JP2010269235A - Method of producing refined water and apparatus for producing the refined water - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、精製水(Purified Water)を得るための精製水の製造方法及び精製水の製造装置に関する。 The present invention relates to a method for producing purified water and purified water production apparatus for obtaining purified water.
精製水は、医薬品、化粧品の製造分野や、また病院などにおいて広く用いられる用水であり、日本薬局方において、その製造方法、貯留方法、水質基準などの各種要件が定められている。この日本薬局方において、精製水は、注射用水とともに、製薬用水と呼ばれ、製薬用水に共通の要件として微生物の排除が求められている。 Purified water is water that is widely used in the field of manufacturing pharmaceuticals and cosmetics, hospitals, and the like, and the Japanese Pharmacopoeia has various requirements such as manufacturing method, storage method, and water quality standards. In this Japanese pharmacopoeia, purified water is called pharmaceutical water together with water for injection, and the elimination of microorganisms is required as a common requirement for pharmaceutical water.
すなわち、注射用水は、人体内に直接注入される注射剤の原料水であるから無菌の状態が要求される。一方、精製水は、無菌状態までは要求されないものの、微生物による著しい汚濁を生じさせないための微生物汚染の防止が求められる。 That is, since the water for injection is a raw material water for an injection that is directly injected into the human body, a sterile condition is required. On the other hand, although purified water is not required to be aseptic, it is required to prevent microbial contamination so as not to cause significant contamination by microorganisms.
そこで、例えば処理水の通水路に複数の紫外線殺菌器を配置して、細菌などの微生物の繁殖を抑制するようにした水処理装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。しかしながら、この水処理装置の場合、紫外線殺菌器を通水する過程では、微生物の繁殖を抑制できるものの、紫外線殺菌器の後段では、微生物が繁殖し始めるため、効果的な殺菌を行うことが難しくなっている。 Therefore, for example, a water treatment apparatus has been proposed in which a plurality of ultraviolet sterilizers are disposed in the water passage of treated water to suppress the growth of microorganisms such as bacteria (see, for example, Patent Document 1). However, in the case of this water treatment device, although the propagation of the microorganism can be suppressed in the process of passing the ultraviolet sterilizer, the microorganism starts to propagate in the latter stage of the ultraviolet sterilizer, so that it is difficult to perform effective sterilization. It has become.
また、精製水は、イオン交換樹脂塔、逆浸透膜、電気再生式イオン交換装置などを備える純水製造装置と同様の構成の装置にて製造できることが知られている。精製水の製造にこのような装置を適用する場合、微生物汚染の防止のための殺菌処理には、薬剤による殺菌方法や熱水による殺菌方法がある。 Further, it is known that purified water can be produced by an apparatus having the same configuration as that of a pure water production apparatus including an ion exchange resin tower, a reverse osmosis membrane, an electric regeneration type ion exchange apparatus, and the like. When such an apparatus is applied to the production of purified water, sterilization treatment for preventing microbial contamination includes a sterilization method using chemicals and a sterilization method using hot water.
薬剤による方法は、ホルマリン溶液や次亜塩素酸ナトリウム溶液を用いて殺菌を行い、一方、熱水による方法は、100℃以下の熱水を用いて殺菌を行う。ここで、上記の薬剤による殺菌方法と熱水による殺菌方法とのいずれの場合においても、殺菌処理を実際に行うときには、精製水の製造を一旦停止した後で殺菌処理を開始し、殺菌処理の終了後、精製水の製造を再開させるといった断続的な処理が行われていた。 The method using chemicals is sterilized using a formalin solution or sodium hypochlorite solution, while the method using hot water is sterilized using hot water at 100 ° C. or lower. Here, in both cases of the sterilization method using the above-described chemical and the sterilization method using hot water, when actually performing the sterilization treatment, the production of purified water is temporarily stopped and then the sterilization treatment is started. After completion, intermittent treatment such as resuming the production of purified water was performed.
