JP2002307058A - 逆浸透膜モジュールを用いた純水製造装置とその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 別途設備を設けず、純水で薬品を調整し、逆
浸透膜モジュールの薬品洗浄が行える純水製造装置とそ
の使用方法を提供する。 【解決手段】 原水タンク２、水位検知手段２１、原水
供給管１、原水調整弁１１、逆浸透膜モジュール４、送
水ポンプ３を有する送水ポンプの吸込管３１及び吐出管
３２、純水供給管５、純水戻り管６及び濃縮水排出管４
１を有し、逆浸透膜モジュールにて原水中の不純物を分
離して純水を製造する装置において、前記原水供給管１
により供給される原水を優先的に送水ポンプ吸込管３１
に供給できるように、該原水供給管１の出口端を原水タ
ンク２内の送水ポンプ吸込管３１入口近傍に設けたもの
であり、また、前記原水タンク内に貯めた純水を使用し
て洗浄用の薬品を調製し、逆浸透膜モジュールの薬品洗
浄に用いる使用方法としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、純水製造装置に係
り、特に、市水、井水、工業用水等の原水から、逆浸透
膜モジュールを用いて不純物を除去し、純水を製造する
装置とその使用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】逆浸透膜モジュールを用いた純水製造装
置は、必要なユーティリティが電気だけであること、運
転操作が簡単なこと、イオン分だけでなく有機物、パー
ティクル等の除去性能が高いことなどから、医薬、食
料、半導体製造装置、ボイラーなどに使用する純水を製
造するために、広く使用されている。しかし、逆浸透膜
モジュールを用いた純水製造方法は、膜によって不純物
を分離するため、長期間使用していると、膜面にイオン
が析出したり、不純物が堆積したりして、初期の性能が
徐々に低下してくる。このような場合、逆浸透膜モジュ
ールは、低圧にて酸、あるいはアルカリ等による薬品洗
浄を行い、性能の回復を行う。薬品洗浄は、純水装置と
は別に、薬品タンク、薬品供給ポンプを用いて行うか、
純水装置内の原水タンク、送水ポンプを利用して行って
いる。

【０００３】このような、逆浸透膜モジュールの薬品洗
浄を行う場合、純水製造装置と別に薬品タンク、薬品供
給ポンプを設けることは、コスト、設置面積等の面で不
利である。一方、図２に示すように、純水装置内の原水
タンク２、原水送水ポンプ３を利用する場合、薬品を原
水で希釈することになり、薬品の使用量が増加するばか
りか、特にアルカリ洗浄の場合、原水中のイオン成分に
よっては、薬品洗浄時の薬品のｐＨで逆にスケールが生
じるなどの問題がある。また、純水装置内の原水タン
ク、送水ポンプを利用する場合、別途タンクに純水を貯
留しておき、純水製造装置を停止し装置内部の水を抜い
てから、該タンク内の純水を原水タンクに移送した後、
薬品を調整して薬品洗浄を行うことも可能であるが、純
水を貯留、移送するためにタンク、ポンプ等が別途必要
になり、一時的とはいえ設置面積の面で不利であるし、
コスト、手間もかかるという問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解消し、純水製造装置の他に別途設備を必
要とせず、かつ純水にて薬品を調整、逆浸透膜モジュー
ルの薬品洗浄が行える純水製造装置とその使用方法を提
供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、原水を貯留する原水タンク、原水タン
クの水位を検知する水位検知手段、原水タンクに原水を
供給する原水供給管、原水の供給量を調整する原水供給
弁、逆浸透膜モジュール、原水を送水する送水ポンプを
有する送水ポンプ吸込管及び吐出管、純水を外部に供給
する純水供給管、該純水を原水タンクに戻す純水戻り管
及び濃縮水を外部に排出する濃縮水排出管を有し、逆浸
透膜モジュールにて原水中の不純物を分離して純水を製
造する装置において、前記原水供給管により供給される
原水を優先的に送水ポンプ吸込管に供給できるように、
該原水供給管の出口端を原水タンク内の送水ポンプ吸込
管入口近傍に設けたことを特徴とする純水製造装置とし
たものである。前記純水製造装置において、純水を原水
タンクに戻す純水戻り管は、得られた純水が原水タンク
上部に滞留し、原水タンク内に純水を貯めることができ
るように配備するのがよく、また、前記送水ポンプの吐
出管には、前記吸込んだ水を原水タンクに返送できる配
管を設けることができる。

