JP2004033947A - 精製水製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少ないエネルギーで装置内における水の滞留を低減し、細菌の繁殖およびエンドトキシンの発生を抑制可能な精製水製造装置を提供する。
【解決手段】原水を軟水化する軟水化手段と、軟水化された原水を逆浸透膜により濾過して精製水を得る精製手段とを有し、前記精製手段は、軟水化された原水が導入される原水入口と、得られた精製水を排出する精製水出口と、前記逆浸透膜を透過しなかった濃縮水を排出する濃縮水出口とを有する逆浸透膜モジュール１２からなり、前記原水入口側と前記濃縮水出口側とは、液体を循環させる循環ポンプ９０を備えた循環ライン９１で接続されている精製水製造装置。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工透析などに使用される精製水を製造する精製水製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人工透析において使用される透析液としては、透析液の原液を高純度の精製水で希釈したものが使用される。この人工透析用の精製水には、カルシウム、鉄などの２価の陽イオン、塩素、細菌類、不純物などを含まないことが要求される。
そのため、人工透析用の精製水は、水道水などの原水を軟水化装置（前処理装置）で軟水化し、活性炭などで残留塩素を除去した後、さらに逆浸透膜モジュール（ＲＯモジュールともいう）で細菌類、不純物等を濾過によって取り除くことによって製造される。
【０００３】
図２は、人工透析などに使用される精製水を製造する従来の精製水製造装置の一例を示す概略構成図である。
この精製水製造装置は、水道などから供給される原水を貯留する原水タンク１０と、原水タンク１０から送られる原水を軟水化するイオン交換樹脂および原水中の残留塩素を除去する活性炭が収納された前処理装置１１と、軟水化された原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る逆浸透膜モジュール１２と、精製水を貯留する精製水タンク１３と、精製水タンク１３内の精製水を殺菌する紫外線ランプ１４と、
【０００４】
一端が原水タンク１０に接続し、他端が前処理装置１１に接続し、途中に電動弁２０およびこれより下流側に原水ポンプ３０が設けられた原水供給ライン４０と、一端が前処理装置１１に接続し、他端が逆浸透膜モジュール１２に接続し、途中に電動弁２１およびこれより下流側に加圧ポンプ３１が設けられた軟水移送ライン４１と、一端が逆浸透膜モジュール１２に接続し、他端が精製水タンク１３に接続し、途中に逆止弁２２が設けられた精製水移送ライン４２と、一端が精製水タンク１３に接続し、途中に送水ポンプ３３およびこれより下流側に電動弁２３が設けられた精製水送水ライン４３と、一端が逆浸透膜モジュール１２に接続し、途中に流量調整弁２４およびこれより下流側に電動弁２５が設けられた濃縮水排出ライン４４と、
【０００５】
一端が濃縮水排出ライン４４の流量調整弁２４と電動弁２５との間から分岐し、他端が電動弁２１と加圧ポンプ３１との間の軟水移送ライン４１に接続し、途中に電動弁２６およびこれより下流側に逆止弁２７が設けられた濃縮水返送ライン４５と、一端が精製水送水ライン４３の送水ポンプ３３と電動弁２３との間から分岐し、他端が精製水タンク１３に接続する精製水循環ライン４６と、一端が精製水送水ライン４３の送水ポンプ３３と電動弁２３との間から分岐し、途中に電動弁２８が設けられた精製水排出ライン４７と、これら電動弁、流量調整弁、各ポンプに電気的に接続してこれらの制御を行う制御部（図示略）を具備して概略構成されるものである。
【０００６】
ここで、逆浸透膜モジュール１２は、図３に示すように、逆浸透膜５０の中央に複数の集水孔５１が形成された集水管５２を置いた状態で逆浸透膜５０を二つ折りにし、逆浸透膜５０の間に通液性支持繊維５３を挟んだ状態で重なった逆浸透膜５０の３辺を接着し、二重の逆浸透膜５０に網目スペーサー５４を重ねた状態で集水管５２を中心に二重の逆浸透膜５０を円柱状に巻いて逆浸透膜エレメント５５とし、この逆浸透膜エレメント５５を円筒状のケーシング５６に収納したものである。
【０００７】
