TWI830883B - 純水製造裝置以及純水製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明的純水製造裝置（10）包括：原水供給管道（2），使原水（w1）流動；第一逆滲透膜（3），將已自原水供給管道（2）供給的原水（w1）分離成一次透過水（w2）與一次濃縮水（w3）；第二逆滲透膜（4），將一次濃縮水（w3）分離成二次透過水（w4）與二次濃縮水（w5）；冷卻水供給管道（L18），將二次透過水（w4）作為冷卻水供給至冷卻塔（5）；以及送回元件（6），當第二逆滲透膜（4）中的二次透過水（w4）的生產量超過冷卻塔（5）中的二次透過水（w4）的需要量時，將二次透過水（w4）的剩餘部分送回原水供給管道（2）中。

Description

純水製造裝置以及純水製造方法

本發明是有關於一種純水製造裝置以及純水製造方法。 本申請案基於2019年3月28日在日本提出申請的日本專利特願2019-062621號並主張優先權，且將其內容引用於本申請案中。

通常於純水製造裝置中，為了去除雜質而包括用於將原水分離成透過水與濃縮水的逆滲透膜。透過了逆滲透膜的透過水進而進行離子交換處理等後，作為純水而供給至使用點。另一方面，未透過逆滲透膜的濃縮水為了謀求水的有效利用，存在被送回原水中而於純水製造中再利用、或作為冷卻塔（cooling tower）等冷卻裝置的冷卻水來再利用的情況。

作為與純水製造裝置中的濃縮水的再利用相關的技術，於專利文獻1中記載有：利用第二逆滲透膜裝置對已自第一逆滲透膜裝置排出的濃縮水進行處理，藉此使其變成透過水，並使該透過水回到原水槽。另外，於專利文獻2中記載有：藉由中壓逆滲透來產出第一濃縮水，藉由高壓逆滲透來對該第一濃縮水進行處理，藉此產出第二透過水，並再利用第二透過水。進而，於專利文獻3中記載有將由逆滲透膜處理裝置所生成的濃縮水用作循環冷卻水的濃縮水的利用方法。

於由逆滲透膜所生成的濃縮水中雜質被濃化，因此以比原水高的濃度含有鈣或二氧化矽等成分。若將此種濃縮水供給至冷卻塔，則有時於冷卻塔內的配管中鈣或二氧化矽析出而產生堵塞。因此，當將由純水製造裝置的逆滲透膜所生成的濃縮水於冷卻塔中再利用時，如專利文獻1～專利文獻3中所記載般，存在利用第二段的逆滲透膜對由第一段的逆滲透膜所生成的濃縮水進行處理，藉此降低雜質濃度，或調整逆滲透膜中的濃縮倍率，藉此預防由鈣或二氧化矽所引起的堵塞的情況。

但是，冷卻塔中的冷卻水的需要量與由逆滲透膜所生成的濃縮水的生成量不一致的情況多。尤其，當冷卻水的需要量低於濃縮水的生成量時，不得不將剩餘的濃縮水自純水製造裝置中排出，而未謀求純水製造裝置中的水的有效利用。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2016-13529號公報 [專利文獻2]日本專利特開2018-86649號公報 [專利文獻3]日本專利特開2017-104787號公報

[發明所欲解決之課題] 本發明是鑒於所述情況而成，其課題在於提供一種當將由逆滲透膜所生成的濃縮水作為冷卻塔的冷卻水來再利用時，可實現水的有效利用的純水製造裝置以及純水製造方法。 [解決課題之手段]

