JP2011212628A

JP2011212628A - 精製水製造装置

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Publication number: JP2011212628A
Application number: JP2010085331A
Authority: JP
Inventors: Takeyuki Terada; 雄之寺田; Jinichi Sato; 仁一佐藤; Hiroshi Fujiwara; 博藤原; Masao Morimoto; 真夫森本; Yoshiyuki Terao; 喜幸寺尾; Yoichi Kamoshita; 洋一鴨下
Original assignee: Nipro Corp; Mitsubishi Chemical Cleansui Corp
Current assignee: Nipro Corp; Mitsubishi Chemical Cleansui Corp
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2011-10-27
Anticipated expiration: 2030-04-01
Also published as: JP5582847B2

Abstract

【課題】精製水の回収率が高く、ＲＯ膜の寿命が短くなることを抑制することができ、優れた水質の精製水を低コストで製造できる精製水製造装置の提供を目的とする。
【解決手段】原水をイオン交換樹脂によって軟水化する第１軟水化手段１２と、原水を活性炭で濾過して残留塩素を除去する塩素除去手段１３と、残留塩素が除去された原水を各種イオンの除去率が高いナノ濾過膜で濾過して軟水化する第２軟水化手段１５と、原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る精製手段１６と、前記逆浸透膜による濾過で前記精製水と共に得られる濃縮水を返送し、原水タンク１１の原水と混合する濃縮水返送ライン５９と、を有していることを特徴とする精製水製造装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は、精製水製造装置に関する。

人工透析で使用される透析液などには、カルシウム、マグネシウムなどの２価の陽イオン、残留塩素、細菌類、不純物などが除かれた高純度の精製水が用いられている。このような高純度の精製水は、例えば、水道水などの原水をイオン交換樹脂や活性炭により前処理して前記陽イオンや残留塩素を除き、逆浸透膜（以下、「ＲＯ膜」という。）で濾過して細菌類、不純物など除去することにより製造される。精製水の製造には、特にＲＯ膜を用いる精製水製造装置が広く用いられている。

精製水製造装置としては、例えば、以下に示すものが挙げられる。
（ｉ）活性炭塔とＲＯ膜を有する精製水製造装置（特許文献１）。
（ii）２つのＲＯ膜を直列配置して原水を２度濾過する精製水製造装置（特許文献２）。
しかし、精製水製造装置（ｉ）のような、ＲＯ膜を利用した従来の精製水製造装置では、精製水の回収率、すなわち原水量に対して得られる精製水量の割合が、約６０〜７０％と低く、原水の３０〜４０％が濃縮水として排水されている。また、精製水製造装置（ii）のような２つのＲＯ膜で濾過する装置についても、得られる精製水の水質は向上するものの、それぞれのＲＯ膜から濃縮水が排水されるため、精製水の回収率が５０〜７０％と低く、原水の約３０〜５０％が濃縮水として排水される。また、特に原水の水質が悪い場合には、精製水の回収率が４０〜５０％に低下することもある。このように、精製水の回収率が低いと、水道費用が増大するため、ランニングコストが高くなる。

一方、精製水の回収率を向上させる精製水製造装置としては、例えば、以下に示す精製水製造装置（iii）が示されている。
（iii）原水を濾過する第１のＲＯ膜と、第１のＲＯ膜を透過しなかった濃縮水を濾過する第２のＲＯ膜とを有する精製水製造装置（特許文献３）。
精製水製造装置（iii）では、第１のＲＯ膜を透過しなかった濃縮水をさらに濾過して精製水を得るため、精製水の回収率が向上する。しかし、第２のＲＯ膜は不純物が濃縮された濃縮水を濾過するため、負担が大きい。そのため、第２のＲＯ膜の寿命（ＲＯ膜の寿命は通常３〜４年）が短くなるうえ、得られる精製水の水質も低下する。
また、ＲＯ膜を有する装置であって、該ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水を返送し、原水と混合させて再利用する精製水製造装置も知られている。しかし、該精製水製造装置においても、濃縮水を混合することで原水中の不純物の濃度が約１．５〜２倍になり、ＲＯ膜にかかる負担が増大する。そのため、得られる精製水の水質の低下、ＲＯ膜の寿命の短縮の問題がある。

特開２００３−２６０４６３号公報特開２００８−２３７９７１号公報特開平１１−４７５６６号公報

本発明は、精製水の回収率が高く、ＲＯ膜の寿命が短くなることを抑制することができ、優れた水質の精製水を低コストで製造できる精製水製造装置の提供を目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
［１］原水をイオン交換樹脂によって軟水化する第１軟水化手段と、前記第１軟水化手段により軟水化された原水を活性炭で濾過して残留塩素を除去する塩素除去手段と、残留塩素が除去された原水を下記ナノ濾過膜で濾過して軟水化する第２軟水化手段と、前記第２軟水化手段により軟水化された原水をＲＯ膜で濾過して精製水を得る精製手段と、前記ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水を、前記第２軟水化手段の一次側の原水と混合する濃縮水返送ラインと、を有していることを特徴とする精製水製造装置。
（ナノ濾過膜）
濃度２０００ｍｇ／ＬのＮａＣｌ水溶液を、運転圧力０．５ＭＰａ、温度２５℃、ｐＨ６．５〜７．０、膜透過水の回収率１５％の条件で３０分間濾過したときのＮａＣｌの除去率が７５〜９５％であるナノ濾過膜。
［２］前記ナノ濾過膜が、濃度２０００ｍｇ／ＬのＭｇＳＯ_４水溶液を、運転圧力０．５ＭＰａ、温度２５℃、ｐＨ６．５〜７．０、膜透過水の回収率１５％の条件で３０分間濾過したときのＭｇＳＯ_４の除去率が９９．５％以上のナノ濾過膜である、前記［１］に記載の精製水製造装置。
［３］前記濃縮水返送ラインにより前記濃縮水の９０％以上が原水と混合される、前記［１］または［２］に記載の精製水製造装置。