この逆浸透膜モジュール１２において、原水は、逆浸透膜エレメント５５の一方の端面に形成される原水入口５７に導入され、網目スペーサー５４で形成される流路を流れ、この間に原水の一部は、逆浸透膜５０を透過して精製水となり、通液性支持繊維５３で形成された流路を通って集水管５２に導かれ、集水管５２端部の精製水（透過水）出口５８から排出される。一方、逆浸透膜５０を透過しなかった原水は、濃縮水となって逆浸透膜エレメント５５の他方の端面に形成される濃縮水出口５９から排出される。
【０００８】
この精製水製造装置においては、精製水中に塩素が残留していないため、精製水タンク１３に貯留される精製水に細菌が繁殖する可能性がある。そのため、精製水タンク１３中の精製水が滞留して細菌が繁殖しやすい環境とならないように、精製水循環ライン４６によって精製水タンク１３中の精製水を常時流動させたり、精製水タンク１３に殺菌用の紫外線ランプ１４を設けたりしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、細菌の死骸などから発生するエンドトキシンなどの発熱因子による精製水の汚染が重要視されてきている。このエンドトキシンは、紫外線ランプ１４で精製水を殺菌しても精製水中に残留するため、エンドトキシンの発生を抑制するためには、精製水タンク１３の無菌状態を高度に常時保つ必要がある。
また、これと同時に、逆浸透膜モジュール１２においても細菌の繁殖やエンドトキシンの発生への対処が必要となってきている。
【００１０】
さらに、夜間など精製水製造装置を運転しないときには、逆浸透膜モジュール１２、精製水タンク１３およびその周辺の配管（ライン）に滞留水が発生し、細菌が繁殖する可能性がある。
滞留水中の細菌の繁殖を防止するためには、精製水製造装置を運転しないときに滞留水を抜液することが有効であるが、装置内を完全に乾燥させることは極めて困難である。
【００１１】
精製水を使用しないときに、逆浸透膜モジュールに精製水を滞留させない精製水装置としては、逆浸透膜モジュールから排出される精製水を原水タンクに戻す返送ラインを設け、原水タンクと逆浸透膜モジュールとの間で原水および精製水を循環させる装置が、特開２０００−５３００号公報に提案されている。また、逆浸透膜モジュールから排出される精製水を逆浸透膜モジュール上流の加圧ポンプの吸い込み側に戻す返送ラインを設け、逆浸透膜モジュールの精製水を循環させる装置が、特開２００１−２９３４７１号公報に提案されている。
【００１２】
また、精製水を使用しないときに、逆浸透膜モジュールおよび精製水タンクに精製水を滞留させない精製水製造装置としては、精製水タンクの精製水を逆浸透膜モジュール上流の加圧ポンプの吸い込み側に戻す返送ラインを設け、逆浸透膜モジュールと精製水タンクとの間で精製水を循環させる装置が、特開２００１−９６９号公報に提案されている。
【００１３】
しかしながら、特開２０００−５３００号公報、特開２００１−２９３４７１号公報、特開２００１−９６９号公報に記載の装置においては、精製水を製造しないときに精製水の循環のために高圧の加圧ポンプを運転する必要があり、ランニングコストが高いという問題があった。さらに、特開２０００−５３００号公報の精製水装置においては、原水および精製水を循環させている間、原水が前処理装置を通過することになるので、前処理装置の負荷が大きくなり、イオン交換樹脂の寿命が短くなるという問題もあった。
【００１４】
本発明の目的は、装置内における滞留水が低減され、細菌の繁殖およびエンドトキシンの発生が抑えられると共に、ランニングコストが低く、前処理装置にも負荷がかからない精製水製造装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨は、原水を軟水化する軟水化手段と、軟水化された原水を逆浸透膜により濾過して精製水を得る精製手段とを有し、前記精製手段は、軟水化された原水が導入される原水入口と、得られた精製水を排出する精製水出口と、前記逆浸透膜を透過しなかった濃縮水を排出する濃縮水出口とを有する逆浸透膜モジュールからなり、前記原水入口側と前記濃縮水出口側とは、液体を循環させる循環ポンプを備えた循環ラインで接続されていることを特徴とする精製水製造装置、に関する。
【００１６】
また、前記精製水製造装置が、前記精製水を貯留する貯留手段を具備し、該貯留手段と前記循環ラインとが精製水供給ラインで接続されていると、循環させる液体として精製水を用いることができるため好ましい。