【０００６】また、本発明では、前記の純水製造装置の
使用方法において、前記製造された純水を原水タンク内
に貯め、該原水タンク内の純水を使用して洗浄用の薬品
を調整し、逆浸透膜モジュールの薬品洗浄に用いること
としたものである。前記使用方法において、洗浄用の薬
品の調製は、原水タンク内に貯留した純水とその中に投
入した薬液を、送水ポンプを駆動して原水タンクから純
水と薬液の混合夜を吸い込み、該送水ポンプ吐出管から
原水タンクに水を返送し、逆浸透膜モジュールの薬品洗
浄前に、洗浄薬品として純水と薬液を均一に混合するこ
とができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の純水製造装置は、原水供
給口を、原水タンク内の送水ポンプ吸込管入口近傍に設
け、原水供給管より供給される原水を、優先的に逆浸透
膜モジュールに送ることにより、純水装置を駆動しなが
ら逆浸透膜モジュールから返送される純水を、原水タン
ク上部に貯めることができる。徐々に原水の供給量を減
少させ、最終的に原水の供給を停止することにより、薬
品洗浄を行う薬品を希釈するのに十分な水質の純水を、
原水タンク内に貯めることができ、薬品洗浄の効果を十
分に引き出すことが可能となる。

【０００８】次に、図面を用いて本発明を説明する。図
１は、本発明の純水製造装置の一例を示す概略構成図で
ある。図１において、１は原水供給管で、原水調整弁１
１を有しており、水位検知手段２１を有する原水タンク
２の内部の送水ポンプ吸込管３１の入口近傍まで、配管
されている。３は送水ポンプであり、原水タンク２から
の送水ポンプ吸込管３１を入口側に、送水ポンプ吐出管
３２を出口側に接続している。４は逆浸透膜モジュール
であり、送水ポンプ吐出管３２を入口側に、純水供給管
５と濃縮水排出管４１を出口側に接続しており、純水供
給管５の途中から純水戻り管６が分岐している。逆浸透
膜モジュール４の薬品洗浄時に、薬品を均一に混合する
ための薬品混合用に用いられる送水ポンプ戻り管３３
は、薬品洗浄時に取り付けられる一時的な配管でもかま
わない。

【０００９】原水の水質、逆浸透膜モジュール４の運転
条件等で、逆浸透膜モジュール４の上流側に加圧ポンプ
７１、遊離塩素除去手段７２、フィルタ７３、温度調整
手段７４、薬品注入手段７５のいずれか、もしくは全て
を設けることもあり、また、濃縮水の一部を逆浸透膜モ
ジュール４の上流側に戻す濃縮水循環配管４２を設ける
こともある。前記加圧ポンプ７１は、純水製造時、送水
ポンプ３のみで逆浸透膜モジュール４を使用するのに十
分な圧力が得られない場合に設置し、遊離塩素除去手段
７２は、通常供給される原水には、殺菌のために遊離塩
素が添加されており、逆浸透膜モジュール４によっては
遊離塩素が膜の損傷の原因になるため、活性炭ろ過器等
で遊離塩素を分解するために設置する。また、フィルタ
７３は、原水中の微粒子及び活性炭ろ過器から発生する
微粉炭等を捕捉するために設置し、温度調整手段７４
は、逆浸透膜モジュール４は水温によって性能が大幅に
変わるため、水温を一定にして供給することがあり、熱
交換器等で調温するために設置し、薬品注入手段７５
は、通常の純水製造装置の運転時に、原水の水質によっ
てはスケールの防止等の目的で薬品を原水に添加するこ
とがあり、その際に設置、使用し、また、洗浄薬品の調
整時に使用してもよい。