しかしながら、このような殺菌処理では、精製水の製造装置内を、微生物が棲息しにくい殺菌状態にて継続維持することはきわめて困難である。すなわち、上述したように、純水製造装置と同様の装置構成を持つ精製水の製造装置は、装置本体内の機器構成が複雑であるため、通水を停止して殺菌処理を行ったとしても、時間経過とともに系内に棲息している微生物が増殖し始め、これにより、適切な殺菌状態を確保することが難しくなっている。 However, in such a sterilization treatment, it is extremely difficult to continuously maintain the inside of the purified water production apparatus in a sterilized state in which microorganisms are less likely to live. That is, as described above, the purified water production apparatus having the same apparatus configuration as the pure water production apparatus has a complicated equipment configuration in the apparatus main body. With the passage of time, microorganisms living in the system begin to grow, which makes it difficult to ensure an appropriate sterilized state.
また、薬剤による殺菌、熱水による殺菌のいずれを適用する場合でも、殺菌処理を終了させる度に、薬液を除去する処理や、また熱水を冷却する処理が必要となる。さらに、この場合、薬液や熱水を一次的に貯留しつつ系内を循環させるための専用のタンクなども必要になる。特に、熱水を冷却する処理の場合、急激な温度変化による装置本体内の各構成機器の破損を防止するために、冷却過程の温度勾配を極力緩やかにする必要などもある。このため、上記した専用のタンクをはじめ、このタンクを含む除熱専用の循環通水路を設ける必要性もある。 In addition, when applying either sterilization with chemicals or sterilization with hot water, every time the sterilization process is completed, a process for removing the chemical solution and a process for cooling the hot water are required. Furthermore, in this case, a dedicated tank or the like for circulating the system while temporarily storing the chemical solution or hot water is also required. In particular, in the case of a process for cooling hot water, it is necessary to make the temperature gradient of the cooling process as gentle as possible in order to prevent damage to each component in the apparatus body due to a rapid temperature change. For this reason, there is a need to provide a dedicated circulation water passage including the above-described dedicated tank and the heat removal dedicated to the heat removal.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、微生物の殺菌効果を高めつつ、しかも効率良く精製水を製造することができる精製水の製造方法及び精製水の製造装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a method for producing purified water and an apparatus for producing purified water that can efficiently produce purified water while enhancing the sterilizing effect of microorganisms. With the goal.
上記目的を達成するために、本発明の精製水の製造方法は、原水を精密ろ過膜と逆浸透膜に順に透過させ、この透過水をイオン交換装置に通過させることからなる精製水の製造方法において、前記精密ろ過膜の前段に熱交換器を配置して、前記精密ろ過膜から前記イオン交換装置通過後までの被処理水が50℃以上の温度となるよう前記原水を加熱することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for producing purified water according to the present invention is a method for producing purified water comprising sequentially passing raw water through a microfiltration membrane and a reverse osmosis membrane and passing the permeated water through an ion exchange device. A heat exchanger is disposed in front of the microfiltration membrane, and the raw water is heated so that the water to be treated from the microfiltration membrane to after passing through the ion exchange device has a temperature of 50 ° C. or higher. And
本発明では、50℃以上の温度に加熱された原水を精密ろ過膜、逆浸透膜の順に透過させ、この透過水を、50℃以上の温度を保持した状態でイオン交換装置に通過させることで、効果的に殺菌された被処理水(精製水)をイオン交換装置の後段で連続的に得ることができる。すなわち、50℃以上の温度に加熱された熱水が流れる経路上では微生物の繁殖が抑制され、これにより、常時、安定した微生物汚染防止の温度条件を維持しつつ精製水を製造することができる。ここで、微生物の殺菌処理をより確実に行う必要がある場合には、精密ろ過膜からイオン交換装置通過後までの被処理水の温度を60℃以上にすることが望ましい。 In the present invention, raw water heated to a temperature of 50 ° C. or higher is permeated in the order of a microfiltration membrane and a reverse osmosis membrane, and this permeated water is passed through an ion exchange device while maintaining a temperature of 50 ° C. or higher. The treated water (purified water) that has been effectively sterilized can be continuously obtained in the subsequent stage of the ion exchange device. That is, the propagation of microorganisms is suppressed on the path through which hot water heated to a temperature of 50 ° C. or higher flows, whereby purified water can be produced while always maintaining stable temperature conditions for preventing microbial contamination. . Here, when it is necessary to perform sterilization of microorganisms more reliably, it is desirable that the temperature of the water to be treated from the microfiltration membrane to after passing through the ion exchange device is 60 ° C. or higher.
