JP2012000548A - 精製水の製造装置とその使用方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】RO装置とEDI処理装置を組み合わせた精製水の製造装置であり、EDI処理水を採水して使用する際、EDI処理装置の出口時点と同程度の精製度合いを維持することができる、精製水の製造装置と、その使用方法を提供する。
【解決手段】RO装置10の処理水を貯水する第1貯水タンク11、EDI装置12の処理水を貯水する第2貯水タンク13が仕切壁2により仕切られている。EDI装置12から第2貯水タンク13への処理水の流入量(V1)と、第2貯水タンク13からのEDI処理水の採水量(V2)を調整することで、第2貯水タンク13のEDI処理水が常に天井面13aと接触しているので、EDI処理水中に気体が溶存することが防止される。
【選択図】図2

Description

本発明は、医療用又は工業用の精製水の製造装置として適した精製水の製造装置と、その使用方法に関する。
精製水の製造装置として、逆浸透膜処理装置(RO装置)と電気再生式脱イオン装置(EDI装置)を組み合わせた装置が知られている(特許文献1)。
特許文献1の図2、図3には、RO装置10、RO装置による処理水(RO処理水)の貯水タンク31、EDI装置11、EDI装置による処理水(EDI処理水)の貯水タンク20を備えた装置が示されている。
貯水タンク20内にEDI処理水が流入し、水位が設定上限位置に達したとき、レベルスイッチ30からの信号により、貯水タンク20内へのEDI処理水の流入が停止されることが記載されている(段落番号42)。そして、図2、図3からも容易に理解できるとおり、貯水タンク20の天井面からは間隔をおいてレベルスイッチの上限が設置されている。
このため、貯水タンク20内のEDI処理水は、タンク内に存在する空間と常に接触した状態となっており、その界面で、あるいは、貯水タンク20内の水位の変動やタンク上部からのEDI処理水の流入、落下による液面の乱れ等により、EDI処理水中には前記空間内に存在する気体が溶け込み、EDI処理装置の出口から出された時点と比べると、精製度合いが低下(電気伝導度が低下)している可能性がある。
特許文献2には、膜式脱気装置及び原水の脱気方法に関する発明が開示されている。
図1の装置では、蒸気ヒーター13による原水Wの加熱により、溶存酸素が減少された後、管路24を通して膜モジュール3へ圧送されて脱気処理がなされ、脱気水W0が脱気水タンク2へ供給されることが記載さている(段落番号17)。
しかし、段落番号18の記載と図1から明らかなとおり、脱気水タンク2の天井面と脱気水W0の水面との間には空間が存在している。このため、引用文献1と同様に、その界面で、あるいは、脱気水タンク2内の水面の変動や脱気水流入により液面の乱れ等により、脱気水W0中には前記空間内に存在する気体が溶け込んでいる可能性がある。
特開平9−57271号公報 特許第2568954号公報
本発明は、RO装置とEDI処理装置を組み合わせた精製水の製造装置であり、EDI処理水を採水して使用する際、EDI処理装置の出口時点と同程度の精製度合いを維持することができる、精製水の製造装置と、その使用方法を提供することを課題とする。
本願請求項1の発明は、課題の解決手段として、
逆浸透膜処理装置(以下「RO装置」という)、RO装置の処理水(以下「RO処理水」という)を貯水するための第1貯水タンク、電気再生式脱イオン装置(以下「EDI装置」という)、EDI装置の処理水(以下「EDI処理水」という)を貯水するための第2貯水タンクを有する精製水の製造装置であって、
RO装置と第1貯水タンクが管で接続され、第1貯水タンクとEDI装置が管で接続され、EDI装置と第2貯水タンクが管で接続され、第2貯水タンクと第1貯水タンクが管で接続されており、第2貯水タンク内のEDI処理水を採水して使用するものであり、
運転時においては、EDI装置から第2貯水タンクへのEDI処理水の流入量(V1)と、第2貯水タンクからのEDI処理水の採水量(V2)がV1>V2の関係を満たすように調整されるようになっており、
第2貯水タンク内において、EDI処理水が常に天井面と接触し、気体と接触しない状態に維持されるようになっている、精製水の製造装置を提供する。
本願請求項5の発明は、他の課題の解決手段として、
請求項1〜4のいずれか1項記載の精製水の製造装置により製造した精製水の使用方法であって、
原水をRO装置に供給してRO処理水を製造し、第1貯水タンクに貯水する工程、
第1貯水タンクのRO処理水をEDI装置に供給し、EDI処理水を製造し、第2貯水タンクに貯水する工程により精製水を製造した後、