【００１０】図１の装置の操作について説明すると、ま
ず、上記送水ポンプ３を駆動することにより、原水を逆
浸透膜モジュール４に送水し、得られた純水は、純水供
給管５を経由して外部に供給される。逆浸透膜モジュー
ル４によって原水中から分離された不純物を含む濃縮水
は、濃縮水排出管４１から外部に排出される。この濃縮
水中には、水中に含まれる不純物濃度に濃縮倍率、すな
わち、原水供給量を濃縮水量で除した値を乗じた濃度と
ほぼ同濃度の不純物が含まれている。原水は、外部に供
給した純水と排出した濃縮水に相当する量が、原水供給
管１から原水タンク２に供給される。この時の供給量
は、水位検知手段２１の検知結果によって、原水調整弁
１１の開度を調整することによって決められる。以後、
上記のように連続的に純水を製造する。

【００１１】上記のようにして、長期間純水を供給して
いると、逆浸透膜モジュール４の膜面にスケール、汚れ
等が堆積し、逆浸透膜モジュール４の圧損が上昇し、イ
オン除去率が低下するし、純水の流量が低下する、等の
影響が発生する。この場合、状況によって、逆浸透膜モ
ジュール４の薬品洗浄や、逆浸透膜モジュール４の交換
等を行う。薬品洗浄を行う場合、想定されるスケール成
分に対して、酸、アルカリにて逆浸透膜モジュール４の
洗浄を行うが、洗浄用薬品は純水で希釈することが望ま
しい。洗浄薬品として酸を用いる場合は、原水で希釈し
ても薬品としては問題ないが、原水中のイオン分による
緩衝効果等により、所定のｐＨに調整するのに、多くの
酸が必要であるし，洗浄薬品にアルカリを用いる場合
は、原水中に含まれるカルシウム、マグネシウムの析出
限界を容易に越えてしまうために、洗浄薬品そのものが
スケールの原因となりうる。

【００１２】そのため、本装置にて逆浸透膜モジュール
４の薬品洗浄を行う場合には、まず原水タンク２に純水
を貯める必要がある。送水ポンプ３を駆動し、逆浸透膜
モジュール４によって純水を製造しながら、純水戻り管
６中のバルブを開とし、純水供給管５中にあるバルブを
閉とすると、逆浸透膜モジュール４によって得られた純
水は、原水タンク２の上面に戻される。純水が原水タン
ク２に戻されることにより、水位検知手段２１の検知結
果によって、調製される原水調整弁１１は、原水供給量
を減少させる方向に働き、原水供給量は逆浸透膜モジュ
ー４の濃縮水量とほぼ同量にまで減少する。ここで、原
水供給管１から供給された原水は、送水ポンプ吸込管３
１から優先的に逆浸透膜モジュール４に送水されるた
め、純水を原水タンク２に戻しながら運転を行うと、原
水タンク２の上面から徐々に純水の層が作られることに
なる。原水タンク２内に純水の層がある程度作られる
と、送水ポンプ吸込管３１に吸い込まれる水は、原水と
純水の混合水となり、送水ポンプ３により逆浸透膜モジ
ュール４に供給される水の水質がよくなるため、逆浸透
膜モジュール４によって得られる純水の純度も高くな
る。

【００１３】逆浸透膜モジュール４に供給される水の水
質がよくなること、すなわち含有している不純物の濃度
が低下すると、スケールの発生が少なくなるために、逆
浸透膜モジュール４の濃縮水量を減少させることが可能
となる。それに伴い、原水の供給量も減少するため、原
水供給量に対する原水タンク２に戻される純水の量の比
が高くなり、原水タンク２内の水質はさらによくなる。
このようにして、逆浸透膜モジュール４の濃縮水を、通
常の運転時に比べ少なくしつつ運転し、最終的に濃縮水
排水量がある量となった時点で、その濃縮水排水量を保
ちつつ、原水調整弁１１を閉として原水の供給無しに、
原水タンク２内の水で純水を製造し、原水タンク２に純
水を返送する。その後、純水製造装置を停止すること
で、原水タンク２に、薬品洗浄を行う薬品を希釈するの
に十分な純度の純水を、得ることが可能になる。