本発明の精製水製造装置は、精製水の回収率が高く、ＲＯ膜の寿命が短くなることを抑制することができ、低コストで、優れた水質の精製水を製造できる。

本発明の精製水製造装置の実施形態の一例を示した概略図である。

以下、本発明の精製水製造装置の実施形態の一例を図１に基づいて詳細に説明する。
本実施形態の精製水製造装置１は、図１に示すように、原水を貯留する原水タンク１１と、原水タンク１１から送られてくる原水をイオン交換樹脂によって軟水化する第１軟水化手段１２と、第１軟水化手段１２により軟水化された原水を活性炭で濾過して残留塩素を除去する塩素除去手段１３と、原水の水質をチェックするチェックフィルタ１４と、残留塩素が除去された原水を後述するナノ濾過膜（以下、「ＮＦ膜」という。）で濾過して軟水化する第２軟水化手段１５と、第２軟水化手段１５により軟水化された原水（以下、「ＮＦ水」という。）をＲＯ膜で濾過して精製水を得る精製手段１６と、精製水を貯留する精製水タンク１７とを有している。

また、精製水製造装置１は、一端が原水タンク１１に接続され、途中に原水を送水する送水ポン４１が設けられ、他端が第１軟水化手段１２に接続された送水ライン５１と；一端が第１軟水化手段１２に接続され、他端が塩素除去手段１３に接続された送水ライン５２と；一端が塩素除去手段１３に接続され、他端がチェックフィルタ１４に接続された送水ライン５３と；一端がチェックフィルタ１４に接続され、途中に残留塩素が除去された原水を送水する送水ポンプ４２が設けられ、他端が第２軟水化手段１５に接続された送水ライン５４と；一端が第２軟水化手段１５に接続され、途中に上流側から逆止弁２０、電動弁２１、及びＮＦ水を送水する送水ポンプ４３が設けられ、他端が精製手段１６に接続された送水ライン５５と；一端が精製手段１６に接続され、途中に上流側から逆止弁２２及び電動弁２３が設けられ、他端が精製水タンク１７に接続された送水ライン５６と；一端が精製水タンク１７に接続され、途中に上流側から精製水を送水する送水ポンプ４４、及び流量調整弁２４が設けられ、他端が精製水タンク１７に接続された精製水循環ライン５７とを有している。

また、精製水製造装置１は、一端が第２軟水化手段１５に接続され、途中に逆止弁２５が設けられ、他端が送水ライン５４における送水ポンプ４２の上流側に合流接続された濃縮水返送ライン５８と；一端が精製手段１６に接続され、途中に上流側から電動弁２６、流量調整弁２７及び逆止弁２８が設けられ、他端が原水タンク１１に接続された濃縮水返送ライン５９と；一端が濃縮水返送ライン５９における電動弁２６の上流側から分岐し、途中に逆止弁２９が設けられ、他端が送水ライン５５における電動弁２１と送水ポンプ４３の間に合流接続された濃縮水返送ライン６０と；一端が送水ライン５５から分岐し、途中に逆止弁３０が設けられ、他端が濃縮水返送ライン５９の逆止弁２８の下流側に合流接続されたＮＦ水返送ライン６１と；一端が精製水タンク１７に接続され、途中に上流側から精製水を送水する送水ポンプ４５、逆止弁３１、及び電動弁３２が設けられ、他端が濃縮水返送ライン６０における逆止弁２９の下流側に合流接続された精製水返送ライン６２と；一端が精製水返送ライン６２における電動弁３２から分岐し、途中に上流側から電動弁３３及び逆止弁３４が設けられ、他端が濃縮水返送ライン５８における逆止弁２５の下流側に合流接続された精製水返送ライン６３と；一端が精製水返送ライン６３における電動弁３３から分岐し、途中に逆止弁３５が設けられ、他端が送水ライン５８における送水ポンプ４１の下流側に合流接続された精製水返送ライン６４と；一端が送水ライン５６における電動弁２３から分岐し、他端が濃縮水返送ライン５９における逆止弁２８の下流側に合流接続された精製水返送ライン６５と；一端が精製水循環ライン５７から分岐し、精製水を末端機器に送水する精製水送水ライン６６とを有する。

また、精製水製造装置１は、一端が濃縮水返送ライン５８における逆止弁２５の上流側から分岐し、途中に上流側から電動弁３６及び流量調整弁３７が設けられた、第２軟水化手段１５から排出される濃縮水を排水する排水ライン６７と；一端が送水ライン５５における逆止弁２０と電動弁２１の間から分岐し、途中に電動弁３８が設けられた、ＮＦ水を排水する排水ライン６８と；一端が濃縮水返送ライン６０における逆止弁２９の上流側から分岐し、途中に弁３９が設けられた、精製手段１６から排出される濃縮水を排水する排水ライン６９と；一端が精製水返送ライン６２における送水ポンプ４５と逆止弁３１の間から分岐し、途中に弁４０が設けられた、精製水を排水する排水ライン７０と；を有している。

