以下、カルシウ
ム、マグネシウム等すなわち硬度は１０mg/L以上１００
mg/L以下であるので、有機物等はできるだけ除去し、硬
度はなるべく除去しない浄水器が好ましい性能であると
言える。本発明の浄水器では除去すべき有機物等は大き
く除去され、除去しない方が好ましい硬度はあまり除去
されていない。

【００３０】実施例２実施例１と同様のナノろ過膜モジュールの供給水口に活
性炭層を連通させて、大津市内の水道水を、水道水圧で
浄水処理実験を行った。実験でのナノろ過膜モジュール
供給水の圧力は２．５kg/cm²、温度は約１８℃、透過水
量は０．２３L/分であった。回収率を８０％に設定し、
１時間通水した後、透過水を採取し、原水とともに水質
分析を実施した。結果を表３に示した。なお、透過水の
残留塩素濃度は０．１mg/L未満であった。

【００３１】比較例１実施例１と同じ大阪市内の水道水を、ナノろ過膜モジュ
ールを用いず、活性炭のみを通水させた。実施例１の場
合と同様の通水流量、通水時間後、処理水を採取し、水
質分析を実施した。結果を表２に示した。硬度の除去は
ほとんどなされていないが、有機物等の除去率が低く、
原水の有機物等が多い場合には、除去しきれずに、浄水
器からの浄水処理水中に多く残存することが予想され
る。なお、処理水の残留塩素濃度は０．１mg/L未満であ
った。

【００３２】比較例２実施例１と同じ大阪市内の水道水を、活性炭と精密ろ過
膜から構成されている浄水器として、三菱レイヨン製、
クリンスイデミ CX751 に通水、処理した。２L/分の通
水流量で１時間通水後、処理水を採取し、水質分析を実
施した。回収率は１００％であった。結果を表２に示し
た。硬度の除去はほとんどなされていないが、有機物等
の除去率が低く、原水の有機物等が多い場合には、除去
しきれずに、浄水器からの浄水処理水中に多く残存する
ことが予想される。なお、処理水の残留塩素濃度は０．
１mg/L未満であった。

【００３３】比較例３ナノろ過膜モジュールの代わりに逆浸透膜モジュールを
用い、回収率が２０％、透過水流量が０．０８L/分であ
る以外は実施例１と同様の条件で大阪市内の水道水の浄
水処理実験を実施した。結果を表２に示した。除去すべ
き有機物等は大きく除去されているものの、除去しない
方が好ましい硬度もほとんど除去されてしまっている。
なお、処理水の残留塩素濃度は０．１mg/L未満であっ
た。

【００３４】ここで用いた逆浸透膜モジュールは三酢酸
セルロース中空糸型逆浸透膜からなる外圧型中空糸膜モ
ジュールである。この逆浸透膜膜モジュールに温度２５
℃、ｐＨ６にてＣａＣｌ₂の５００ｇ／ｍ³水溶液を供
給水口に操作圧力３kg/cm²で供給して脱塩を行い、１０
分後の透過水の塩濃度を電気伝導度にて測定した。この
場合の回収率は２０％、５０％、８０％であり、それぞ
れの塩除去率は、９９．０％、９８．４％、９５．９％
であった。同様に、温度２５℃、ｐＨ６にてグルコー
ス、Ｎ−アセチルグルコサミン、サッカロースの各々１
０００ｇ／ｍ³水溶液を逆浸透膜モジュールの供給水口
に操作圧力３kg/cm²で供給して分画実験を行い、１０分
後の各溶質濃度を測定した。この場合の回収率は２０
％、５０％、８０％であり、それぞれの除去率を表４に
示した。この逆浸透膜モジュール膜に用いられている中
空糸膜の分画分子量は１００未満であると推察される。

【００３５】比較例４実施例２と同じ大津市内の水道水を、ナノろ過膜モジュ
ールを用いず、活性炭のみを通水させた。実施例２の場
合と同様の通水流量、通水時間後、処理水を採取し、水
質分析を実施した。結果を表３に示した。硬度の除去は
ほとんどなされていないが、有機物等の除去率が低く、
原水の有機物等が多い場合には、除去しきれずに、浄水
器からの浄水処理水中に多く残存することが予想され
る。なお、処理水の残留塩素濃度は０．１mg/L未満であ
った。