【００１４】次に、前記装置を用いる薬品の混合方法と
洗浄方法について説明すると、薬品の混合は、原水タン
ク２内に上記の方法で純水を貯留した後、所定のｐＨも
しくは濃度になるよう薬品を徐々に原水タンク２内に入
れ、送水ポンプ３を駆動、送水ポンプ戻り管３３を使用
して原水タンク２内に戻すことにより、原水タンク内の
薬品を均一となるように撹拌する。また薬品の注入は、
原水タンク２中に薬品を投入するのではなく、薬品注入
手段７５を利用してもよい。純水量は、原水タンク２に
加え配管保有量があるので、洗浄薬品の調製の際は、配
管保有量分だけ濃度を濃くしておいてもよいし、薬品洗
浄中に徐々に薬品を追加してもよい。投入する薬品は、
あらかじめ純水にて濃度を薄めた水溶液にしてあっても
よい。前記のように、原水タンク２に洗浄薬品を調合し
た後、送水ポンプ３を駆動することにより、洗浄薬品は
逆浸透膜モジュール４に供給され、純水戻り管６、濃縮
水戻り管４３を経由して原水タンク２に戻される。この
際、送水ポンプ戻り管３３、純水供給管５、濃縮水排出
管４１はそれぞれの配管が有している弁等によって薬品
が流れないようにする。

【００１５】また、７２、７３、７４の機器によって
は、薬品を送水ポンプバイパス管３４を使用して、これ
らの機器に薬品が供給されないようにしてもよい。送水
ポンプバイパス管３４は、７２、７３、７４の全機器を
バイパスしてもよいし、一部の機器をバイパスできるよ
うにしてあってもよい。逆浸透膜モジュール４の入口
で、薬品洗浄条件に合う流量、圧力で運転できる場合
は、加圧ポンプ７１を駆動してもよいし、その際は、濃
縮水循環配管４２に薬品が流れるようにしてもよい。加
圧ポンプ７１を駆動しない場合は、濃縮水循環配管４２
を、濃縮水循環配管４２が有している弁等によって、薬
品が流れないようにする。このようにして、逆浸透膜モ
ジュール４に洗浄薬品を供給し、逆浸透膜モジュール４
の薬品洗浄を行う。薬品は、逆浸透膜モジュール４に連
続的に供給してもよいし、供給した後しばらく送水ポン
プ３を停止し、逆浸透膜モジュール４を洗浄薬品に浸漬
する等の方法で洗浄してもよい。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。 実施例１ 図１の純水製造量１０００Ｌ／ｈの純水製造装置を用
い、原水として市水〔電気伝導率２３６μＳ／ｃｍ、Ｌ
Ｓ＝０．８（ＬＳ＝ランゲリア係数：ＬＳ＞０でスケー
ルが発生する）〕、濃縮水の排出量２５０Ｌ／ｈ、原水
水温２５℃の条件で、得られた純水を純水戻り配管６を
経由して、原水タンク２に返送しながら１０分間運転
し、その後徐々に濃縮水排出量と原水供給量を減少さ
せ、最終的に濃縮水排出量６０Ｌ／ｈ、原水無供給の条
件で１０分間運転して装置を停止した。上記の方法で原
水タンケ内に純水を貯留したところ、電気伝導率１６μ
Ｓ／ｃｍ、ＬＳ＝−５．０の純水を貯めることができ
た。この純水を、水酸化ナトリウムで逆浸透膜モジュー
ル４の薬品洗浄に必要なｐＨ＝１０になるように調整す
ると、ＬＳ＝−１．２になり、洗浄用薬品によるスケー
ルを生じずに薬品洗浄を行うことができた。