第2貯水タンク内の精製水を採水して使用するとき、EDI処理装置から第2貯水タンクにEDI処理水を供給する量(V1)と第2貯水タンク内の精製水を採水する量(V2)が、V1>V2になるように調整する、精製水の使用方法を提供する。
本発明の精製水の製造装置を用いることにより、より純度の高い(より電気伝導度の小さい)精製水を安定して採水することができる。
本発明の製造装置の一実施形態を示す概略図。 本発明の製造装置の他実施形態を示す概略図。 図2の製造装置の部分概略図。 図2の製造装置のさらに他の実施形態を示す部分概略図。
<精製水の製造装置>
(1)図1に示す精製水の製造装置
水源(水道水、地下水等)と接続された原水ライン20とRO装置10が接続されている。なお、原水ライン20には、必要に応じて軟水装置、プレフィルター(ミクロフィルター等)、活性炭処理装置等の前処理装置を設置することができる。
RO装置10は、RO装置10で処理されたRO処理水を送るためのRO処理水ライン21により、第1貯水タンク11と接続されている。
RO処理装置10は、公知のものを用いることができ、例えば、ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社より販売されている、装置型式VCR40シリーズ、VCR80シリーズ、NER40シリーズ、NER80シリーズ、SHRシリーズのほか、実施例で使用したもの等を用いることができる。
第1貯水タンク11は、RO処理水の送水ライン22により、EDI装置12と接続されている。送水ライン22には、駆動ポンプ61と開閉弁(電磁弁等)51が設置されている。
第1貯水タンク11はRO処理水を貯水するためのものであり、レベルセンサー、紫外線殺菌灯、エアフィルター(空気中の微粒子、ウィルス、雑菌等を除去できる機能を有しているもの)等を設置することができる。
EDI装置12は、EDI装置12で処理した処理水(EDI処理水)を送るためのEDI処理水ライン23により、第1貯水タンク11とは別に設置された第2貯水タンク13と接続されている。
EDI装置12は、イオン交換室(脱塩室)、濃縮室、電極室(正及び負の電極室)を有する公知の装置であり、イオン交換室で脱イオン処理して脱塩水(EDI処理水)を取り出すことができるものである。EDI装置としては、例えば、特開平11−244853号公報、特開2001−239270号公報、特開2001−353498号公報、特開2004−74109号公報に記載のもののほか、市販のEDI装置である、EDIシステムシリーズ,商品名MOLSEP(登録商標)(ダイセン・メンブレン・システムズ(株)販売)、実施例で使用したもの等を用いることができる。
第2貯水タンク13はEDI処理水を貯水するためのものであり、レベルセンサー、紫外線殺菌灯、エアフィルター(空気中の微粒子、ウィルス、雑菌等を除去できる機能を有しているもの)等を設置することができる。
第2貯水タンク13は、ユースポイントに繋がる採水ライン24と接続されている。
採水ライン24には開閉弁53が設置されており、採水ライン24と第1貯水タンクに11は、採水時の余剰のEDI処理水を返送するためのライン28で接続されている。
ライン28は、図1に示すライン28に代えて、採水ライン24と第2貯水タンク13を接続するラインにすることもできる。
採水ライン24から採水したときでも、第2貯水タンク13内に満たされたEDI処理水は、常に天井面13aと接触した状態(満水状態)になるように維持されている。このため、第2貯水タンク13内の水面(EDI処理水面)と天井面13aとの間には空間が存在していない。
第2貯水タンク13において天井面13aに対して、常に水面が接触した状態に維持できるようにする手段としては、
(I)第2貯水タンク13内に設置されたレベルセンサー、
(II)ライン23に設置された流量計とライン24に設置された流量計の組み合わせ、
(III)上記の(I)と(II)の両方の組み合わせ、
等を適用することができる。
そして、運転時において、上記の(I)〜(III)の手段により、EDI装置12からライン23を通って第2貯水タンク13に供給されるEDI処理水の流入量(V1)と、第2貯水タンク13から採水ライン24により採水されるEDI処理水の採水量(V2)がV1>V2の関係を満たすように調整されるようにする。
こうすることにより、第2貯水タンク13内において、EDI処理水が常に天井面13aと接触し、気体と接触しない状態(満水状態)に維持されるようになる。このため、第2貯水タンク13内のEDI処理水に気体(特に二酸化炭素)が溶解することが防止されるため、採水したEDI処理水の純度(電気伝導度で評価される)が低下することが防止される。