原水タンク１１の材質としては、精製水製造装置の原水タンクに通常用いられる材質であればよく、例えば、塩化ビニル、ステンレスなどが挙げられる。
原水タンク１１は、原水タンク１１内の液面レベルを感知する図示しない液面感知手段が設けられており、原水量を調節できるようになっている。液面感知手段としては、例えば、レベルスイッチ、フロートセンサー、ボールタップなどが挙げられる。
また、原水タンク１１には、原水の温度を所定の温度に調節する、図示しない加温ユニットが設けられている。加温ユニットとしては、例えば、電気ヒータや、給湯、蒸気などによる加温手段などが挙げられる。

第１軟水化手段１２は、イオン交換樹脂によって、原水に含まれているＣａ^２＋、Ｍｇ^２＋などを樹脂に吸着し、代わりにＮａ^＋を放出することで軟水化するものであり、イオン交換樹脂を備えた公知の軟水器を用いることができる。軟水器は、樹脂の吸着能力が低下した際、該樹脂に塩水を接触させることで再生できる。
第１軟水化手段１２は、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋などの硬度成分を除去することで、第２軟水化手段１５にかかる負担（目詰まりなど）を軽減させ、その寿命をより長くする働きもある。

塩素除去手段１３は、第１軟水化手段１２によって軟水化された原水を活性炭で濾過して残留塩素を除去する手段である。具体的には、活性炭フィルタ、活性炭が充填された活性炭濾過器などが挙げられる。
チェックフィルタ１４は、原水の水質をチェックするフィルタであり、活性炭の微粉及び原水中の細かい浮遊物などを除去する役割を果たす。チェックフィルタ１４は、精製水製造装置に通常用いられる公知のチェックフィルタを用いることができ、例えば、孔径が１〜５μｍのチェックフィルタが挙げられる。

第２軟水化手段１５は、残留塩素が除去された原水を下記ＮＦ膜（Ａ）で濾過して軟水化する手段である。
ＮＦ膜（Ａ）：濃度２０００ｍｇ／ＬのＮａＣｌ水溶液を、運転圧力０．５ＭＰａ、温度２５℃、ｐＨ６．５〜７．０、透過水の回収率１５％の条件で３０分間濾過したときのＮａＣｌの除去率（以下、「ＮａＣｌ除去率」という。）が７５〜９５％のＮＦ膜。ただし、前記運転圧力は、ＮＦ膜（Ａ）にかかる圧力を意味する。また、前記回収率は、ＮＦ膜（Ａ）に供給する前記ＮａＣｌ水溶液の量に対する透過水の量の割合を意味する。
ＮＦ膜（Ａ）を用いることにより、水質の良好な精製水を高い回収率で製造でき、ＲＯ膜の寿命の短縮も抑制できる。ＮＦ膜（Ａ）は、前記ＮａＣｌ除去率が８５〜９５％であることが好ましい。ＮａＣｌ除去率が前記範囲内であれば、水質の良好な精製水を高い回収率で製造することが容易になり、ＲＯ膜の寿命の短縮を抑制する効果も向上する。

また、ＮＦ膜（Ａ）は、濃度２０００ｍｇ／ＬのＭｇＳＯ_４水溶液を、運転圧力０．５ＭＰａ、温度２５℃、ｐＨ６．５〜７．０、透過水の回収率１５％の条件で３０分間濾過したときのＭｇＳＯ_４の除去率（以下、「ＭｇＳＯ_４除去率」という。）が９５％以上であることがより好ましい。前記ＭｇＳＯ_４除去率が前記範囲内であれば、水質の良好な精製水を高い回収率で製造することがさらに容易になり、ＲＯ膜の寿命の短縮を抑制する効果も向上する。
ただし、前記運転圧力は、ＮＦ膜（Ａ）にかかる圧力を意味する。また、前記回収率は、ＮＦ膜（Ａ）に供給する前記ＭｇＳＯ_４水溶液の量に対する透過水の量の割合を意味する。

ＮＦ膜（Ａ）としては、ポリアミドを材質として用いた濾過膜（以下、「ポリアミド系ＮＦ膜」という。）が好ましい。ポリアミド系ＮＦ膜は、膜素材表面にマイナスの固定荷電を有するので、一般的なＮＦ膜である酢酸セルロース系、ポリスルホン系、ポリアクリロニトリル系に比べ、２価以上の陽イオン、特にカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬度成分の除去能力が高く、原水の軟水化に最適である。また、ポリアミド系ＮＦ膜は、イオン交換樹脂に比べ、原水の滞留が少ないので、細菌が繁殖しにくい。また、ポリアミド系ＮＦ膜は、２ｎｍより小さい粒子や高分子を除去できるので、エンドトキシンの除去も可能である。さらに、ポリアミド系ＮＦ膜は、一般的なＮＦ膜である酢酸セルロース系ＮＦ膜に比べて透過水の流量が多く、使用できるｐＨ範囲及び温度範囲が広く、耐薬品性が優れている。

第２軟水化手段１５としては、例えば、特開２００９−３９６９６号公報に記載のスパイラル型ＲＯ膜モジュールとほぼ同じ構造を有するモジュールであって、集水管の周りに、ＲＯ膜の代わりにＮＦ膜（Ａ）を巻き回した円柱状のＮＦ膜エレメントを、円筒状のケーシングに収納したスパイラル型ＮＦ膜モジュールが挙げられる。該ＮＦ膜モジュールは、原水入口から導入された原水を、ＮＦ膜（Ａ）を透過するＮＦ水（軟水）と、ＮＦ膜（Ａ）を透過しない濃縮水とに分離することができる。
第２軟水化手段１５は、塩素除去手段１４から送られてくる残留塩素が除去された原水を、ＮＦ膜（Ａ）を透過するＮＦ水と、ＮＦ膜を透過しない濃縮水とに分離できるものであれば前記スパイラル型ＮＦ膜モジュールに限定はされない。