【００１７】また、酸側の薬品を調製するのに、原水タ
ンク２に貯留した純水にて、塩酸（３５ｗｔ％）を希釈
してｐＨ＝２に調整するのに要した塩酸の量は、１８ｍ
ｇ／Ｌであった。これに対し、原水タンク２中に原水を
貯留し、水酸化ナトリウムにてｐＨ＝１０になるように
調整すると、ＬＳ=３５とスケールが生じる条件にな
り、逆浸透膜モジュール４の膜面に付着したスケール成
分を洗浄することもできなくなる。また、酸側の薬品
を、上記と同様原水にて塩酸（３５ｗｔ％）を希釈した
ところ、ｐＨ＝２に調整するのに要した塩酸の量は、１
０９ｍｇ／Ｌ必要であり、薬品の使用量が純水に希釈し
た場合に比べ、約６倍必要であった。

【００１８】

【発明の効果】本発明の純水製造装置によれば、上述し
たとおり、他に逆浸透膜モジュール洗浄用の設備を持つ
ことなしに、酸、アルカリの逆浸透膜モジュール洗浄薬
品を調製する純水を、原水タンクに貯留することが可能
となる。これにより、他に洗浄用の設備を持つ場合に比
べ、コスト、設置面積の面で有利になり、原水タンクを
利用して原水で洗浄用薬品を調製し薬品洗浄を行う場合
に対しても、薬品の使用量が少なくて済むし、アルカリ
側の洗浄が可能である、という点で有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の純水製造装置の一例を示す概略構成図
である。

【図２】従来の純水製造装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１：原水供給管、２：原水タンク、３：送水ポンプ、
４：逆浸透膜モジュール、５：純水供給管、６：純水戻
り管、１１：原水調整弁、２１：水位検知手段、３１：
送水ポンプ吸込管、３２：送水ポンプ吐出管、３３：送
水ポンプ戻り管、３４：バイパス管、４１：濃縮水排出
管、４２：濃縮水循環配管、４３：濃縮水戻り管、７
１：加圧ポンプ、７２：遊離塩素除去手段、７３：フィ
ルタ、７４：温度調整手段、７５：薬品注入手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA03 JA53A JA57A JA58A JA63A JA67A JA70A KB14 KC16 KD12 KD17 KD19 KE21P PA01 PB04 PB05 PB06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原水を貯留する原水タンク、原水タンク
   の水位を検知する水位検知手段、原水タンクに原水を供
   給する原水供給管、原水の供給量を調整する原水調整
   弁、逆浸透膜モジュール、原水を送水する送水ポンプを
   有する送水ポンプ吸込管及び吐出管、純水を外部に供給
   する純水供給管、該純水を原水タンクに戻す純水戻り管
   及び濃縮水を外部に排出する濃縮水排出管を有し、逆浸
   透膜モジュールにて原水中の不純物を分離して純水を製
   造する装置において、前記原水供給管により供給される
   原水を優先的に送水ポンプ吸込管に供給できるように、
   該原水供給管の出口端を原水タンク内の送水ポンプ吸込
   管入口近傍に設けたことを特徴とする純水製造装置。
2. 【請求項２】 前記純水を原水タンクに戻す純水戻り管
   は、得られた純水が原水タンク上部に滞留し、原水タン
   ク内に純水を貯めることができるように配備することを
   特徴とする請求項１記載の純水製造装置。
3. 【請求項３】 前記送水ポンプの吐出管には、前記吸込
   んだ水を原水タンクに返送できる配管を設けたことを特
   徴とする請求項１又は２記載の純水製造装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の純水製造装置
   の使用方法において、前記製造された純水を原水タンク
   内に貯め、該原水タンク内の純水を使用して洗浄用の薬
   品を調整し、逆浸透膜モジュールの薬品洗浄に用いるこ
   とを特徴とする純水製造装置の使用方法。
5. 【請求項５】 前記洗浄用の薬品の調整は、原水タンク
   内に貯留した純水とその中に投入した薬液を、送水ポン
   プを駆動して原水タンクから純水と薬液の混合液を吸い
   込み、該送水ポンプ吐出管から原水タンクに水を返送
   し、逆浸透膜モジュールの薬品洗浄前に、洗浄薬品とし
   て純水と薬液を均一に混合することを特徴とする請求項
   ４記載の純水製造装置の使用方法。