【００３６】比較例５実施例２と同じ大津市内の水道水を、活性炭と精密ろ過
膜から構成されている浄水器として、比較例２で用いた
三菱レイヨン製、クリンスイデミ CX751 に通水、処理
した。２L/分の通水流量で１時間通水後、処理水を採取
し、水質分析を実施した。回収率は１００％であった。
結果を表３に示した。硬度の除去はほとんどなされてい
ないが、有機物等の除去率が低く、原水の有機物等が多
い場合には、除去しきれずに、浄水器からの浄水処理水
中に多く残存することが予想される。なお、処理水の残
留塩素濃度は０．１mg/L未満であった。

【００３７】比較例６ナノろ過膜モジュールの代わりに比較例３で用いた逆浸
透膜モジュールを用い、回収率が２０％、透過水流量が
０．０９L/分である以外は実施例２と同様の条件で大津
市内の水道水の浄水処理実験を実施した。結果を表３に
示した。除去すべき有機物等は大きく除去されているも
のの、除去しない方が好ましい硬度もほとんど除去され
てしまっている。なお、処理水の残留塩素濃度は０．１
mg/L未満であった。

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表３】

【００４０】

【表４】

【００４１】

【発明の効果】本発明の浄水器及び浄水装置によれば、
ナノろ過膜を設けているため、水道水中のミネラル、硬
度成分の低下をできるだけ低く抑えて、溶解性有機物、
例えば有機物の指標の一つである過マンガン酸カリウム
消費量や色度を低減させることが可能となり、快適な飲
料用水を簡単に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浄水器の一例の簡単な構成図を示す。

【図２】本発明の浄水装置の一例の簡単な構成図を示
す。

【図３】本発明の浄水器に設けられるナノろ過膜モジュ
ールの一例の断面図を示す。

【図４】本発明の浄水器に設けられるナノろ過膜モジュ
ールであり、活性炭層がナノろ過膜モジュールと同一容
器内に収納されているものの一例の断面図を示す。

【図５】本発明の浄水器に設けられるナノろ過膜モジュ
ールであり、活性炭層がナノろ過膜モジュール容器内の
分配管の周囲に収納されているものの一例の断面図を示
す。

【図６】本発明の浄水器に設けられるナノろ過膜モジュ
ールであり、活性炭層がナノろ過膜モジュール容器内の
分配管の内部に収納されているものの一例の断面図を示
す。

【図７】本発明の浄水器で、活性炭層がナノろ過膜モジ
ュールと同一容器内に収納されている場合の一例の簡単
な構成図を示す。

【図８】本発明の浄水装置で、活性炭層がナノろ過膜モ
ジュールと同一容器内に収納されている場合の一例の簡
単な構成図を示す。

【符号の説明】

１原水流入口部２活性炭層３ナノろ過膜モジュール４供給水口５透過水口６非透過水口７透過水取り出し口部８非透過水排出口部９バルブ（回収率調整手段）１０ポンプ（加圧手段）１１中空糸型ナノろ過膜１２分配管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ナノろ過膜を用いたことを特徴とする浄
水器。
【請求項２】水道栓やポンプの吐出口に接続可能な原
水流入口部を有し、該原水流入口部はナノろ過膜モジュ
ールの供給水口に連通しており、該ナノろ過膜モジュー
ルの透過水口、非透過水口にそれぞれ連通する透過水取
り出し口部、非透過水排出口部を有し、非透過水口には
回収率調整手段を設けている請求項１記載の浄水器。
【請求項３】原水を処理する活性炭層を設けている請
求項１または２に記載の浄水器。
【請求項４】ナノろ過膜が中空糸膜である請求項１な
いし３のいずれかに記載の浄水器。
【請求項５】中空糸膜が複合中空糸膜である請求項４
に記載の浄水器。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかに記載の浄
水器を有し、該浄水器の原水流入口部に加圧水が供給で
きる加圧手段を設けたことを特徴とする浄水装置。