第2貯水タンク13は、オーバーフローライン25により、第1貯水タンク11と接続されている。運転時には、EDI処理水流入量(V1)>EDI処理水の採水量(V2)が保持されるため、第2貯水タンク13内のEDI処理水量は常に満水状態で、第2貯水タンク容量を上回るEDI処理水はオーバーフローライン25を通って第1貯水タンク11へと流出する。
ライン26は、ライン23、採水ライン24と共に、EDI装置12と第2貯水タンク13との間でEDI処理水の循環ラインを形成している。循環ラインは、第2貯水タンク13内のEDI処理水をEDI装置12に循環させることで、EDI装置12内に吸着したイオン類を脱着させて洗浄したり、第2貯水タンク13に貯水したままで長時間放置したりしたときには、EDI処理水をEDI装置12で再処理するためのラインである。循環ラインにて洗浄等をするときには、ポンプ62を駆動させ、開閉弁51、53を閉じ、開閉弁52を開ける。EDI装置12を洗浄したときの洗浄排水は、開閉弁54を操作して、ライン27から排水する。
(2)図2に示す精製水の製造装置
図2に示す製造装置は、図1の装置が第1貯水タンク11と第2貯水タンク13を別々に設置していることに対して、第1貯水タンク11と第2貯水タンク13を全体として1つのタンクにしたことが異なっている。なお、図2にて図1と同一番号は、同一のものであることを示す。
タンク1は、内部が仕切壁2により縦方向(高さ方向)に2つに仕切られており、一方はRO処理水が入る第1貯水タンク11、他方はEDI処理水が入る第2貯水タンク13になっている。
第2貯水タンク13内に満たされたEDI処理水は、常に天井面13aと接触した状態になるように維持されている。このため、第2貯水タンク13内の水面(EDI処理水面)と天井面13aとの間には空間が存在していない。
図3は、図2に示すタンク1(第1貯水タンク11と第2貯水タンク13)の別実施形態を示す図である。
第1貯水タンク11には、レベルセンサー31、紫外線殺菌灯32、エアフィルター33が備えられている。
第1貯水タンク11の天井面11aには、RO処理水ライン21が接続されて、底面にはEDI装置12への送水ライン22が接続されている。
第2貯水タンク13には、レベルセンサー41、紫外線殺菌灯42、エアフィルター43が備えられている。
第2貯水タンク13の天井面13aには、EDI処理水ライン23が接続され、底面にはユースポイントへの採水ライン24が接続されている。
採水ライン24には開閉弁53が設置されており、採水ライン24と第1貯水タンクに11は、採水時の余剰のEDI処理水を返送するためのライン28で接続されている。
ライン28は、図2に示すライン28に代えて、採水ライン24と第2貯水タンク13を接続するラインにすることもできる。
第2貯水タンク13の天井面13aは、第1貯水タンク11の天井面11aよりも高くなるように設定されており、天井面13aと天井面11aの間には段差(段差面14)が形成されている。この段差面14から天井面11aを通って、オーバーフローライン25が接続されている。なお、図3の形態において、天井面13aから天井面11aを通ってオーバーフローライン25が接続されていてもよい。
図4は、図2に示すタンク1(第1貯水タンク11と第2貯水タンク13)のさらに別実施形態を示す図である。
第1貯水タンク11には、レベルセンサー31、紫外線殺菌灯32、エアフィルター33が備えられている。
第1貯水タンク11の天井面11aには、RO処理水ライン21が接続されて、底面にはEDI装置12への送水ライン22が接続されている。
第2貯水タンク13は、天井面13aの中心部から突き出された凸部15を有している。
第2貯水タンク13の凸部15の天井面15aは、第1貯水タンク11の天井面11aよりも高くなるように設定されている。
天井面15a近傍の側面15bから天井面11aを通ってオーバーフローライン25が接続されている。ここで、図示するように、側面15bのオーバーフローライン25の接続部の高さは、天井面11aよりも高い位置になっている。なお、オーバーフローライン25は、凸部の天井面15aから天井面11aを通って接続されていてもよい。
第2貯水タンク13には、天井面13a側にレベルセンサー41が設置され、凸部天井面15a側に紫外線殺菌灯42、エアフィルター43が設置されているが、これらの設置場所は、天井面13a側及び凸部天井面15a側のいずれでもよい。
第2貯水タンク13の天井面13aには、EDI処理水ライン23が接続され、底面にはユースポイントへの採水ライン24が接続されている。
<精製水の製造装置の使用方法>
(1)図1及び図2に示す精製水の製造装置の使用方法
