JP2019103978A - 純水製造装置およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱水による殺菌処理を長期にわたり安定して実施する。【解決手段】純水製造装置１は、逆浸透膜またはナノろ過膜を有する膜ろ過装置３と、被処理水を供給する供給ラインＬ１と、透過水を流通させる透過水ラインＬ２と、濃縮水を流通させる濃縮水ラインＬ３と、被処理水の供給圧力を調整する圧力調整手段１６と、被処理水を加熱する加熱手段１３と、透過水ラインＬ２を流れる透過水の流量を検出する流量検出手段２２と、流量検出手段２２により検出された透過水の流量に基づいて圧力調整手段１６を制御し、透過水ラインＬ２を流れる透過水の流量を設定流量に調整する流量制御手段６と、を有している。流量制御手段６は、加熱手段１３によって被処理水が加熱されたときに、膜ろ過装置３に供給される被処理水と膜ろ過装置３からの透過水と膜ろ過装置３からの濃縮水とのいずれかの水温に基づいて、透過水ラインＬ２を流れる透過水の設定流量を決定する。【選択図】図１

Description

本発明は、純水製造装置およびその運転方法に関する。

従来から、医薬品製造などに使用される純水（精製水や注射用水など）を製造する装置として、逆浸透膜（ＲＯ膜）またはナノろ過膜（ＮＦ膜）を有し、工業用水、井水、市水などの原水を透過水と濃縮水とに分離する膜ろ過装置と、透過水をイオン交換体に通水することで脱イオン水（純水）を製造する電気式脱イオン水製造装置とを組み合わせた純水製造装置が知られている。

このような純水製造装置では、医薬品製造などに使用される純水を製造するという性質上、日本薬局方などの各国の薬局方の要求を担保するために、系内の生菌数を低減させる殺菌処理が定期的に行われている。この殺菌処理は、一般に、例えば６０℃以上の熱水を系内に通水することで行われている。

特許文献１には、熱水の温度や流量を安定的に維持することを目的として、熱水による通水の際に、膜ろ過装置から電気式脱イオン水製造装置に供給される熱水（透過水）の圧力を設定圧力に調整する方法が提案されている。この方法によれば、熱水の温度や流量が安定的に維持されることで殺菌処理が確実に実施されることが期待される。

特開２０１４−１２４４８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているように、膜ろ過装置からの熱水の圧力を設定圧力に調整したとしても、経年変化によって膜ろ過装置の下流側の圧力損失が増加した場合には、その下流側での熱水の流量が当初の流量に比べて低下してしまう。そのため、流量低下に伴う放熱により熱水の温度が低下して、十分な殺菌処理が行われなくなるおそれがある。このような経年変化による圧力損失の増大は、熱による膨張と収縮とを繰り返すことでイオン交換膜やイオン交換樹脂が変形するなどの理由により、電気式脱イオン水製造装置で特に顕著である。このことは、同じくイオン交換樹脂を備えたイオン交換装置においても同様に発生する可能性があり、さらに、精密ろ過膜（ＭＦ膜）や限外ろ過膜（ＵＦ膜）などの分離膜においても同様に発生する可能性がある。

そこで、本発明の目的は、熱水による殺菌処理を長期にわたり安定して実施可能な純水製造装置およびその運転方法を提供することである。

上述した目的を達成するために、本発明の純水製造装置は、被処理水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜またはナノろ過膜を有する膜ろ過装置と、膜ろ過装置に被処理水を供給する供給ラインと、膜ろ過装置からの透過水を流通させる透過水ラインと、膜ろ過装置からの濃縮水を流通させる濃縮水ラインと、供給ラインに設けられ、膜ろ過装置への被処理水の供給圧力を調整する圧力調整手段と、供給ラインの圧力調整手段の上流側に設けられ、膜ろ過装置に供給される被処理水を加熱する加熱手段と、透過水ラインに設けられ、透過水ラインを流れる透過水の流量を検出する流量検出手段と、流量検出手段により検出された透過水の流量に基づいて圧力調整手段を制御し、透過水ラインを流れる透過水の流量を設定流量に調整する流量制御手段と、を有し、流量制御手段は、加熱手段によって被処理水が加熱されたときに、膜ろ過装置に供給される被処理水と膜ろ過装置からの透過水と膜ろ過装置からの濃縮水とのいずれかの水温に基づいて、透過水ラインを流れる透過水の設定流量を決定する。