精製手段１６は、第２軟水化手段１５により軟水化されたＮＦ水をＲＯ膜で濾過して精製水を得る手段である。精製手段１６としては、例えば、特開２００９−３９６９６号公報に記載のスパイラル型ＲＯ膜モジュールが使用できる。ただし、精製手段１６は、第２軟水化手段１５から送られてくるＮＦ水を、ＲＯ膜を透過する精製水と、ＲＯ膜を透過しない濃縮水とに分離できるものであれば前記スパイラル型ＲＯ膜モジュールには限定されない。
また、ＲＯ膜モジュールにおけるＲＯ膜は、精製水製造装置に通常使用されるＲＯ膜を用いることができる。ＲＯ膜の材質としては、例えば、ポリアミド、ポリスルホン、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。

精製水タンク１７の材質としては、精製水製造装置の精製水タンクに通常用いられる材質であればよく、例えば、塩化ビニル、ステンレスなどが挙げられる。
精製水タンク１７には、精製水タンク１７内の精製水を紫外線により殺菌処理する紫外線ランプ１７ａと、精製水タンク１７内の精製水を加熱する加温手段１７ｂと、精製水タンク１７内の精製水温度を計測する温度センサ（図示せず）とが設けられている。加温手段１７ｂとしては、電気ヒータなどが挙げられる。
また、精製水タンク１７は、精製水タンク１７内の液面レベルを感知する図示しない液面感知手段が設けられており、精製水量を調節できるようになっている。液面感知手段としては、例えば、レベルスイッチ、フロートセンサー、ボールタップなどが挙げられる。

送水ポンプ４１〜４５は、精製水製造装置で通常使用されるポンプを使用することができ、例えば、多段渦巻ポンプ、プランジャーポンプなどの高圧ポンプが挙げられる。また、送水ポンプ４１〜４５は、インバータ制御により圧力変動が可能なものであることが好ましい。
送水ポンプ４２がインバータ制御できるものであれば、精製水製造装置１の稼動を開始する際に、スロースタート方式（徐々に圧力を上昇させる方式）を採用することで、ＮＦ膜（Ａ）に加わる負担を軽減することができる。同様に、送水ポンプ４３がインバータ制御できるものであれば、精製水製造装置１の稼動を開始する際に、スロースタート方式を採用することで、ＲＯ膜に加わる負担を軽減できる。送水ポンプ４４がインバータ制御できるものであれば、精製水を末端機器に送水する必要のない夜間、休日などににおいて、精製水が滞留して汚染されることを防ぐために精製水循環ライン５７内で精製水を循環させる際、その圧力を末端機器に送水する際の圧力よりも低く設定することができる。

以下、精製水製造装置１による精製水の製造について説明する。
精製水の製造に用いる原水としては、例えば、水道水、地下水などの市水を用いることができる。
精製水の製造を停止している状態から精製水の製造を開始する際には、まず原水タンク１１から第２軟水化手段１５までに存在している水を抜水する（初期抜水工程）。排水ライン６８の電動弁３８を開き、その他の弁を閉じた状態として、送水ポンプ４１、４２を稼動させる。原水は、原水タンク１１から送水され、第１軟水化手段１２、塩素除去手段１３、チェックフィルタ１４及び第２軟水化手段１５を順次通過した後、送水ライン５５から排水ライン６８を通じて排水される。それと同時に、精製水の製造停止時に原水タンク１１から第２軟水化手段１５までに存在していた水が、排水ライン６８から排水される。この初期抜水工程は、３分程度行えばよい。

次に、第２軟水化手段１５から精製手段１６までに存在している水を抜水する（一次抜水工程）。電動弁３８を閉じ、電動弁２１を開いて、電動弁２３を送水ライン５６と精製水返送ライン６５が連通した状態にして、送水ポンプ４１、４２、４３を稼動させる。原水は、原水タンク１１から原水が送水され、第１軟水化手段１２、塩素除去手段１３、チェックフィルタ１４、第２軟水化手段１５及び精製手段１６を順次通過した後、精製水が送水ライン５６、精製水返送ライン６５、濃縮水返送ライン５９を通過して原水タンク１１に回収される。それと同時に、精製水の製造停止時に第２軟水化手段１５から精製手段１６までに存在していた水が原水タンク１１に回収される。この一次抜水工程は、１分程度行えばよい。
このような、初期抜水工程と一次抜水工程を行うことにより、仮に精製水の製造を停止していたときに、原水タンク１１から精製手段１６までの間で、滞留水に細菌が繁殖したとしても、その細菌が精製水タンク１７に混入することを防止できる。

一次抜水工程の後、精製水の製造を開始する（精製水製造工程）。
原水の温度は、得られる精製水の水質が向上する点から、２０〜２５℃が好ましい。原水の温度は、原水タンク１１に設置された加温手段により調整できる。

電動弁３８、弁３９及び弁４０を閉じ、電動弁２３を送水ライン５６と精製水返送ライン６５が連通しない状態に切り換え、他の各電動弁を開く。
原水タンク１１から送水ライン５１を通って供給される原水は、送水ポンプ４１によって加圧された後、第１軟水化手段１２、塩素除去手段１３及びチェックフィルタ１４に順次送られる。第１軟水化手段１２では、イオン交換樹脂によりＣａ^２＋、Ｍｇ^２＋などが吸着され、代わりにＮａ^＋が放出されて軟水化される。塩素除去手段１３では、第１軟水化手段１２で軟水化された原水が活性炭で濾過され、残留塩素が除去される。チェックフィルタ１４では、原水中に含まれている細かい浮遊物などが除去される。