また、本発明では、熱水による殺菌処理と精製水を製造する処理とを同時(連続的)に行えるので、殺菌処理と精製水の製造処理とを個別(断続的)に行う場合の、例えば薬液を除去する処理や、熱水を冷却する処理などが不要となる。また例えば、前記熱水の冷却処理に必要であった、急激な温度変化による装置本体内の各構成機器の破損を防止するために、冷却過程の温度勾配を極力緩やかにする必要性などを排除することができる。これにより、除熱専用のタンクなどを含む循環用の通水路や、さらに例えば紫外線殺菌灯などを設ける必要などもなく、精製水の製造装置本体内の機器構成を簡素化できる。 In the present invention, since the sterilization treatment with hot water and the treatment for producing purified water can be performed simultaneously (continuously), the sterilization treatment and the production treatment for purified water are performed individually (intermittently), for example, A process for removing the chemical solution or a process for cooling the hot water becomes unnecessary. In addition, for example, the necessity of making the temperature gradient of the cooling process as gentle as possible to prevent damage to each component in the device body due to a sudden temperature change, which was necessary for the cooling process of the hot water, is eliminated. can do. Accordingly, there is no need to provide a circulating water passage including a tank dedicated to heat removal, and further, for example, an ultraviolet germicidal lamp, and the equipment configuration in the purified water manufacturing apparatus main body can be simplified.
ここで、上述したイオン交換装置としては、混床式のイオン交換樹脂塔や電気再生式イオン交換装置などを例示することができる。また、本発明の精製水の製造方法は、前記イオン交換装置の後段に第2の熱交換器を配置するとともに前記精密ろ過膜の前段の熱交換器へ供給される原水の供給経路を当該第2の熱交換器を経由させるように配置することによって、前記被処理水を除熱する一方で当該除熱された熱で前記原水を加熱するようにしてもよい。この場合、熱交換効率が向上して加熱源を節約できるとともに、イオン交換装置の後段でユーザに使用されることになる被処理水(精製水)を実質的に冷却することができる。 Here, examples of the ion exchange device described above include a mixed bed type ion exchange resin tower and an electric regeneration type ion exchange device. In the purified water production method of the present invention, a second heat exchanger is disposed downstream of the ion exchange device, and a supply path of raw water supplied to the heat exchanger upstream of the microfiltration membrane is provided in the first step. By arrange | positioning so that it may pass through 2 heat exchangers, while removing the said to-be-processed water, you may make it heat the said raw | natural water with the said heat removed. In this case, the heat exchange efficiency can be improved and the heating source can be saved, and the water to be treated (purified water) to be used by the user after the ion exchange device can be substantially cooled.
また、本発明では、このようなイオン交換装置に代えて第2の逆浸透膜を配置し、かつ精密ろ過膜から当該第2の逆浸透膜通過後までの被処理水が50℃以上の温度となるよう原水を加熱してもよい。さらに、前記逆浸透膜及び前記イオン交換装置に代えて、カチオン樹脂塔及びアニオン樹脂塔を配置し、かつ前記精密ろ過膜から当該カチオン樹脂塔及び当該アニオン樹脂塔通過後までの被処理水が50℃以上の温度となるよう前記原水を加熱してもよい。これらの構成を適用する場合でも、前記同様、微生物の殺菌効果を好適に得ることができる。 Moreover, in this invention, it replaces with such an ion exchange apparatus, the 2nd reverse osmosis membrane is arrange | positioned, and the temperature of the to-be-processed water after passing through the said 2nd reverse osmosis membrane from the microfiltration membrane is 50 degreeC or more. The raw water may be heated so that Further, in place of the reverse osmosis membrane and the ion exchange device, a cation resin tower and an anion resin tower are arranged, and water to be treated from the microfiltration membrane to after passing through the cation resin tower and the anion resin tower is 50. You may heat the said raw | natural water so that it may become a temperature more than degreeC. Even when these structures are applied, the sterilizing effect of microorganisms can be suitably obtained as described above.