また、本発明の純水製造装置の運転方法は、被処理水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜またはナノろ過膜を有する膜ろ過装置と、膜ろ過装置に被処理水を供給する供給ラインと、膜ろ過装置からの透過水を流通させる透過水ラインと、膜ろ過装置からの濃縮水を流通させる濃縮水ラインと、を有する純水製造装置の運転方法であって、供給ラインを通じて膜ろ過装置に熱水を供給し、熱水により供給ラインと膜ろ過装置と透過水ラインと濃縮水ラインとを殺菌する工程と、膜ろ過装置への熱水の供給圧力を調整して透過水ラインを流れる熱水の流量を設定流量に調整する工程と、を含み、熱水の流量を調整する工程が、供給ラインと透過水ラインと濃縮水ラインとのいずれかを流れる熱水の水温に基づいて、透過水ラインを流れる熱水の設定流量を決定することを含んでいる。

このような純水製造装置およびその運転方法によれば、経年変化によって膜ろ過装置の下流側の圧力損失の変動した場合であっても、透過水ラインを流れる透過水（熱水）の流量を一定に保持することができる。その結果、流量低下によって熱水の水温が低下することを抑制することができ、熱水による殺菌処理を安定して実施することができる。

以上、本発明によれば、熱水による殺菌処理を長期にわたり安定して実施可能な純水製造装置およびその運転方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る純水製造装置の構成を示す概略図である。 逆浸透膜を備えた膜ろ過装置における原水の水温と透過水の設定流量との対応関係を表すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る純水製造装置の構成を示す概略図である。

純水製造装置１は、原水タンク２と、膜ろ過装置３と、電気式脱イオン水製造装置４と、分離膜５とを有し、被処理水（原水）を順次処理して純水を製造するものである。さらに、純水製造装置１は、純水製造装置１の運転を制御する制御部６を有している。

膜ろ過装置３は、原水タンク２から供給される原水中の不純物を除去して透過水を生成する装置であって、原水を、不純物を含む濃縮水と、不純物が除去された透過水とに分離する逆浸透膜（ＲＯ膜）またはナノろ過膜（ＮＦ膜）を有している。膜ろ過装置３には、膜ろ過装置３に原水を供給する供給ラインＬ１と、膜ろ過装置３からの透過水を流通させる透過水ラインＬ２と、膜ろ過装置３からの濃縮水を流通させる濃縮水ラインＬ３とが接続されている。濃縮水ラインＬ３は、濃縮水ラインＬ３を流れる濃縮水の一部を外部へ排出する排水ラインＬ４と、濃縮水の残りを供給ラインＬ１に還流させる還流水ラインＬ５とに分岐している。原水タンク２には、原水供給ラインＬ６が接続され、必要に応じて原水が供給されるようになっている。

供給ラインＬ１には、温度センサ１１と、送水ポンプ１２と、熱交換器１３と、温度センサ１４と、活性炭ろ過器１５と、加圧ポンプ１６と、流量調整弁１７とが設けられている。なお、活性炭ろ過器１５は、必ずしも設けられている必要はなく、省略されていてもよい。透過水ラインＬ２には、流量調整弁２１と透過水流量計２２とが設けられ、濃縮水ラインＬ３には、定流量弁３１と流量調整弁３２とが設けられている。排水ラインＬ４には、流量調整弁４１と排水流量計４２とが設けられ、還流水ラインＬ５には、手動弁５１が設けられている。なお、還流水ラインＬ５は、供給ラインＬ１の活性炭１５と加圧ポンプ１６との間に接続されている。