送水ポンプ４１による加圧は、原水が第１軟水化手段１２、塩素除去手段１３及びチェックフィルタ１４を通過する際の圧力損失を考慮に入れ、送水ポンプ４２のポンプ入口で原水の圧力が０．１〜０．４ＭＰａとなるように加圧することが好ましい。

チェックフィルタ１４を通過した原水は、送水ポンプ４２によって加圧された後に第２軟水化手段１５に送られ、その一部がＮＦ膜（Ａ）を透過して軟水化される。ＮＦ膜（Ａ）を透過しなかった残りの原水は濃縮水となる。該濃縮水は、その一部が濃縮水返送ライン５８を通って送水ライン５４における送水ポンプ４２の上流側に戻され、原水として再利用される。また、残りの濃縮水は、排水ライン６７から精製水製造装置１外に排出される。第２軟水化手段１５の運転圧力（ＮＦ膜（Ａ）にかかる圧力）は、送水ポンプ４２と、排水ライン６７に設けられた流量調整弁３７によって調整できる。

第２軟水化手段１５の運転圧力（ＮＦ膜（Ａ）にかかる圧力）は、０．５〜０．８ＭＰａが好ましい。第２軟水化手段１５の運転圧力が前記範囲内であれば、水質を低下させすぎずにＮＦ水の流量を増加させることが容易になる。
ＮＦ膜（Ａ）を透過する透過水の回収率（以下、「ＮＦ回収率」という。）、すなわち処理する原水量に対するＮＦ水量の割合は、７０〜８５％が好ましい。精製水製造装置１では、第１軟水化手段１５の前段に第１軟水化手段１２が備えられているため、ＮＦ回収率を７０％以上としてもＮＦ膜（Ａ）にかかる負担が大きくなりすぎることが抑制される。ＮＦ回収率が７０％以上であれば、精製水の回収率、すなわち処理する原水量に対して得られる精製水量の割合が向上する。

第２軟水化手段１５によって軟水化されたＮＦ水は、送水ライン５５の送水ポンプ４３によって加圧され、精製手段１６に送られる。精製手段１６に供給されたＮＦ水は、その一部がＲＯ膜を透過して精製水となり、送水ライン５６を通って精製水タンク１７に送られて貯留される。ＲＯ膜を透過しなかった残りのＮＦ水は濃縮水となる。精製水製造装置１においては、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水が、濃縮水返送ライン５９を通して原水タンク１１に返送されて原水と混合される。これにより、使用する原水のうち、濃縮水として排水される量を減少するので、精製水の回収率が向上する。
精製手段１６の運転圧力は、送水ポンプ４３と、濃縮水返送ライン５９に設けられた流量調整弁２７によって調節できる。

精製手段１６の運転圧力は、０．５〜１．０ＭＰａが好ましい。精製手段１６の運転圧力が前記範囲内であれば、水質を低下させずに精製水の流量を増加させることが容易になる。

精製水製造装置１においては、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水のうち濃縮水返送ライン５９を通じて返送される濃縮水の割合は、９０％以上が好ましく、９５％以上がより好ましく、１００％が特に好ましい。精製水製造装置１は、精製手段１６の前段に、第１軟水化手段１２、塩素除去手段１３に加えて、各種イオンの除去効率が優れているＮＦ膜（Ａ）を有する第２軟水化手段１５を備えられているため、精製手段１６に供給されるＮＦ水の水質が優れている。そのため、精製手段１６において、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水は、その不純物が濃縮されているにもかかわらず、原水タンク１１に貯留される処理前の原水よりも水質が優れたものとなる。したがって、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水の９０％以上を原水タンク１１に戻して原水と混合させても、原水タンク１１に貯留される原水の水質が低下することはなく、むしろ希釈によって原水の水質が向上する。
また、前記のように、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水を原水タンク１１に戻して混合することで原水タンク１１内の原水の水質が向上するので、最終的に精製手段１６のＲＯ膜を透過して得られる精製水の水質も向上する。加えて、処理する原水の水質が向上することで、ＲＯ膜にかかる負担も軽減されるため、ＲＯ膜の寿命短縮も抑制できる。

また、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水の全てを原水タンク１１に戻さない場合には、残りの濃縮水は、濃縮水返送ライン６０を通じて、送水ライン５５における電動弁２１と送水ポンプ４３の間に戻して再利用する。また、なんらかの問題が生じて、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水を、濃縮水返送ライン５９を通じて原水タンク１１に戻せなくなったときは、その濃縮水を排水ライン６９から排水するようにする。

精製水タンク１７が精製水で満水になった後は、送水ポンプ４１、４２が停止し、電動弁２１が閉じられ、送水ポンプ４５が稼動する。これにより、精製水タンク１７の精製水が、精製水返送ライン６２を通じて送水ライン５５における電動弁２１と送水ポンプ４３の間に戻され、精製手段１６を通じて精製水タンク１７に戻されて循環する（循環工程）。このように、精製水を循環させることにより、精製水の滞留によって細菌が繁殖することが防止される。また、精製水タンク１７内では、紫外線ランプ１７ａにより紫外線を照射することにより、貯留された精製水が殺菌処理される。

従来のＲＯ膜を単独で用いる精製水製造装置では、ＲＯ膜の一次側に存在する水の水質が悪いため、その水を一旦排水した後に精製水の循環が行われていた。つまり、精製水製造装置１で言えば、精製水を循環させる前に、排水ライン６９から精製手段１６のＲＯ膜の一次側の水を排水してから、前記精製水の循環を行っていた。しかし、精製水製造装置１では、第１軟水化手段１２及び塩素除去手段１３に加えて、各種イオンの除去効率が優れたＮＦ膜（Ａ）を有する第２軟水化手段１５を有しているため、精製手段１６のＲＯ膜の一次側のＮＦ水の水質が良好である。そのため、ＲＯ膜の一次側の水を排水せずに精製水を循環させることができ、コストが削減できる。