図1及び図2(図3、図4の実施形態も含む)で示す精製水の製造装置は、第1貯水タンク11と第2貯水タンク13が別々に設置されているか、一つのタンク内に設置されているかの違いであり、使用方法は同一である。以下においては、図2及び図3に示す精製水の製造装置の使用方法として説明する。
水源と接続された原水ライン20からRO装置10に原水を送る。原水は、必要に応じて原水ライン20に設置された前処理装置で前処理する。
RO装置10にて原水を処理してRO処理水を得た後、RO処理水ライン21により、第1貯水タンク11に送って貯水する。第1貯水タンク11では、貯水量はレベルセンサー31にて管理され、RO処理水は必要に応じて紫外線殺菌灯32により殺菌される。
次に、第1貯水タンク11からRO処理水の送水ライン22により、EDI装置12にRO処理水を送って処理して、EDI処理水を得る。EDIの運転条件は特に制限されるものではなく、例えば、特許第4440989号号公報の段落番号26に記載の運転条件と同じ条件で運転することができる。
次に、EDI処理水ライン23により、第2貯水タンク13に送って貯水する。
第2貯水タンク13では、EDI処理水は必要に応じて紫外線殺菌灯42により殺菌される。
第2貯水タンク13に設置されたレベルセンサー41は、ポンプが空引き運転となるのを防止するためのセンサーである。
また、エアフィルター43は、第2貯水タンク13から排水する際にタンク内への通気孔の役目をするものであり、精製水の製造時及び採水時においては、エアフィルタ−43から第2貯水タンク13内に通気されることはない。
第2貯水タンク13内のEDI処理水は、微生物やエンドトキシンが除去された精製水であり、これを採水ライン24から採水して、人工透析液製造用となる人工透析用水等の各種用途に使用する。採水ライン24からの採水時における余剰のEDI処理水は、ライン28から第1貯水タンク11に返送する。ライン28が第2貯水タンク13に接続されているときは、第2貯水タンク13に返送する。
人工透析液製造用の人工透析用水として使用する場合は、人工透析用水の採水は間歇的に行われるが、EDI装置は運転を停めることなく、常時運転を継続して、EDI装置の頻繁な発停による水質の変動や、EDI装置内の圧力の変動を避けて、高品質の精製水を安定して供給できるようにする。EDI装置の運転中に、第2貯水タンク13から精製水を採水するとき、採水量(V2)を超える量のEDI処理水(V1)がEDI処理水ライン23から供給される。オーバーフローしたEDI処理水は、ライン25から第1貯水タンク11に返送される。このときのV1とV2の調整は、ライン23に設置された流量計とライン24に設置された流量計の組み合わせ(上記の手段(II))により実施される。
このとき、EDI装置12から第2貯水槽13へのEDI処理水の流入量(V1;単位L/hr)と、第2貯水タンク13からライン24により採水されるEDI処理水の採水量(V2;単位L/hr)はV1>V2の関係を満たすように調整する。好ましくはV1とV2の比率V1/V2=1.1〜2、より好ましくは1.1〜1.5の範囲になるように調整する。
このようにV1とV2の比率を調整することにより、さらにオーバーフローライン25を組み合わせることにより、第2貯水タンク13内に満たされたEDI処理水が、常に天井面13aと接触した状態(満水状態)になるように維持することができる。そのため、第2貯水タンク13内の水面(EDI処理水面)と天井面13aとの間には空間が存在していない。
このような満水状態に維持されていることから、第2貯水タンク13内のEDI処理水に気体(特に二酸化炭素)が溶存することが防止されるため、採水したEDI処理水の純度(電気伝導度で評価される)が低下することが防止される。
(精製水の製造装置)
RO処理装置10:SHR−82(ダイセン・メンブレン・システムズ(株)製)
RO膜:SV08−DRA98
RO処理水量(透過水量):1600L/hr
運転圧力:0.56MPa
第1貯水タンク11:容量200L、材質:ポリエチレン
EDI装置12:装置型番EDI1000(ダイセン・メンブレン・システムズ(株)製)
EDI電極面積:4.2dm2
(測定装置)
比抵抗計(プラグインタイプ)((株)堀場アドバンスドテクノ)
実施例1
図2及び図3に示す製造装置にて精製水の製造及び使用を行った。
予め水道水を軟水装置・活性炭で前処理したものをRO処理装置10に供給して、RO処理水を得た。RO処理水はライン21から第1貯水タンク11に送って貯水した。
貯水タンク11に貯水されたRO処理水をライン22からEDI装置12に送って処理し、EDI処理水を得た。EDI処理水はライン23から第2貯水タンク13に送り、貯水した。
EDI装置12の運転条件は次のとおりである。
EDI処理水量(第2貯水タンク13への流入量)(V1):1400L/hr
濃縮水流量:60L/hr