温度センサ１１は、後述する殺菌工程時に加熱殺菌用の熱水の水温を検出するために設けられている。送水ポンプ１２は、加圧ポンプ１６と共に、原水タンク２に貯留された原水を膜ろ過装置３に供給するために設けられ、必要に応じて、インバータ（図示せず）によって回転数が制御されるようになっている。熱交換器１３は、膜ろ過装置３に供給される原水を加熱する加熱手段として機能し、上述した加熱殺菌用の熱水を生成するために設けられている。温度センサ１４は、膜ろ過装置３に供給される原水の水温を検出する水温検出手段として機能する。活性炭ろ過器１５は、膜ろ過装置３に供給される原水から塩素を除去するために設けられている。加圧ポンプ１６は、インバータ（図示せず）によって回転数が制御されるようになっており、膜ろ過装置３への原水の供給圧力を調整する圧力調整手段としても機能する。

透過水流量計２２は、透過水ラインＬ２を流れる透過水の流量を検出する機能を有し、定流量弁３１は、濃縮水ラインＬ３を流れる濃縮水の流量を一定に保持する機能を有している。流量調整弁４１は、排水ラインＬ４を流れる濃縮水（以下、「濃縮排水」という）の流量を調整する流量調整手段として機能し、排水流量計４２は、濃縮排水の流量を検出する機能を有している。手動弁５１は、排水ラインＬ４を流れる濃縮水と還流水ラインＬ５を流れる濃縮水の圧力バランスを調整する圧力調整弁として機能する。なお、流量調整弁１７，２１，３２の機能については、殺菌工程の説明と共に後述する。

電気式脱イオン水製造装置４は、イオン交換体による被処理水の脱イオン化（脱塩）処理と、イオン交換体の再生処理とを同時に行う装置である。電気式脱イオン水製造装置４には、透過水ラインＬ２が接続され、膜ろ過装置３からの透過水が被処理水として供給されるようになっている。また、電気式脱イオン水製造装置４には、製造される処理水（脱イオン水）を流通させて処理水タンクまたはユースポイントに供給する処理水ラインＬ７が接続されている。

電気式脱イオン水製造装置４は、一例として、陽極および陰極と、陽極および陰極の間に配置され、カチオン交換体とアニオン交換体との少なくとも一方が充填された脱塩室と、イオン交換膜を介して脱塩室の両側に配置された一対の濃縮室とを有している。膜ろ過装置３から供給される透過水は、脱塩室に通水されてイオン成分が除去され、処理水（脱イオン水）として脱塩室から流出し、処理水ラインＬ７を通じて処理水タンクまたはユースポイントに供給される。一方、脱塩室で除去されたイオン成分は、両極間に直流電圧が印加されることで発生する電位差により、脱塩室に隣接する濃縮室に移動し、濃縮室に供給される濃縮水に取り込まれる。電気式脱イオン水製造装置４には、こうしてイオン成分を取り込んだ濃縮水を外部に排出するための濃縮水排出ラインＬ８が接続されている。なお、脱塩室では、水解離反応（水が水素イオンと水酸化物イオンとに解離する反応）が連続的に進行しており、これら水素イオンおよび水酸化物イオンが脱塩室内のイオン交換体に吸着したイオン成分と交換されて、脱塩室内のイオン交換体が再生される。

分離膜５は、精密ろ過膜（ＭＦ膜）または限外ろ過膜（ＵＦ膜）であり、電気式脱イオン水製造装置４で製造された処理水（脱イオン水）中の微粒子、微生物、エンドトキシンなどを除去するために、処理水ラインＬ７に設けられている。なお、ＵＦ膜のろ過方式として、クロスフロー方式を用いることもできる。処理水ラインＬ７の分離膜５の下流側には、バルブＶ１が設けられ、処理水ラインＬ７の分離膜５とバルブＶ１との間には、バルブＶ２を介して原水タンク２に接続された処理水還流ラインＬ９が接続されている。これにより、例えば、装置起動時や運転再開時、ユースポイントで処理水（純水）の需要がないときなど、電気式脱イオン水製造装置４で製造される処理水を原水タンク２に還流させて循環運転を行うこともできる。また、濃縮水排出ラインＬ８には、バルブＶ３が設けられ、濃縮水排出ラインＬ８のバブルＶ３の上流側には、バルブＶ４を介して原水タンク２に接続された濃縮水還流ラインＬ１０が設けられている。これにより、濃縮水の水質によっては、その一部または全部を原水タンク２に還流させることもできる。