為了解決所述課題，本發明採用以下的構成。 [1]一種純水製造裝置，其特徵在於包括： 原水供給管道，使原水流動； 第一逆滲透膜，將已自所述原水供給管道供給的所述原水分離成一次透過水與一次濃縮水； 第二逆滲透膜，將所述一次濃縮水分離成二次透過水與二次濃縮水； 冷卻水供給管道，將所述二次透過水作為冷卻水供給至冷卻塔；以及 送回元件，當所述第二逆滲透膜中的所述二次透過水的生產量超過所述冷卻塔中的所述二次透過水的需要量時，將所述二次透過水的剩餘部分送回所述原水供給管道中。 [2]如[1]中記載的純水製造裝置，其中所述送回元件包括：送回管道，將所述二次透過水送回所述原水供給管道中；以及流量控制元件，控制流入所述冷卻水供給管道中的所述二次透過水的流量。 [3]如[1]或[2]中記載的純水製造裝置，更包括： 預熱元件，配置於所述原水供給管道的中途，對所述原水進行預熱；以及 加熱元件，配置於所述原水供給管道的中途，對預熱後的所述原水進行加熱； 所述預熱元件是使於所述冷卻水供給管道中流動的所述二次透過水變成高溫側流體，使所述原水變成低溫側流體的熱交換器。 [4]如[1]至[3]的任一項中記載的純水製造裝置，更包括： 一次透過水管道，供透過了所述第一逆滲透膜的所述一次透過水進行流動； 第一脫碳酸元件，設置於所述一次透過水管道，對所述一次透過水進行脫碳酸處理；以及 電去離子裝置，設置於所述一次透過水管道的所述第一脫碳酸元件的後段，對穿過所述第一脫碳酸元件後的所述一次透過水進行去離子處理。 [5]如[2]至[4]的任一項中記載的純水製造裝置，其中於所述送回管道包括對所述二次透過水進行脫碳酸處理的第二脫碳酸元件。

[6]一種純水製造方法，其特徵在於包括： 第一逆滲透膜分離步驟，利用第一逆滲透膜將原水分離成一次透過水與一次濃縮水； 第二逆滲透膜分離步驟，利用第二逆滲透膜將所述一次濃縮水分離成二次透過水與二次濃縮水；以及 二次透過水供給步驟，利用冷卻水供給管道將所述二次透過水作為冷卻水供給至冷卻塔，並且當所述第二逆滲透膜中的所述二次透過水的生產量超過所述冷卻塔中的所述二次透過水的需要量時，利用送回元件將所述二次透過水的剩餘部分作為所述原水而送回。 [7]如[6]中記載的純水製造方法，其中所述送回元件包括：送回管道，將所述二次透過水送回所述原水中；以及 流量控制元件，控制流入所述冷卻水供給管道中的所述二次透過水的流量。 [8]如[6]或[7]中記載的純水製造方法，更包括： 預熱步驟，對朝所述第一逆滲透膜供給前的所述原水進行預熱；以及 加熱步驟，對預熱後的所述原水進行加熱； 所述預熱步驟藉由使於所述冷卻水供給管道中流動的所述二次透過水變成高溫側流體，使所述原水變成低溫側流體的熱交換器來進行。 [9]如[6]至[8]的任一項中記載的純水製造方法，更包括： 第一脫碳酸步驟，利用第一脫碳酸元件對所述一次透過水進行脫碳酸處理；以及 電去離子步驟，利用電去離子裝置對所述第一脫碳酸步驟後的所述一次透過水進行去離子處理。 [10]如[7]至[9]的任一項中記載的純水製造方法，包括利用第二脫碳酸元件，對在所述送回管道中流動的所述二次透過水進行脫碳酸處理的第二脫碳酸步驟。 [發明的效果]

根據本發明的純水製造裝置，包括當第二逆滲透膜中的二次透過水的生產量超過冷卻塔中的二次透過水的需要量時，將二次透過水的剩餘部分送回原水供給管道中的送回元件，因此可不廢棄剩餘的二次透過水而有效利用。

另外，根據本發明的純水製造裝置，當送回元件包括將二次透過水送回原水供給管道中的送回管道、及控制流入冷卻水供給管道中的二次透過水的流量的流量控制元件時，可將朝冷卻塔的二次透過水的供給量、與朝原水供給管道的二次透過水的送回量調整成最合適的比例，可謀求水的有效利用。

進而，根據本發明的純水製造裝置，當於原水供給管道的中途配置對原水進行預熱的預熱元件及加熱元件時，將預熱元件用作熱交換器，並藉由預熱元件來回收於冷卻水供給管道中流動的二次透過水的熱，藉此可減少加熱元件中的能源消耗，並且可對輸送至冷卻塔的二次透過水進行冷卻。