また、前記精製水製造装置が、軟水化手段で軟化された原水を加圧して前記精製手段に送液する加圧ポンプを備え、前記循環ポンプの消費電力が加圧ポンプの消費電力よりも低いと、より経済的に運転できるため好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の精製水製造装置を説明する。
図１は、本発明の精製水製造装置の一例を示す概略構成図である。
この精製水製造装置は、水道などから供給される原水を貯留する原水タンク１０と、原水タンク１０から送られる原水を軟水化するためのイオン交換樹脂および活性炭が収納された前処理装置１１（軟水化手段）と、軟水化された原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る逆浸透膜モジュール１２（精製手段）と、精製水を貯留する精製水タンク１３（貯留手段）と、精製水タンク１３内の精製水を殺菌する紫外線ランプ１４と、
【００１８】
一端が原水タンク１０に接続し、他端が前処理装置１１に接続し、途中に電動弁２０およびこれより下流側に原水ポンプ３０が設けられた原水供給ライン４０と、一端が前処理装置１１に接続し、他端が逆浸透膜モジュール１２における軟水化された原水が導入される原水入口に接続し、途中に電動弁２１およびこれより下流側に軟水化された原水を加圧、送液する加圧ポンプ３１が設けられた軟水移送ライン４１と、一端が逆浸透膜モジュール１２の精製水出口に接続し、他端が精製水タンク１３に接続し、途中に逆止弁２２が設けられた精製水移送ライン４２と、一端が精製水タンク１３に接続し、途中に送水ポンプ３３およびこれより下流側に電動弁２３が設けられた精製水送水ライン４３と、一端が逆浸透膜モジュール１２の濃縮水出口、すなわち、逆浸透膜を透過しなかった濃縮水を排出する出口に接続し、途中に流量調整弁２４およびこれより下流側に電動弁２５が設けられた濃縮水排出ライン４４と、一端が濃縮水排出ライン４４の流量調整弁２４と電動弁２５との間から分岐し、他端が電動弁２１と加圧ポンプ３１との間の軟水移送ライン４１に接続し、途中に電動弁２６およびこれより下流側に逆止弁２７が設けられた濃縮水返送ライン４５と、
一端が精製水送水ライン４３の送水ポンプ３３と電動弁２３との間から分岐し、他端が精製水タンク１３に接続する精製水循環ライン４６と、一端が精製水送水ライン４３の送水ポンプ３３と電動弁２３との間から分岐し、途中に電動弁２８が設けられた精製水排出ライン４７とを具備している。
【００１９】
そして、さらにこの精製水製造装置は、一端が濃縮水排出ライン４４の逆浸透膜モジュール１２と流量調節弁２４との間から分岐し、他端が加圧ポンプ３１と逆浸透膜モジュール１２との間の軟水移送ライン４１に接続し、途中に電動弁９４、循環ポンプ９０およびこれより下流側に逆止弁９５が設けられた循環ライン９１と、
一端が精製水送水ライン４３の精製水タンク１３と送水ポンプ３３との間から分岐し、他端が電動弁９４と循環ポンプ９０との間の循環ライン９１に接続し、途中に逆止弁９３が設けられた精製水供給ライン９２と、
これら電動弁、流量調整弁、各ポンプに電気的に接続してこれらの制御を行う制御部（図示略）を具備して概略構成されるものである。
すなわち、この精製水製造装置は、逆浸透膜モジュール１２の原水入口側と濃縮水出口側とが循環ライン９１で接続され、この循環ライン９１は、循環ライン９１内において置換用の液体を循環させる循環ポンプ９０を有している。
【００２０】
逆浸透膜モジュール１２としては、従来の技術において説明した図３に示すような集水管５２のまわりに逆浸透膜５０を巻き回した円柱状の逆浸透膜エレメント５５を円筒状のケーシング５６に収納した、いわゆるスパイラル型逆浸透膜モジュールが通常使用される。
なお、精製水製造装置に使用される逆浸透膜モジュールは、このスパイラル型逆浸透膜モジュールに限定はされず、原水を、逆浸透膜を透過した精製水と逆浸透膜を透過しない濃縮水とに分離できるものであれば、いずれのものも使用できる。
なお、逆浸透膜モジュール１２は、図１の例では１本としているが、必要な水量に応じた本数を用いればよい。
また、逆浸透膜５０は、精製水製造装置で通常使用されている逆浸透膜を用いればよく、特に限定はされない。その材質としては、例えば、ポリアミド、ポリスルフォン、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリルなどが挙げられる。
【００２１】