なお、膜ろ過装置３からの透過水を処理する処理手段として、電気式脱イオン水製造装置４の代わりに、あるいはそれと共に、例えば非再生型混床式イオン交換装置（カートリッジポリッシャー）などのイオン交換装置が設けられていてもよい。また、膜ろ過装置３と電気式脱イオン水製造装置４との間、あるいは電気式脱イオン水製造装置４の代わりに、別の膜ろ過装置が追加されていてもよい。

制御部６は、純水製造装置１の通常運転（純水製造）時、透過水流量計２２により検出された透過水の流量に基づいて加圧ポンプ１６を制御し、透過水ラインＬ２を流れる透過水の流量を設定流量に調整する流量制御手段として機能する。具体的には、制御部７は、透過水流量計２２で検出された透過水の流量が一定（予め設定された目標流量）になるように、加圧ポンプ１６の回転数を制御する。すなわち、水温が低くなると、水の粘性は高くなり、その結果、ＲＯ膜またはＮＦ膜で分離される透過水の流量は減少する。そのため、制御部６は、この減少分を補うように、加圧ポンプ１６の回転数を上げることで、原水の供給圧力を増加させる。また、水温が高くなると、水の粘性は低くなり、その結果、ＲＯ膜またはＮＦ膜で分離される透過水の流量は増加する。そのため、制御部６は、この増加分を打ち消すように、加圧ポンプ１６の回転数を下げることで、原水の供給圧力を低下させる。このように、制御部６は、加圧ポンプ１３の回転数、すなわち原水の供給圧力を調整することで、膜ろ過装置３からの透過水の流量を一定に維持することができる。

なお、膜ろ過装置３への原水の供給圧力の変化（加圧ポンプ１６の回転数の変化）に応じて、膜ろ過装置３のＲＯ膜またはＮＦ膜で分離される濃縮水の流量も変化するが、濃縮水ラインＬ３には、上述したように定流量弁３１が設けられている。これにより、加圧ポンプ１６の回転数が変化して原水の供給圧力が変化した場合にも、濃縮水ラインＬ３を流れる濃縮水の流量を一定に保持することができる。その結果、透過水の流量制御が排水ラインＬ４や還流水ラインＬ５を流れる濃縮水の流量に影響を及ぼすことがなくなる。そのため、例えば、膜ろ過装置３の回収率調整のための濃縮排水の流量制御、すなわち、排水流量計４２により検出された濃縮排水の流量に基づいて流量調整弁４１の開度を調整する流量制御を行った場合にも、それが透過水の流量制御と干渉することを回避することができる。

本実施形態の純水製造装置１は、医薬品製造などに使用される純水を製造するものであり、したがって、系内の生菌数を低減させる殺菌処理を定期的に行う必要がある。そのため、制御部６は、通常運転時の純水製造の合間に、熱水による系内の殺菌処理も定期的に実行する。以下、この熱水殺菌方法について詳細に説明する。

（殺菌準備工程）
殺菌準備工程は、純水製造装置１を熱水により殺菌するための準備工程であり、原水タンク２に貯留された原水を処理水（純水）で置換する工程である。ただし、純水の代わりに原水を加熱して熱水殺菌を行う場合には、殺菌準備工程を省略することができる。