さらに、本発明の精製水の製造方法は、前記精密ろ過膜から前記イオン交換装置通過後まで、前記精密ろ過膜から前記第2の逆浸透膜通過後まで、若しくは前記精密ろ過膜から前記カチオン樹脂塔及び前記アニオン樹脂塔通過後まで、の被処理水が50℃以上、90℃以下の温度となるよう前記原水を加熱するものであってもよい。この場合、90℃以上の耐熱性を確保した精密ろ過膜やイオン交換装置などを含む機器類を適用することで、この発明の製法を実現できる。 Furthermore, the method for producing purified water according to the present invention includes from the microfiltration membrane to after passing through the ion exchange device, from the microfiltration membrane to after passing through the second reverse osmosis membrane, or from the microfiltration membrane to the cationic resin. The raw water may be heated so that the water to be treated reaches a temperature of 50 ° C. or higher and 90 ° C. or lower until after passing through the tower and the anion resin tower. In this case, the manufacturing method of the present invention can be realized by applying equipment including a microfiltration membrane and an ion exchange device that ensure heat resistance of 90 ° C. or higher.
また、本発明の精製水の製造装置は、原水を順に透過させる精密ろ過膜及び逆浸透膜とこれらの膜を透過した透過水を通過させるイオン交換装置とを少なくとも備えた精製水の製造装置において、前記精密ろ過膜の前段に配置され、かつ前記精密ろ過膜から前記イオン交換装置通過後までの被処理水が50℃以上の温度となるよう前記原水を加熱する熱交換器をさらに備えたことを特徴とする。 Moreover, the purified water production apparatus of the present invention is a purified water production apparatus comprising at least a microfiltration membrane and a reverse osmosis membrane that sequentially permeate raw water, and an ion exchange device that allows permeated water that has passed through these membranes to pass therethrough. And a heat exchanger that is disposed upstream of the microfiltration membrane and that heats the raw water so that the water to be treated from the microfiltration membrane to after passing through the ion exchange device has a temperature of 50 ° C. or higher. It is characterized by.
本発明によれば、微生物の殺菌効果を高めつつ、しかも効率良く精製水を製造することが可能な精製水の製造方法及び精製水の製造装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of purified water and the manufacturing apparatus of purified water which can manufacture purified water efficiently can be provided, improving the bactericidal effect of microorganisms.