加圧ポンプ３１に使用される高圧ポンプとしては、精製水製造装置で通常使用されているものであれば特に限定はされず、多段渦巻ポンプ、プランジャーポンプなどを用いることができる。
原水ポンプ３０、送水ポンプ３３および循環ポンプ９０に使用されるポンプとしては、精製水製造装置で通常使用されているものであれば特に限定はされず、例えば、渦巻ポンプ、軸流ポンプなどを用いることができる。
【００２２】
制御部は、処理部と、インターフェース部と、カレンダータイマとから概略構成され、前処理装置１１および逆浸透膜モジュール１２への原水の供給開始と、これらへの原水の供給停止と、精製水を製造しないときに、精製水タンク１３に貯留した精製水による逆浸透膜モジュール１２内の置換と、逆浸透膜モジュール１２と循環ポンプ９０間の循環等を制御し、かつこれらの制御をカレンダータイマに設定された任意の日時あるいは設定条件で行うことができるものである。
【００２３】
前記カレンダータイマは、年月日および時刻を管理する時計部と、精製水製造装置の運転スケジュールを記憶する記憶部とを具備してなり、記憶部に記憶された設定日時に電気信号を発信できるようにされている。
前記インターフェース部は、各ラインに設けられたすべての弁、ポンプと処理部との間を電気的に接続するものである。
前記処理部は、カレンダータイマからの電気信号や処理部に入力された操作信号に基づいて、各ラインに設けられた弁の開閉およびポンプの運転の開始、停止を制御するものである。
【００２４】
なお、この処理部は専用のハードウエアにより実現されるものであってもよく、また、この処理部はメモリおよび中央演算装置（ＣＰＵ）によって構成され、処理部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
また、制御部には、周辺機器として、入力装置、表示装置等が接続されるものとする。ここで、入力装置とは、ディスプレイタッチパネル、スイッチパネル、キーボード等の入力デバイスのことをいい、表示装置とは、ＣＲＴや液晶表示装置のことをいう。
【００２５】
次に、この精製水製造装置を用いた精製水の製造方法について説明する。
精製水製造時には、精製水排出ライン４７の電動弁２８、循環ライン９１の電動弁９４は閉じられ、その他の電動弁は開かれている。
【００２６】
まず、原水タンク１０から原水供給ライン４０を通って原水ポンプ３０の作動により供給された原水は、軟水化手段である前処理装置１１で軟水化された後、軟水移送ライン４１の加圧ポンプ３１によって加圧、送液され、精製手段である逆浸透膜モジュール１２に原水入口から供給される。逆浸透膜モジュール１２に供給された原水の一部は、逆浸透膜を透過して精製水となり、精製水出口から排出され、精製水移送ライン４２を通って精製水タンク１３に貯留される。一方、逆浸透膜を透過しなかった残りの原水は濃縮水となり濃縮水出口から排出され、一部の濃縮水は濃縮水排出ライン４４から分岐した濃縮水返送ライン４５を通って軟水移送ライン４１に戻されて再利用され、残りの濃縮水は濃縮水排出ライン４４を通って装置外に排出される。このとき、逆浸透膜モジュール１２内の原水圧力の調整は、流量調整弁２４によって行われる。
【００２７】
精製水タンク１３に貯留された精製水は、送水ポンプ３３を駆動させることによって精製水送水ライン４３から装置外に送水され、人工透析用の希釈水などとして使用される。
また、精製水タンク１３に貯留された精製水は、常時駆動されている送水ポンプ３３によって、精製水送水ライン４３から取り出された後、精製水循環ライン４６を経て精製水タンク１３に返送されており、絶えず流動状態にある。さらに、精製水タンク１３に貯留された精製水は、紫外線ランプ１４によって、常時殺菌処理されている。
【００２８】
次に、精製水製造装置の停止時について説明する。
精製水を製造しないとき、あるいは夜間、休日など精製水を使わないときは、制御部のカレンダータイマからの停止信号や利用者の停止操作に基づいて、制御部は、原水ポンプ３０、加圧ポンプ３１、送水ポンプ３３の運転を停止し、原水供給ライン４０の電動弁２０、軟水移送ライン４１の電動弁２１、精製水送水ライン４３の電動弁２３を閉じて、精製水の製造を停止させる。
【００２９】
このあと、循環ライン９１内に置換用の液体を循環させることによって、逆浸透膜モジュール１２やその周辺での細菌の繁殖およびエンドトキシンの発生を防止する。この際使用する液体（循環水）は、例えば殺菌剤を添加した液等を別途供給することもできるが、精製水供給ライン９２を使用して精製水タンク１３の精製水を使用すると、構成が簡便となるため好ましい。