殺菌準備工程では、純水製造装置１において通常運転が行われ、原水タンク２内の原水が外部に排出された後、純水製造装置１で製造される純水が原水タンク２に供給されて貯留される。すなわち、殺菌準備工程が開始されると、原水供給ラインＬ６から原水タンク２への原水の供給が停止され、原水タンク２に貯留されていた原水は供給ラインＬ１を通じて膜ろ過装置３に供給され、分離された濃縮水が排水ラインＬ４から外部に排出される。一方で、原水供給ラインＬ６と供給ラインＬ１とが直接接続され、原水供給ラインＬ６から供給ラインＬ１に原水が供給されて、純水製造装置１において通常運転が行われる。そして、処理水ラインＬ７のバルブＶ１が閉鎖されるとともに、処理水還流ラインＬ９のバルブＶ２が開放され、処理水ラインＬ７を流れる処理水（純水）が、処理水還流ラインＬ９を通じて原水タンク２に貯留される。

なお、殺菌準備工程では、電気式脱イオン水製造装置４の濃縮水は、濃縮水排出ラインＬ８を通じて外部に排出されるか、あるいは、濃縮水の水質によっては、濃縮水還流ラインＬ１０を通じて原水タンク２に還流される。また、電気式脱イオン水製造装置４の電極室（陽極を備えた陽極室および陰極を備えた陰極室）に供給される電極水は、外部に排出される。

（昇温工程および熱水殺菌工程）
昇温工程は、原水タンク２に貯留された純水を系内で循環させつつ、熱交換器１３によって６０℃程度以上、好ましくは９０℃程度まで加熱する工程である。熱水殺菌工程は、こうして生成された熱水の循環により、供給ラインＬ１、膜ろ過装置３、透過水ラインＬ２、電気式脱イオン水製造装置４、処理水ラインＬ８、および処理水還流ラインＬ９を含む純水製造装置１の系内を殺菌する工程である。

昇温工程は、殺菌準備工程において、原水タンク２に設けられた水位計（図示せず）により、原水タンク２内の水位が所定の上限水位以上になったと判定された場合に開始される。昇温工程が開始されると、原水供給ラインＬ６と供給ラインＬ１との接続が解除され、原水供給ラインＬ６から供給ラインＬ１への原水の供給が停止される。そして、原水タンク２内の純水が、供給ラインＬ１、透過水ラインＬ２、処理水ラインＬ７、および処理水還流ラインＬ９を通じて循環される。それと同時に、熱交換器１３により、循環する純水が６０℃〜９０℃になるまで加熱される。こうして生成された熱水が循環することにより、熱水殺菌工程が実行され、純水製造装置１の系内が殺菌される。なお、熱水殺菌工程では、排水ラインＬ４の流量調整弁４１が閉鎖され、還流水ラインＬ５の手動弁５１が開放されることで、濃縮水ラインＬ３および還流水ラインＬ５も熱水により殺菌される。また、電気式脱イオン水製造装置４の濃縮水排出ラインＬ８のバルブＶ３が閉鎖され、濃縮水還流ラインＬ１０のバルブＶ４が開放されることで、濃縮水還流ラインＬ１０も殺菌される。

昇温工程での昇温速度は、膜ろ過装置３や電気式脱イオン水製造装置４へのダメージを軽減するために、１〜２℃／分程度であることが好ましい。また、熱水殺菌工程の所要時間は、熱水の温度によっても異なるが、十分な殺菌処理を行うために２０〜６０分程度であることが好ましい。例えば、６０℃の熱水を循環させる場合には６０分程度、８０℃の熱水を循環させる場合には３０分程度、９０℃の熱水を循環させる場合には２０分程度であることが好ましい。ここで、熱水殺菌工程での熱水の温度は、温度センサ１１による検出値に基づいて調整されるが、温度センサ１１の位置は、熱水の循環方向において熱交換器１３からできるだけ離れた位置であれば特に限定されず、例えば、送水ポンプ１２と熱交換器１３との間であってもよく、あるいは、処理水還流ラインＬ９上であってもよい。換言すると、温度センサ１１の代わりに、熱水の循環方向において熱交換器１３の直後に設置された温度センサ１４を用いることは好ましくなく、本実施形態では、２つの温度センサ１１，１４が別個に設けられていることが好ましい。