夜間など精製水の製造を停止しているときには、送水ポンプ４４を稼動させ、精製水タンク１７から精製水循環ライン５７に精製水を取り出し、再び精製水タンク１７に戻して、精製水を循環させて絶えず流動状態とすることが好ましい。これにより、精製水が滞留して細菌が繁殖することを抑制できる。

また、精製水製造装置１においては、休日や夜間などの精製水の使用がない時間帯に、ＮＦ膜（Ａ）を洗浄するフラッシング工程を行うことが好ましい。該フラッシング工程を実施することにより、ＮＦ膜（Ａ）の劣化を抑制することが容易になり、その寿命をより長くすることができる。
該フラッシング工程では、電動弁２１を閉じた状態でポンプ４１、４２を稼動させ、原水を原水タンク１１から第１軟水化手段１２、塩素除去手段１３、チェックフィルタ１４及び第２軟水化手段１５へと送り、第２軟水化手段１５を透過したＮＦ水をＮＦ水返送ライン６１、濃縮水返送ライン５９を通じて原水タンク１１に戻す。第２軟水化手段をフラッシングして洗浄した洗浄水は、排水ライン６７から排水する。フラッシング工程の実施時間は特に限定されず、１０分程度行えばよい。

また、休日や夜間などの精製水の使用がない時間帯には、精製水製造装置１内を熱水処理によって消毒すること（熱水処理工程）が好ましい。
熱水処理工程は、精製水製造装置１内における下記経路（ａ）〜（ｄ）のいずれかに精製水を循環させながら、精製水タンク１７内の精製水を加温手段１７ｂによって加熱することにより行われる。
（ａ）電動弁３２によって精製水返送ライン６２と精製水返送ライン６３が連通され、電動弁３３によって精製水返送ライン６３と精製水返送ライン６４が連通され、加熱した精製水が、精製タンク１７から、精製水返送ライン６２、精製水返送ライン６３、精製水返送ライン６４を通じて送水ライン５１に送られ、第１軟水化手段１２、塩素除去手段１３、チェックフィルタ１４、第２軟水化手段１５及び精製手段１６を通じて精製水タンク１７に戻される経路。
（ｂ）電動弁３２によって精製水返送ライン６２と精製水返送ライン６３が連通され、電動弁３３によって精製水返送ライン６３と精製水返送ライン６４が連通しないようにされ、加熱した精製水が、精製タンク１７から、精製水返送ライン６２、精製水返送ライン６３を通じて送水ライン５４に送られ、第２軟水化手段１５及び精製手段１６を通じて精製水タンク１７に戻される経路。
（ｃ）電動弁３２によって精製水返送ライン６２と精製水返送ライン６３が連通しないようにされ、加熱した精製水が、精製タンク１７から精製水返送ライン６２を通じて送水ライン５５に送られ、精製手段１６を通じて精製水タンク１７に戻される経路。
（ｄ）加熱した精製水が、精製タンク１７から精製水循環ライン５７に取り出されて、再び精製水タンク１７に戻される経路。

精製水を加熱する際は、紫外線ランプ１７ａによる精製水タンク１７内の精製水への紫外線の照射は停止することが好ましい。加熱しながらの紫外線ランプの照射はランプ寿命を短命にする傾向がある。

熱水処理工程における精製水の温度は、６０〜９５℃が好ましく、８０〜９５℃がより好ましい。熱水処理時の精製水の温度が高いほど、精製水製造装置１内における各部材の連結部部分の熱水処理が容易になる。また、熱水処理時の精製水の温度が低いほど、精製水製造装置１の熱劣化を抑制しやすい。
精製水の加熱は、各電動弁及び送水ポンプ、加温手段１７ｂなどの駆動を制御することにより、５℃／分以下の速度で昇温させることが好ましい。精製水の加熱速度が５℃／分以下であれば、ＮＦ膜（Ａ）、ＲＯ膜などが熱劣化することを抑制しやすい。
また、熱水処理工程では、精製水製造装置１内で加熱した精製水を透析装置などの末端機器に送水し、末端機器を熱水処理するようにしてもよい。これにより、透析装置内などで繁殖した菌や、エンドトキシン（発熱性物質）を低減することが容易になる。

なお、熱水処理の代わりに、薬液（消毒剤）による消毒処理が行えるようになっていてもよく、薬液を混合した精製水を加熱した熱水消毒液を循環させて消毒処理を行うものであってもよい。

以上説明した各工程は、精製水製造装置１に制御部を設けて、該制御部によって各部分の動作を制御することにより行うことが好ましい。
前記制御部は、処理部と、インターフェイス部と、カレンダータイマとから概略構成される。制御部は、初期抜水工程、一次抜水工程、精製水製造工程、循環工程、フラッシング工程及び熱水処理工程の各工程を制御し、かつ、これらの工程をカレンダータイマに設定された任意の日時に実施できるものである。

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。
前記インターフェイス部は、各ラインに設けられたすべての弁、送水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送水ポンプの運転の開始、停止を制御するものである。

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、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、表示装置などが接続される。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、キーボードなどの入力デバイスのことをいい、表示装置とは、ＣＲＴや液晶表示装置をいう。