進而，根據本發明的純水製造裝置，當於供透過了第一逆滲透膜的一次透過水進行流動的一次透過水管道，進而包括第一脫碳酸元件與電去離子裝置時，可進一步減少一次透過水的雜質量，可製造高純度的純水。

另外，根據本發明的純水製造裝置，當於將二次透過水送回原水供給管道中的送回管道，包括對二次透過水進行脫碳酸處理的第二脫碳酸元件時，可將經脫碳酸處理的二次透過水送回原水供給管道中。藉此，原水的碳酸濃度減少，可減輕配置於一次透過水管道的第一脫碳酸元件的負荷。

根據本發明的純水製造方法，包括當第二逆滲透膜中的二次透過水的生產量超過冷卻塔中的二次透過水的需要量時，將二次透過水的剩餘部分送回原水供給管道中的二次透過水供給步驟，因此可不廢棄剩餘的二次透過水而有效利用。

另外，根據本發明的純水製造方法，當送回元件包括將二次透過水送回原水供給管道中的送回管道、及控制流入冷卻水供給管道中的二次透過水的流量的流量控制元件時，可將朝冷卻塔的二次透過水的供給量、與朝原水供給管道的二次透過水的送回量調整成最合適的比例，可謀求水的有效利用。

進而，根據本發明的純水製造方法，當於原水供給管道的中途實施對原水進行預熱的預熱步驟及加熱步驟時，藉由預熱元件來回收於冷卻水供給管道中流動的二次透過水的熱，因此可減少加熱步驟中的能源消耗，並且可對輸送至冷卻塔的二次透過水進行冷卻。

進而，根據本發明的純水製造方法，當對透過了第一逆滲透膜的一次透過水依次進行第一脫碳酸步驟與電去離子步驟時，可進一步減少一次透過水的雜質量，可製造高純度的純水。

另外，根據本發明的純水製造方法，當將二次透過水送回原水供給管道中時，於對二次透過水進行第二脫碳酸步驟的情況下，可將經脫碳酸處理的二次透過水送回原水供給管道中。藉此，原水的碳酸濃度減少，可減輕一次透過水管道中的第一脫碳酸步驟的負荷。

參照圖式對本發明的實施方式進行說明。 再者，本實施方式是為了更好地理解發明的主旨而具體地進行說明者，只要無特別指定，則並非限定本發明。

（第一實施方式） 參照圖1對本發明的第一實施方式的純水製造裝置以及純水製造方法進行說明。

首先，對純水製造裝置1的整體構成進行說明。 本實施方式的純水製造裝置1包括：原水供給管道2，使原水w1流動；第一逆滲透膜3，將原水w1分離成一次透過水w2與一次濃縮水w3；第二逆滲透膜4，將一次濃縮水w3分離成二次透過水w4與二次濃縮水w5；冷卻水供給管道L8，將二次透過水w4作為冷卻水供給至冷卻塔5；以及送回元件6，將二次透過水w4的剩餘部分送回原水供給管道2中。另外，純水製造裝置1包括：使一次透過水w2流動的一次透過水管道L3、一次透過水管道L4，第一脫碳酸元件31，以及電去離子裝置32。進而，純水製造裝置1於第一逆滲透膜3與第二逆滲透膜4之間，包括蓄積一次濃縮水w3的濃縮水槽8。進而，純水製造裝置1於濃縮水槽8與第二逆滲透膜4之間，包括調整一次濃縮水w3的水質的水質調整元件42。

另外，如圖1所示，於原水供給管道2的前段包括前處理裝置41。 於純水製造裝置1中可包含前處理裝置41，亦可不包含前處理裝置41。

原水供給管道2包括：原水槽2a、將前處理裝置41與原水槽2a連接的水管L1、以及將原水槽2a與第一逆滲透膜3連接的水管L2。

送回元件6包括：將二次透過水w4送回原水供給管道2中的送回管道L9、及流量控制元件7。流量控制元件7包括流量調整閥7a與控制裝置7b。

另外，純水製造裝置1包括用於使水於各裝置及各元件間流動的水管。即，原水供給管道2包括水管L1及水管L2。另外，第一逆滲透膜3與第一脫碳酸元件31經由一次透過水管道L3而連接。第一脫碳酸元件31與電去離子裝置32經由一次透過水管道L4而連接。另外，電去離子裝置32與原水供給管道2的原水槽2a經由水管L10而連接。再者，水管L10亦可與水管L1或水管L2的任一者連接，而不限於原水槽2a。