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。
[第1の実施の形態]
この実施形態に係る精製水製造装置10は、日本薬局方の要求水準である生菌数を100CFU/mL以下に抑えた精製水を得るための装置であって、原水タンク12と、原水ポンプ14と、熱交換器16と、MF(Micro Filtration:精密ろ過)膜18と、高圧ポンプ19と、脱イオン装置21と、精製水タンク25と、製造装置本体内の機器間をつなぐ通水路となる水処理流路27と、蒸気供給部15と、温度センサ17、24と、を備えている。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
A purified
脱イオン装置21は、MF膜18を透過した透過水の脱イオンを行う装置であり、当該脱イオン装置21本体内の前段側に配置されたRO(Reverse Osmosis:逆浸透)膜22と、後段側に配置されたイオン交換装置としてのEDI装置(電気再生式イオン交換装置)23と、で実現されている。
The
原水タンク12は、例えば水道水などを適用した原水を一時的に貯留するタンクである。原水ポンプ14は、原水タンク12内に貯留された原水を熱交換器16側に送り出す。一方、蒸気供給部15は、熱交換器16側に加熱蒸気を供給する。熱交換器16は、MF膜18の前段に配置されており、MF膜18を透過する前の原水を加熱する。
The
MF膜18は、孔径が0.1μm〜10μmのものなどを挙げることができ、懸濁物質、超微粒子など、前記孔径より大きい物質の通過を阻止する。MF膜18は、形状が、中空糸状のもの(中空糸膜)、プリーツ型(畳み込み型)のもの、管状のもの、糸巻き繊維のもの、平膜加工のものなど、多種多様の形状のものを適用できる。なお、MF膜18は、RO膜22の目詰まりを防ぐ保安フィルタとして交換可能なカートリッジ型のものなどを用いるようにしてもよい。
Examples of the
高圧ポンプ19は、熱交換器16を通過する際に加熱された原水をMF膜18、RO膜22に順に透過させ、さらに、この透過水をイオン交換装置に通過させるための流動力を発生させる。この高圧ポンプ19による水の送り出し量は、例えば、0.5m3/h〜100m3/hである。
The high-
RO膜22は、例えばポリアミド系複合膜などを適用して構成されており、イオン分子など、溶解性の細かい物質までろ過することが可能である。RO膜22の後段に配置されたEDI装置23は、イオン交換膜とイオン交換樹脂とを備え、直流電流を用いてイオン交換樹脂を連続再生しつつイオン交換を行う。
The
精製水タンク25は、EDI装置23(脱イオン装置21)の後段に配置されており、EDI装置23を通過した被処理水、つまり、精製水を貯留するためのタンクである。なお、精製水製造装置10には、精製水タンク25内の精製水を送り出すための精製水送出ポンプや、この精製水送出ポンプに送り出された精製水が使用されるユースポイントなどが設けられている。また、精製水製造装置10には、精製水送出ポンプによって送り出されかつユースポイントを通過した精製水を再び精製水タンク25内に帰還させるための精製水循環路なども設けられている。
The
ここで、本実施形態の精製水製造装置10では、MF膜18から、高圧ポンプ19、RO膜22を経て、EDI装置23を通過し終えるまでの被処理水(EDI装置23から送り出される精製水)の温度が、50℃以上、90℃以下になるように原水が熱交換器16によって加熱される。
Here, in the purified
すなわち、この実施形態の精製水製造装置10では、温度センサ17は、熱交換器16の通過直後の原水の温度を検出し、一方、温度センサ24は、EDI装置23の通過直後の被処理水の温度を検出する。さらに、前述した蒸気供給部15は、温度センサ17、24の検出結果に基づいて、(MF膜18からEDI装置23通過後までの被処理水が50℃以上、90℃以下の温度となる温度勾配を算出して)熱交換器16側に供給すべき加熱蒸気の温度を制御する。
That is, in the purified
さらに、精製水製造装置10では、MF膜18、高圧ポンプ19、RO膜22、及びEDI装置23、並びに、精製水タンク25及び水処理流路27は、少なくとも90℃以上の耐熱性を有している。上記の水処理流路27は、耐熱型の塩化ビニールパイプや、ステンレス管(例えば多管式のステンレスチューブ)などで構成されている。
Further, in the purified
したがって、本実施形態に係る精製水製造装置10では、50℃以上、90℃以下の温度に加熱された原水をMF膜18、RO膜22の順に透過させ、この温度範囲内にある透過水をさらにEDI装置23を通過させて精製水を得るので、熱水による殺菌処理と精製水を製造する処理とを同時(連続的)に行うことができる。より詳細には、50℃以上の加熱水が流れる通水路上では、日本薬局方の要求水準を満たす生菌数となる精製水を製造できる。これにより、精製水製造装置10によれば、微生物の殺菌効果を高めつつ、しかも効率良く精製水を製造することができる。
Therefore, in the purified
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施形態を図2に基づき説明する。なお、この図2中において、図1に示した精製水製造装置10が備える構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与しその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the same constituent elements as those included in the purified
図2に示すように、本実施形態の精製水製造装置30は、図1に示した第1の実施形態の精製水製造装置10の構成に加え、さらに、熱交換器(第2の熱交換器)31及び90℃以上の耐熱性を有する原水供給経路32を備えている。