熱水殺菌工程では、通常運転時と同様に、制御部６による流量制御が実行され、透過水ラインＬ２を流れる透過水（熱水）の流量が設定流量に調整されるようになっている。これにより、膜ろ過装置３の下流側の圧力損失の変動にかかわらず、透過水ラインＬ２を流れる熱水の流量、すなわち熱水の循環流量を一定に保持することができる。換言すると、熱水による殺菌処理を繰り返し行うことで電気式脱イオン水製造装置４の圧力損失が増大したり、経年変化により分離膜５の圧力損失が増大したりした場合にも、熱水の循環流量が当初の流量よりも低下することを抑制することができ、流量低下に伴う放熱により熱水の温度が低下することを抑制することができる。その結果、熱水による殺菌処理を繰り返し行った場合にも、熱水の循環流量を安定的に維持することができ、殺菌処理を安定して実施することができる。

ただし、膜ろ過装置３のＲＯ膜またはＮＦ膜には、メーカーによって推奨される運転温度範囲および運転圧力範囲が設定されているが、熱水殺菌工程における熱水の温度は、一般に、この運転温度範囲を上回ることになる。そのため、安全面を考慮すると、熱水殺菌工程では、膜ろ過装置３への原水の供給圧力が上述の運転圧力範囲を下回るような安全な圧力範囲に収まるようにすることが好ましい。そこで、本実施形態では、昇温工程、熱水殺菌工程、および後述する降温工程を通じて、制御部６が、温度センサ１４により検出された熱水の温度に基づいて、透過水ラインＬ２を流れる透過水（熱水）の設定流量を決定するようになっている。これにより、水温が上述の運転温度範囲を逸脱した場合にも、透過水（熱水）の設定流量を、膜ろ過装置３への原水の供給圧力が安全な圧力範囲に収まるような流量にすることで、安全な運転を実行することができる。その結果、純水製造装置１を長期にわたり安定して運転すること可能になる。

なお、透過水（熱水）の設定流量を決定するためには、膜ろ過装置３に供給される原水と膜ろ過装置３からの透過水と膜ろ過装置３からの濃縮水とのいずれかの水温が検出されればよい。したがって、温度センサ１４の位置は、供給ラインＬ１上に限定されず、透過水ラインＬ２上または濃縮水ラインＬ３上であってもよい。

透過水（熱水）の設定流量は、十分な殺菌処理を実現するとともに殺菌処理に要する時間を短縮するために、できるだけ大きいことが好ましい。そのため、原水の温度が運転温度範囲内にある場合の設定流量は、膜ろ過装置３への原水の供給圧力が運転圧力範囲内で最大になるように決定されることが好ましい。一方で、原水の温度が運転温度範囲を上回る場合の設定流量は、膜ろ過装置３への原水の供給圧力が設定圧力範囲内で最大になるように決定されることが好ましい。ここで「設定圧力範囲」とは、上述の運転圧力範囲とは別に予め実験によって求めたものであり、膜が破損しない圧力範囲を温度ごとに求めたものである。一例として、図２に、ＲＯ膜を備えた膜ろ過装置３における原水の水温と透過水の設定流量との対応関係を表すグラフを示す。

図２に示す例では、ＲＯ膜の運転温度範囲は４５℃未満であり、この温度範囲における透過水の設定流量は、運転圧力範囲に基づいて決定され、水温によらず一定である。一方、原水の水温が４５℃以上のときには、透過水の設定流量は、設定圧力範囲に基づいて決定され、１３００Ｌ／ｈから２１７０Ｌ／ｈまで水温に応じて変化する。こうして水温に応じて透過水の設定流量を変更することで、昇温工程、熱水殺菌工程、および後述する降温工程を通じて、膜ろ過装置３への原水の供給圧力を、ＲＯ膜の運転圧力範囲を下回る安全な圧力範囲に維持することができる。なお、本明細書で「熱水」とは、この設定圧力範囲が適用される温度範囲、すなわち４５℃以上の水を指すものとする。また、図２に示す透過水の設定流量は、あくまで一例であり、これに限定されるものではない。