另外，第一逆滲透膜3與濃縮水槽8經由水管L5而連接。濃縮水槽8與第二逆滲透膜4經由水管L6而連接。第二逆滲透膜4與流量調整閥7a與經由水管L7而連接。流量調整閥7a與冷卻塔5經由冷卻水供給管道L8而連接。進而，送回管道L9自水管L7的中途進行分支。送回管道L9與原水槽2a連接。再者，送回管道L9亦可與水管L1或水管L2的任一者連接，而不限於原水槽2a。

繼而，對構成純水製造裝置1的各裝置及各元件進行說明。 前處理裝置41是對上水道水或工業用水等原水w1進行凝聚沈澱、過濾、離子交換等，藉此使原水w1的雜質量減少至規定的濃度以下者。由前處理裝置41進行了處理的原水w1經由水管L1而輸送至原水槽2a。

原水槽2a暫時地蓄積原水w1。另外，於原水槽2a連接有水管L10及送回管道L9。已自所述送回管道L9、水管L10送回的水亦作為原水w1來蓄積。已蓄積的原水w1經由水管L2而輸送至第一逆滲透膜3。

第一逆滲透膜3使已自原水供給管道2供給的原水w1分離成一次透過水w2與一次濃縮水w3。原水w1穿過第一逆滲透膜3，藉此雜質被去除而變成一次透過水w2。於一次濃縮水w3中含有已去除的雜質。第一逆滲透膜3並無特別限定，例如可適宜地使用將滲透膜（薄膜）疊加幾層來捲成海苔卷狀，並裝入容器中的螺旋型組件。

於第一逆滲透膜3連接有使一次透過水w2流動的一次透過水管道L3、及使一次濃縮水w3流動的水管L5。

另外，亦可將第一逆滲透膜3串聯地設置兩個以上。當將第一逆滲透膜3串聯地設置兩個以上時，以前段的逆滲透膜的透過水變成後段的逆滲透膜的供給水的方式設置。

第一脫碳酸元件31是對一次透過水w2進行脫碳酸處理者。作為第一脫碳酸元件31，只要是可主要去除溶存於透過了第一逆滲透膜3的一次透過水w2中的二氧化碳者，則並無特別限定。作為第一脫碳酸元件31，例如可使用：包含中空纖維膜等脫氣膜的膜脫氣裝置、或脫碳酸塔等。 於第一脫碳酸元件31連接有將一次透過水w2輸送至電去離子裝置32的一次透過水管道L4。

電去離子裝置32設置於第一脫碳酸元件31的後段。電去離子裝置32是用於對一次透過水w2進行去離子處理，藉此進一步去除殘存於一次透過水w2中的離子性物質者。已去除的離子性物質於濃縮水w6中被濃縮。電去離子裝置32例如可使用：陽極與陰極之間由陰離子交換膜與陽離子交換膜隔開，而形成陽極室、陰極室、脫鹽室及濃縮室者。

另外，於電去離子裝置32連接有水管L10。水管L10將濃縮水w6送回原水槽2a中。進而，於電去離子裝置32連接有水管L11。水管L11與使用點連接，將經去離子處理的一次透過水w2作為純水而供給至使用點。

在與第一逆滲透膜3連接的水管L5的前端設置有濃縮水槽8。濃縮水槽8暫時地蓄積一次濃縮水w3。另外，於濃縮水槽8連接有用於將一次濃縮水w3輸送至第二逆滲透膜4的水管L6。

於水管L6的中途連接有用於進行一次濃縮水w3的水質調整的水質調整元件42。一次濃縮水w3的水質調整的主要目的是預防第二逆滲透膜4中的水垢的析出，預防膜的堵塞。因此，於水質調整元件42中，將一次濃縮水w3的水質調整成酸性，例如調整成pH5.5以下，並且添加水垢分散劑。pH的調整較佳為藉由硫酸等的添加來進行。再者，水質調整元件42並不限定於設置在水管L6的中途，亦可設置於濃縮水槽8。