As shown in FIG. 2, in addition to the configuration of the purified
すなわち、熱交換器31は、図2に示すように、イオン交換装置であるEDI装置23の後段に配置されている。一方、原水供給経路32は、原水タンク12及び原水ポンプ14を介してMF膜18の前段の熱交換器(第1の熱交換器)16へ供給される原水の供給路であって、上記熱交換器31(第2の熱交換器)本体を経由する位置に配置(かつ精製水タンク25の前段に配置)されている。これにより、EDI装置23から送り出される被処理水を除熱する一方で、当該除熱された熱で原水を加熱することが可能となる。
That is, as shown in FIG. 2, the
したがって、本実施形態の精製水製造装置30によれば、熱交換効率の向上を図れるので、加熱源である蒸気供給部15のパワーを節約できるとともに、イオン交換装置の後段でユーザに使用されることになる被処理水(精製水)を、50℃以上、90℃以下の温度範囲よりも、低い温度範囲に冷却することができる。
Therefore, according to the purified
以上、本発明を第1、第2の実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、RO膜22及びEDI装置23を備えた図1、図2に示す脱イオン装置21に代えて、RO膜22とこのRO膜22の後段に配置された同様の構造を持つ第2の逆浸透膜とを備えた脱イオン装置を適用してもよいし、さらに、脱イオン装置21に代えて、カチオン樹脂塔及びアニオン樹脂塔を配置した脱イオン装置を適用することもできる。
The present invention has been specifically described with reference to the first and second embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. . For example, instead of the
また、脱イオン装置21に代えて、RO膜22とこのRO膜22の後段に配置した混床式のイオン交換樹脂塔(MB:ミクスドベット)とを備えた脱イオン装置を用いることも可能である。これらの脱イオン装置を用いる場合でも、MF膜18から個々の脱イオン装置通過後までの被処理水が50℃以上、90℃以下の温度となるよう原水を加熱することで、前記同様、微生物の殺菌効果を好適に得ることができる。
Further, instead of the
10,30…精製水製造装置、12…原水タンク、14…原水ポンプ、15…蒸気供給部、16,31…熱交換器、17,24…温度センサ、18…MF膜、19…高圧ポンプ、21…脱イオン装置、22…RO膜、23…EDI装置、25…精製水タンク、27…水処理流路、32…原水供給経路。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記精密ろ過膜の前段に熱交換器を配置して、前記精密ろ過膜から前記イオン交換装置通過後までの被処理水が50℃以上の温度となるよう前記原水を加熱することを特徴とする精製水の製造方法。 In a method for producing purified water comprising sequentially passing raw water through a microfiltration membrane and a reverse osmosis membrane, and passing the permeate through an ion exchange device,
A heat exchanger is disposed in front of the microfiltration membrane, and the raw water is heated so that the water to be treated from the microfiltration membrane to after passing through the ion exchange device has a temperature of 50 ° C. or higher. A method for producing purified water.
前記精密ろ過膜の前段に配置され、かつ前記精密ろ過膜から前記イオン交換装置通過後までの被処理水が50℃以上の温度となるよう前記原水を加熱する熱交換器をさらに備えたことを特徴とする精製水の製造装置。 In a purified water production apparatus comprising at least a microfiltration membrane and a reverse osmosis membrane that sequentially permeate raw water, and an ion exchange device that allows permeate to pass through these membranes,
A heat exchanger that is disposed in front of the microfiltration membrane and that heats the raw water so that the water to be treated from the microfiltration membrane to after passing through the ion exchange device has a temperature of 50 ° C. or higher. A device for producing purified water.
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