以上説明した精製水製造装置１は、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水を返送して処理前の原水と混合して再利用することで、精製水の回収率が向上する。また、精製手段１６のＲＯ膜の前段に、第１軟水化手段１２、塩素除去手段１３に加えて、各種イオンの除去効率が高いＮＦ膜（Ａ）を有する第２軟水化手段１５を採用することにより、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水を返送して再利用しても、原水の水質が低下せずＲＯ膜にかかる負担が増加しない。加えて、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水を混合することで処理前の原水の水質が向上するため、最終的に得られる精製水の水質も向上する。このように、精製水製造装置１では、ＲＯ膜の寿命が短くなることを抑制しつつ、優れた水質の精製水を高い回収率で安価に製造できる。特に、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水の９０％以上を返送して再利用することで、従来約６０〜７０％であった精製水の回収率を、約７５〜９０％程度にまで向上させることができると考えられる。

なお、本発明の精製水製造装置は、前述したイオン交換樹脂を有する第１軟水化手段、活性炭を有する塩素除去手段、ＮＦ膜（Ａ）を有する第２軟水化手段、ＲＯ膜を有する精製手段、及びＲＯ膜を透過しなかった濃縮水を第１軟水化手段の一次側に返送して原水と混合する濃縮水返送ラインを備えているものであれば、前述した精製水製造装置１には限定されない。
例えば、チェックフィルタ１４を有していない精製水製造装置であってもよい。また、透析機器などの末端機器と連動するようになっていてもよい。

また、前述した精製水製造装置１では、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水は濃縮水返送ライン５９によって原水タンク１１に返送される形態であったが、該濃縮水を返送する位置は原水タンク１１には限定されない。例えば、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水を、原水タンク１１と第１軟水化手段１２の間に返送するものであってもよく、第１軟水化手段１２と塩素除去手段１３とチェックフィルタ１４の間に返送するものであってもよく、チェックフィルタ１４と第２軟水化手段の間に返送するものであってもよい。ただし、得られる優れた水質の精製水が得られやすく、ＲＯ膜の寿命の短縮を抑制しやすい点から、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水を、第１軟水化手段１２の一次側の原水に混合することが好ましく、原水の温度調節、処理量の調節等が容易になる点から、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水を原水タンク１１に返送する前記精製水製造装置１がより好ましい。

以下、実施例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
本実施例における水質の測定は、以下に示す方法で行った。
［水質の測定］
水質の測定は、電気伝導度計により導電率（単位：ｍＳ／ｍ）を測定することにより行った。
導電率とは電気の流れ易さを表す指標で、水中に各種イオンが多く含まれているほど導電率は高くなる。導電率が低ければ低いほど、不純物を含まない良質な水である。

［例１］
図１に例示した精製水製造装置１を用いて、精製水を製造した。第１軟水化手段１２として、軟水器（Ｎａ型樹脂４０Ｌ）を用い、塩素除去手段１３として活性炭フィルタ（濾過精度５μｍ以下、繊維状活性炭）を用い、チェックフィルタ１４としてポアサイズ（濾過精度１μｍ、ポリプロピレン製）を用いた。また、第２軟水化手段１５として、ＮＦ膜（Ａ）（ＮａＣｌ除去率８５〜９５％、ＭｇＳＯ_４除去率９９．５％、材質ポリアミド系）を有するスパイラル型ＮＦ膜モジュール（特開２００９−３９６９６号公報に記載のスパイラル型ＲＯ膜モジュールとほぼ同じ構造）を用い、精製手段１６として、ＲＯ膜（ＮａＣｌ除去率９９．５％、材質ポリアミド系）を有するスパイラル型ＲＯ膜モジュール（特開２００９−３９６９６号公報に記載の構造）を用いた。

処理する原水の水質は、６．２０ｍＳ／ｍであった。原水タンク１１内の原水温度を２４．２℃に調整し、送水ポンプ４１による加圧で原水の圧力を０．２２ＭＰａまで加圧した。チェックフィルタ１４の入口における原水の圧力は０．１８ＭＰａであった。また、送水ポンプ４２により、第２軟水化手段１５の一次側の圧力を０．１８ＭＰａ、運転圧力を０．６８ＭＰａ、その濃縮水側の圧力を０．６８ＭＰａ、二次側の圧力（送水ライン５５のＮＦ水の圧力）を０．２０ＭＰａとし、ＮＦ回収率Ａを９０．２％とした。ここで、ＮＦ回収率Ａ（単位：％）は、下式（Ｉ）で求められる。
Ａ＝（Ｂ−Ｃ）／Ｂ（Ｉ）
前記式（Ｉ）中、Ｂは処理する原水量（Ｌ／時間）、Ｃは第２軟水化手段１５から排水される排水量（Ｌ／時間）である。
なお、第２軟水化手段１５において、ＮＦ膜（Ａ）を透過しなかった濃縮水は、その一部を排水し、残りを濃縮水返送ライン５８を通じて第２軟水化手段１５の一次側に返送した。

また、送水ポンプ４３により、精製手段１６の一次側の圧力を０．１６ＭＰａ、運転圧力を０．４３ＭＰａ、その濃縮水側の圧力を０．４３ＭＰａとし、ＲＯ回収率Ｄを８０．３％とした。ここで、ＲＯ回収率Ｄ（単位：％）は、下式（II）で求められる。
Ｄ＝（Ｂ−Ｃ−Ｆ）／（Ｂ−Ｃ）（II）
前記式（II）中、Ｂは処理する原水量（Ｌ／時間）、Ｃは第２軟水化手段１５から排水される排水量（Ｌ／時間）、Ｆは精製手段１６から排水される排水量（Ｌ／時間）である。
なお、精製手段１６のＲＯ膜を透過しなかった濃縮水は、一部を排水し、それ以外を濃縮水返送ライン５９を通じて原水タンク１１に返送した。