第二逆滲透膜4使由水質調整元件42進行了水質調整的一次濃縮水w3分離成二次透過水w4與二次濃縮水w5。一次濃縮水w3穿過第二逆滲透膜4，藉此雜質被去除而變成二次透過水w4。於二次濃縮水w5中含有已去除的雜質。第二逆滲透膜4並無特別限定，例如可適宜地使用將滲透膜（薄膜）疊加幾層來捲成海苔卷狀，並裝入容器中的螺旋型組件。

於第二逆滲透膜4連接有使二次透過水w4流動的水管L7、及使二次濃縮水w5流動的水管L12。

另外，亦可將第二逆滲透膜4串聯地設置兩個以上。當將第二逆滲透膜4串聯地設置兩個以上時，以前段的逆滲透膜的透過水變成後段的逆滲透膜的供給水的方式設置。

送回元件6包含自水管L7的中途進行分支的送回管道L9、及流量控制元件7。流量控制元件7包含流量調整閥7a與控制裝置7b。 流量調整閥7a配置於水管L7與冷卻水供給管道L8之間。冷卻水供給管道L8與冷卻塔5連接，將二次透過水w4供給至冷卻塔5。於冷卻塔5中，將二次透過水w4用作冷卻水。

流量調整閥7a接受控制裝置7b的指令，調整冷卻水供給管道L8中的二次透過水w4的流量。另外，控制裝置7b監視冷卻塔5中的冷卻水（二次透過水w4）的使用量。當二次透過水w4的供給量不足時，控制裝置7b控制流量調整閥7a來增加冷卻水供給管道L8中的二次透過水w4的流量。另一方面，當二次透過水w4的供給量過剩時，控制裝置7b控制流量調整閥7a來減少冷卻水供給管道L8中的二次透過水w4的流量。

若流量調整閥7a及控制裝置7b對於二次透過水w4的流量控制的結果是二次透過水w4產生剩餘，則剩餘部分的二次透過水w4流入送回管道L9中，並輸送至原水供給管道2的原水槽2a。

繼而，一面參照圖1，一面對本實施方式的純水製造方法進行說明。本實施方式的純水製造方法包括：第一逆滲透膜分離步驟，利用第一逆滲透膜3將原水w1分離成一次透過水w2與一次濃縮水w3；第二逆滲透膜分離步驟，利用第二逆滲透膜4將一次濃縮水w3分離成二次透過水w4與二次濃縮水w5；以及二次透過水供給步驟，將二次透過水w4作為冷卻水供給至冷卻塔5，並且將二次透過水w4的剩餘部分送回第一逆滲透膜3的前段。另外，本實施方式的純水製造方法亦可包括：第一脫碳酸步驟，利用第一脫碳酸元件31對一次透過水w2進行脫碳酸處理；以及電去離子步驟，利用電去離子裝置32對第一脫碳酸步驟後的一次透過水w2進行去離子處理。 以下，對各步驟進行說明。

首先，利用前處理裝置41對上水道水或工業用水等原水w1進行凝聚沈澱、過濾、離子交換等，藉此使原水w1的雜質量減少至規定的濃度以下。由前處理裝置41進行了處理的原水w1經由水管L1而輸送至原水槽2a。

其次，於第一逆滲透膜分離步驟中，將已自原水供給管道2的原水槽2a供給的原水w1分離成一次透過水w2與一次濃縮水w3。原水w1藉由第一逆滲透膜3來去除雜質而變成一次透過水w2。另外，於一次濃縮水w3中含有已去除的雜質。而且，一次透過水w2經由一次透過水管道L3而輸送至第一脫碳酸元件31。另外，一次濃縮水w3經由水管L5而輸送至濃縮水槽8。