電極室水量:10L/hr
電流:0.6〜1.5A
電圧:250〜350V
第2貯水タンク13内のEDI処理水を採水ライン24から採水(採水量V2:1000L/hr)しながら、精製装置の運転を8時間継続した後、停止した。
この運転過程において、第2貯水タンク13の天井面13aは常にEDI処理水が接触するように満水状態を維持しており、運転停止時においてもこの状態を維持した。
その結果、運転停止時の第2貯水タンク13内のEDI処理水の電気伝導度は、0.13μS/cmであり、15時間経過後の電気伝導度は0.15μS/cmであった。
一方、運転停止直後に採水ライン24から採水して、第2貯水タンク13の水位を満水から約2/3まで下げた状態で15時間放置した。水位を満水から約2/3まで下げた直後の電気伝導度は0.22μS/cm、であり、15時間経過後の電気伝導度は0.40μS/cmであった。
電気伝導度の測定結果から明らかなとおり、第2貯水タンク13の天井面13aが常にEDI処理水と接触するように維持する(満水状態に維持する)ことにより、第2貯水タンク13内のEDI処理水への気体の溶解が防止できることから、EDI処理水の電気伝導度を低い数値に維持することができる。
上記測定は運転停止時の電気伝導度の測定であるが、運転中において、第2貯水タンク13内において液面と天井面の間に空間が形成されるようにすると、電気伝導度の低下はより顕著になるものと考えられる。
本発明の製造装置は、医薬品の製造用水、人工透析用水等の医療用精製水、半導体の製造工程における洗浄用の精製水等を製造するための製造装置として利用することができる。
10 RO装置
11 第1貯水タンク
12 EDI装置
13 第2貯水タンク
20 原水ライン
21 RO処理水ライン
22 RO処理水の送水ライン
23 EDI処理水ライン
24 採水ライン
25 オーバーフローライン

Claims (6)

  1. 逆浸透膜処理装置(以下「RO装置」という)、RO装置の処理水(以下「RO処理水」という)を貯水するための第1貯水タンク、電気再生式脱イオン装置(以下「EDI装置」という)、EDI装置の処理水(以下「EDI処理水」という)を貯水するための第2貯水タンクを有する精製水の製造装置であって、
    RO装置と第1貯水タンクがRO処理水ラインで接続され、
    第1貯水タンクとEDI装置が送水ラインで接続され、
    EDI装置と第2貯水タンクがEDI処理水ラインで接続され、
    第2貯水タンクと第1貯水タンクがオーバーフローラインで接続されており、
    第2貯水タンク内のEDI処理水を採水して使用するものであり、
    運転時においては、EDI装置から第2貯水タンクへのEDI処理水の流入量(V1)と、第2貯水タンクからのEDI処理水の採水量(V2)がV1>V2の関係を満たすように調整されるようになっており、
    第2貯水タンク内において、EDI処理水が常に天井面と接触し、気体と接触しない状態に維持されるようになっている、精製水の製造装置。
  2. 第1貯水タンクと第2貯水タンクが、1つのタンクが仕切壁により縦方向に2つに仕切られてなるものである、請求項1記載の精製水の製造装置。
  3. 第1貯水タンクと第2貯水タンクが、
    第2貯水タンクの天井面が第1貯水タンクの天井面よりも高い位置にあり、
    第2貯水タンクの天井面又は天井面近傍の側面と第1貯水タンクの天井面がオーバーフローラインで接続されている、請求項1又は2記載の精製水の製造装置。
  4. 第2貯水タンクが天井面の一部に凸部を有しており、前記凸部天井面が第1貯水タンクの天井面よりも高い位置にあり、
    前記凸部天井面又は凸部天井面近傍の側面と第1貯水タンクの天井面がオーバーフローラインで接続されている、請求項1又は2記載の精製水の製造装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項記載の精製水の製造装置により製造した精製水の使用方法であって、
    原水をRO装置に供給してRO処理水を製造し、第1貯水タンクに貯水する工程、
    第1貯水タンクのRO処理水をEDI装置に供給し、EDI処理水を製造し、第2貯水タンクに貯水する工程により精製水を製造した後、
    第2貯水タンク内の精製水を採水して使用するとき、EDI処理装置から第2貯水タンクにEDI処理水を供給する量(V1)と第2貯水タンク内の精製水を採水する量(V2)が、V1>V2になるように調整する、精製水の使用方法。
  6. V1/V2=1.1〜2の範囲になるように調整する、請求項5記載の精製水の使用方法。
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