［例２］
第２軟水化手段１５を、ＮＦ膜（ＮａＣｌ除去率５０〜７０％、ＭｇＳＯ_４除去率９８％、材質ポリアミド系）を有するスパイラル型ＮＦ膜モジュールに変更し、精製水製造装置１の運転条件を表１に示すように変更した以外は、例１と同様にして精製水を製造した。

［例３］
第２軟水化手段１５を、ＮＦ膜（ＮａＣｌ除去率６０〜７０％、ＭｇＳＯ_４除去率９９％、材質ポリアミド系）を有するスパイラル型ＮＦ膜モジュールに変更し、精製水製造装置１の運転条件を表１に示すように変更した以外は、例１と同様にして精製水を製造した。

各例において、第２軟水化手段１５に供給される原水の水質、第２軟水化手段１５におけるＮＦ膜（Ａ）を透過したＮＦ水の水質、及び精製手段１６のＲＯ膜を透過した精製水の水質を測定した結果を表１に示す。
なお、表１中、全体回収率Ｇ（精製水の回収率）は、下式（III）で求められる。
Ｇ＝（Ｂ−Ｃ−Ｆ）／Ｂ（III）
前記式（III）中、Ｂは処理する原水量（Ｌ／時間）、Ｃは第２軟水化手段１５から排水される排水量（Ｌ／時間）、Ｆは精製手段１６から排水される排水量（Ｌ／時間）である。
また、第２軟水化手段１５の供給水は、チェックフィルタ１４から送られてくる原水と、濃縮水返送ライン５８を通じて返送するＮＦ膜を透過しなかった濃縮水とを合わせたものである。

表１に示すように、ＮＦ膜（Ａ）を有する第２軟水化手段１５を用いた例１では、得られた精製水の水質が０．１４ｍＳ／ｍと非常に良好であった。また、第２軟水化手段１５のＮＦ膜（Ａ）を透過したＮＦ水の水質も１．０６ｍＳ／ｍと、処理前の原水の水質に比べて良好であるので、精製手段１６のＲＯ膜を透過しなかった濃縮水の水質（５．３８ｍＳ／ｍ）は処理前の原水の水質（６．２０ｍＳ／ｍ）よりも良好である。そのため、ＲＯ膜を透過しなかった濃縮水を原水タンク１１に返送して処理前の原水と混合すれば、原水タンク１１中の原水が希釈されてその水質が向上し、ＲＯ膜にかかる負担を増大させずに、精製水の回収率を向上させることができ、さらに精製水の水質も向上する。
なお、第２軟水化手段１５に供給される供給水の水質が３１．２５ｍＳ／ｍと悪くなっているのは、ＮＦ膜（Ａ）を透過しなかった濃縮水を返送しているためである。

一方、ＮＦ膜（Ａ）の代わりに、各種イオンの除去率がＮＦ膜（Ａ）よりも低いＮＦ膜を用いた例２及び３では、得られる精製水の水質が０．２６ｍＳ／ｍ、０．２８ｍＳ／ｍと低くなった。また、ＮＦ膜を透過したＮＦ水の水質が５．２２ｍＳ／ｍ、５．２８ｍＳ／ｍと例１に比べて低くなっていることから、精製手段１６においてＲＯ膜を透過しなかった濃縮水の水質は、２６．１０ｍＳ／ｍ、２６．８０ｍＳ／ｍと、処理前の原水の水質よりも著しく低くなっている。そのため、原水タンク１１に返送して処理前の原水に混合する濃縮水が増加するほど、原水タンク１１内の原水の水質が悪くなり、ＲＯ膜にかかる負担が高まってその寿命が短くなるうえ、得られる精製水の水質が低下する。

本発明の精製水製造装置はエンドトキシン、生菌などの除去に優れている。製造される精製水は、特に人工透析に好適に利用でき、また他部門でも活用可能である。

１精製水製造装置１１原水タンク１２第１軟水化手段１３塩素除去手段１４チェックフィルタ１５第２軟水化手段１６精製手段１７精製水タンク５９濃縮水返送ライン

Claims

原水をイオン交換樹脂によって軟水化する第１軟水化手段と、
前記第１軟水化手段により軟水化された原水を活性炭で濾過して残留塩素を除去する塩素除去手段と、
残留塩素が除去された原水を下記ナノ濾過膜で濾過して軟水化する第２軟水化手段と、
前記第２軟水化手段により軟水化された原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る精製手段と、
前記逆浸透膜を透過しなかった濃縮水を、前記第２軟水化手段の一次側の原水と混合する濃縮水返送ラインと、
を有していることを特徴とする精製水製造装置。
（ナノ濾過膜）
濃度２０００ｍｇ／ＬのＮａＣｌ水溶液を、運転圧力０．５ＭＰａ、温度２５℃、ｐＨ６．５〜７．０、膜透過水の回収率１５％の条件で３０分間濾過したときのＮａＣｌの除去率が７５〜９５％であるナノ濾過膜。
前記ナノ濾過膜が、濃度２０００ｍｇ／ＬのＭｇＳＯ_４水溶液を、運転圧力０．５ＭＰａ、温度２５℃、ｐＨ６．５〜７．０、膜透過水の回収率１５％の条件で３０分間濾過したときのＭｇＳＯ_４の除去率が９９．５％以上のナノ濾過膜である、請求項１に記載の精製水製造装置。
前記濃縮水返送ラインにより前記濃縮水の９０％以上が原水と混合される、請求項１または２に記載の精製水製造装置。