ところで、熱水殺菌工程では、加圧ポンプ１６の回転数が下限値に調整されても、膜ろ過装置３への原水の供給圧力が上述した設定圧力範囲を上回ってしまうことがあるが、その場合にも、供給ラインＬ１に設けられた流量調整弁１７の開度を絞ることで、膜ろ過装置３への原水の供給圧力を設定圧力範囲に収めることができる。また、透過水ラインＬ２とその下流側で圧力損失が極端に低い場合には、透過水ラインＬ２に熱水が流れ過ぎてしまい、それにより、濃縮水ラインＬ３に熱水が流れにくくなり、結果として濃縮水ラインＬ３の殺菌処理が十分に行えない可能性がある。その場合にも、透過水ラインＬ２に設けられた流量調整弁２１の開度を絞ることで、透過水ラインＬ２を流れる熱水の流量を減少させることができ、したがって、濃縮水ラインＬ３を流れる熱水の流量を増加させることができる。

一方で、濃縮水ラインＬ３とその下流側で圧力損失が極端に低い場合には、濃縮水ラインＬ３に熱水が流れ過ぎてしまい、それにより、透過水ラインＬ２に熱水が流れにくくなり、結果として透過水ラインＬ２の下流側において殺菌処理が十分に行えない可能性がある。これに対し、本実施形態では、濃縮水ラインＬ３に定流量弁３１が設けられていることで、熱水殺菌工程においても、濃縮水ラインＬ３を流れる熱水の流量を一定に保持することができる。ただし、透過水ラインＬ２とその下流側で圧力損失が極端に高い場合には、定流量弁３１の一次側と二次側の圧力差が作動差圧範囲（定流量弁の一次側と二次側の圧力差の許容範囲）を超えてしまい、濃縮水ラインＬ３に熱水が流れすぎてしまうこともある。その場合にも、濃縮水ラインＬ３に設けられた流量調整弁３２の開度を絞ることで、定流量弁３１の一次側と二次側の圧力差を作動差圧範囲内に収めることで、定流量弁３１を正常に作動させることができる。

（降温工程）
降温工程は、熱水殺菌工程の終了後、通常運転を再開するために純水製造に適した温度になるまで熱水を冷却する工程である。

降温工程では、熱交換器１３により、循環する熱水が４５℃未満になるまで冷却され、その後、純水製造装置１において通常運転が再開される。そして、処理水還流ラインＬ９のバルブＶ２が閉鎖されるとともに、処理水ラインＬ７のバルブＶ１が開放され、純水製造装置１で製造された純水が処理水タンクまたはユースポイントに供給される。このとき、原水タンク２と原水供給ラインＬ６とが接続され、必要に応じて原水タンク２には、原水供給ラインＬ６を通じて原水が供給される。

なお、降温工程では、熱交換器１３で熱水を冷却する以外にも、例えば、加熱されていない原水を熱水に混合させることで熱水を冷却することもできる。すなわち、循環する熱水の一部を、例えば濃縮水排出ラインＬ８を通じて外部に排出しながら、原水供給ラインＬ６を通じて加熱されていない原水を原水タンク２に供給することで、循環する熱水の温度を下げることができる。なお、いずれの場合にも、降温工程における降温速度は、膜ろ過装置３や電気式脱イオン水製造装置４を構成する各部材への温度変動による影響を軽減するために、１〜２℃／分程度であることが好ましい。

１ 純水製造装置
２ 原水タンク
３ 膜ろ過装置
４ 電気式脱イオン水製造装置
５ 分離膜
６ 制御部
１１，１４ 温度センサ
１２ 送水ポンプ
１３ 熱交換器
１５ 活性炭ろ過器
１６ 加圧ポンプ
１７，２１，３２，４１ 流量調整弁
２２ 透過水流量計
３１ 定流量弁
４２ 排水流量計
５１ 手動弁
Ｌ１ 供給ライン
Ｌ２ 透過水ライン
Ｌ３ 濃縮水ライン
Ｌ４ 排水ライン
Ｌ５ 還流水ライン
Ｌ６ 原水供給ライン
Ｌ７ 処理水ライン
Ｌ８ 濃縮水排出ライン
Ｌ９ 処理水還流ライン
Ｌ１０ 濃縮水還流ライン
Ｖ１〜Ｖ４ バルブ