以下に、精製水を循環させるプロセスを説明する。
まず、制御部は循環ポンプ９０を起動する。この際、電動弁９４は閉じ、電動弁２５は開けておく。
これにより、精製水タンク１３の精製水が精製水送水ライン４３、精製水供給ライン９２、循環ライン９１及び軟水移送ライン４１を通って、逆浸透膜モジュール１２の原水入口側へ供給され、逆浸透膜モジュール１２およびその前後ラインに残留していた原水および濃縮水を、濃縮水排水ライン４４から押し出し、精製水に置換させる。
【００３０】
一定の設定時間経過後、制御部は循環ライン９１の電動弁９４を開け、濃縮水排出ライン４４の電動弁２５を閉じる。これにより、逆浸透膜モジュール１２および循環ライン９１の中で精製水が循環する。
【００３１】
以上のようにこの精製水製造装置は、逆浸透膜モジュール１２の原水入口側と濃縮水出口側とを接続する循環ライン９１を有し、この循環ライン９１には循環ポンプ９０が備えられている。ここで使用される循環ポンプ９０は、循環のための流路抵抗を上回る程度の揚程があればよく、軟水化された原水を加圧、送液する加圧ポンプ２１や、得られた精製水を送液する送水ポンプ３３より消費電力が小さいものでよい。したがって、従来の循環方式、すなわち、原水を逆浸透圧モジュール１２に送液するための加圧ポンプ３１を使用して液体を循環させる方式にくらべて、より少ないエネルギーで効率的に逆浸透膜モジュール１２および前後の配管内に精製水などの液体を循環させ、滞留を防ぎ、細菌の繁殖およびエンドトキシンの発生を抑えることができる。また、このような方法によれば、循環させている間に原水が前処理装置を通過することもないので、前処理装置に負荷がかからない。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の精製水製造装置は、原水を軟水化する軟水化手段と、軟水化された原水を逆浸透膜により濾過して精製水を得る精製手段とを有し、前記精製手段は、軟水化された原水が導入される原水入口と、得られた精製水を排出する精製水出口と、前記逆浸透膜を透過しなかった濃縮水を排出する濃縮水出口とを有する逆浸透膜モジュールからなり、前記原水入口側と前記濃縮水出口側とは、液体を循環させる循環ポンプを備えた循環ラインで接続されている。よって、少ないエネルギーで効率的に、かつ、軟水化手段に負荷を与えることもなく、精製水製造装置内における水の滞留を低減し、細菌の繁殖およびエンドトキシンの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の精製水製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】従来の精製水製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】逆浸透膜モジュールの一例を示す斜視および一部断面図である。
【符号の説明】
１２　逆浸透膜モジュール（精製手段）
１３　精製水タンク（貯留手段）
３１　加圧ポンプ
５０　逆浸透膜
５７　原水入口
５８　精製水出口
５９　濃縮水出口
９０　循環ポンプ
９１　循環ライン

Claims (3)

1. 原水を軟水化する軟水化手段と、軟水化された原水を逆浸透膜により濾過して精製水を得る精製手段とを有し、
   前記精製手段は、軟水化された原水が導入される原水入口と、得られた精製水を排出する精製水出口と、前記逆浸透膜を透過しなかった濃縮水を排出する濃縮水出口とを有する逆浸透膜モジュールからなり、
   前記原水入口側と前記濃縮水出口側とは、液体を循環させる循環ポンプを備えた循環ラインで接続されていることを特徴とする精製水製造装置。
2. 前記精製水を貯留する貯留手段を具備し、
   該貯留手段と前記循環ラインとは、精製水供給ラインで接続されていることを特徴とする請求項１に記載の精製水製造装置。
3. 前記軟水化手段で軟化された原水を加圧して、前記精製手段に送液する加圧ポンプを備え、
   前記循環ポンプの消費電力が、前記加圧ポンプの消費電力よりも低いことを特徴とする請求項１又は２に記載の精製水製造装置。

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