Claims (7)

1. 被処理水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜またはナノろ過膜を有する膜ろ過装置と、
   前記膜ろ過装置に被処理水を供給する供給ラインと、
   前記膜ろ過装置からの透過水を流通させる透過水ラインと、
   前記膜ろ過装置からの濃縮水を流通させる濃縮水ラインと、
   前記供給ラインに設けられ、前記膜ろ過装置への被処理水の供給圧力を調整する圧力調整手段と、
   前記供給ラインの前記圧力調整手段の上流側に設けられ、前記膜ろ過装置に供給される被処理水を加熱する加熱手段と、
   前記透過水ラインに設けられ、前記透過水ラインを流れる透過水の流量を検出する流量検出手段と、
   前記流量検出手段により検出された前記透過水の流量に基づいて前記圧力調整手段を制御し、前記透過水ラインを流れる透過水の流量を設定流量に調整する流量制御手段と、を有し、
   前記流量制御手段は、前記加熱手段によって被処理水が加熱されたときに、前記膜ろ過装置に供給される被処理水と前記膜ろ過装置からの透過水と前記膜ろ過装置からの濃縮水とのいずれかの水温に基づいて、前記透過水ラインを流れる透過水の前記設定流量を決定する、純水製造装置。
2. 前記濃縮水ラインから分岐して前記供給ラインに接続され、前記濃縮水ラインを流れる濃縮水の少なくとも一部を前記供給ラインに還流させる還流水ラインを有する、請求項１に記載の純水製造装置。
3. 前記濃縮水ラインに設けられ、前記濃縮水ラインを流れる濃縮水の流量を一定に保持する定流量弁を有する、請求項２に記載の純水製造装置。
4. 前記膜ろ過装置からの透過水を処理する処理手段であって、電気式脱イオン水製造装置、イオン交換装置、限外ろ過膜、および精密ろ過膜の少なくとも１つを含む処理手段を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の純水製造装置。
5. 前記処理手段からの処理水を流通させる処理水ラインと、前記処理水ラインから分岐して前記供給ラインの前記加熱手段の上流側に接続され、前記処理水ラインを流れる処理水を前記供給ラインに還流させる処理水還流ラインと、を有し、
   前記加熱手段により加熱されて前記膜ろ過装置に供給される前記被処理水が、前記処理水還流ラインから前記供給ラインに還流される処理水である、請求項４に記載の純水製造装置。
6. 前記供給ラインの前記圧力調整手段と前記膜ろ過装置との間に設けられた流量調整弁を有し、
   前記流量制御手段は、前記流量検出手段により検出された流量に基づいて、前記圧力調整手段と前記流量調整弁とを制御する、請求項１から５のいずれか１項に記載の純水製造装置。
7. 被処理水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜またはナノろ過膜を有する膜ろ過装置と、前記膜ろ過装置に被処理水を供給する供給ラインと、前記膜ろ過装置からの透過水を流通させる透過水ラインと、前記膜ろ過装置からの濃縮水を流通させる濃縮水ラインと、を有する純水製造装置の運転方法であって、
   前記供給ラインを通じて前記膜ろ過装置に熱水を供給し、該熱水により前記供給ラインと前記膜ろ過装置と前記透過水ラインと前記濃縮水ラインとを殺菌する工程と、
   前記膜ろ過装置への熱水の供給圧力を調整して前記透過水ラインを流れる熱水の流量を設定流量に調整する工程と、を含み、
   前記熱水の流量を調整する工程が、前記供給ラインと前記透過水ラインと前記濃縮水ラインとのいずれかを流れる熱水の水温に基づいて、前記透過水ラインを流れる熱水の前記設定流量を決定することを含む、純水製造装置の運転方法。

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