已輸送至濃縮水槽8的一次濃縮水w3進而經由水管L6而輸送至第二逆滲透膜4。一次濃縮水w3於輸送至第二逆滲透膜4之前，藉由水質調整元件42來調整水質。一次濃縮水w3是於第一逆滲透膜分離步驟中雜質經濃縮的水，因此以比較高的濃度含有鈣、二氧化矽、碳酸離子等雜質，變成容易生成水垢的水質。尤其，若於第二逆滲透膜分離步驟中生成水垢，則因水垢而引起膜的堵塞。因此，事先進行一次濃縮水w3的水質調整。具體而言，將一次濃縮水w3調整成酸性，例如調整成pH5.5以下，並且添加水垢分散劑。藉由降低一次濃縮水w3的pH而抑制水垢的析出。另外，藉由添加水垢分散劑，假設於生成了水垢的情況下，亦不使水垢凝聚而防止膜的堵塞。再者，當預測於一次濃縮水w3中生成水垢的可能性低時，亦可省略一次濃縮水w3的水質調整。

繼而，於第二逆滲透膜分離步驟中，將一次濃縮水w3分離成二次透過水w4與二次濃縮水w5。一次濃縮水w3藉由第二逆滲透膜4來去除雜質而變成二次透過水w4。另外，於二次濃縮水w5中含有已去除的雜質。而且，二次透過水w4輸送至水管L7。另一方面，二次濃縮水w5經由水管L12而自純水製造裝置1排出。

藉由第二逆滲透膜分離步驟而自一次濃縮水w3中分離二次透過水w4，藉此可獲得雜質量比一次濃縮水w3減少的二次透過水w4。該二次透過水w4的雜質濃度低且水垢不易析出。因此，即便將二次透過水w4於冷卻塔5中用作冷卻水，亦預防於冷卻塔5的配管內生成水垢，產生堵塞之虞少。

繼而，於二次透過水供給步驟中，將二次透過水w4作為冷卻水供給至冷卻塔5，並且利用送回元件6將二次透過水w4的剩餘部分作為原水而送回原水槽2a中。冷卻塔5中的冷卻水的需要量存在季節變動，於氣溫或水溫變得比較高的夏季，冷卻塔5中的冷卻水的需要量增大。另一方面，於氣溫或水溫變得比較低的冬季，冷卻塔5中的冷卻水的需要量減少。另外，二次透過水w4的生產量亦可能因各種因素而變動。作為此種因素，例如可列舉：由缺水所引起的原水w1的取水限制、為了削減成本的原水w1的使用量的減少、為了減輕環境負荷的原水w1的使用量的減少等。因此，當第二逆滲透膜4中的二次透過水w4的生產量超過冷卻塔5中的二次透過水w4的需要量時，利用送回元件6將二次透過水w4的剩餘部分作為原水而送回。

具體而言，控制裝置7b監視冷卻塔5中的冷卻水（二次透過水w4）的使用量。當二次透過水w4的供給量不足時，控制裝置7b控制流量調整閥7a來增加冷卻水供給管道L8中的二次透過水w4的流量。另一方面，當二次透過水w4的供給量過剩時，控制裝置7b控制流量調整閥7a來減少冷卻水供給管道L8中的二次透過水w4的流量。

若減少二次透過水w4的流量，則產生剩餘的二次透過水w4。該剩餘的二次透過水w4流入自水管L7進行分支的送回管道L9中，並輸送至原水槽2a。 送回管道L9與流量調整閥7a相比位於更靠上游側，因此若流量調整閥7a減少二次透過水w4的流量，則二次透過水w4亦流入送回管道L9中。

已回到原水槽2a中的二次透過水w4作為原水w1而再次輸送至第一逆滲透膜3，藉由第一逆滲透膜分離步驟來進行處理，生成一次透過水w2及一次濃縮水w3。

繼而，於第一逆滲透膜分離步驟中經分離的一次透過水w2經由一次透過水管道L3而輸送至第一脫碳酸元件31。於第一脫碳酸元件31中，進行第一脫碳酸步驟。於第一脫碳酸步驟中，對一次透過水w2進行脫碳酸處理，藉此去除溶存於一次透過水w2中的二氧化碳。

繼而，於電去離子步驟中，對第一脫碳酸步驟後的一次透過水w2進行去離子處理，藉此進一步去除殘存的雜質。於電去離子步驟中，對一次透過水w2進行去離子處理，藉此生成雜質經濃縮的濃縮水w6。該濃縮水w6經由水管L10而回到原水槽2a中，作為原水w1而再次輸送至第一逆滲透膜3，藉由第一逆滲透膜分離步驟來進行處理。另一方面，經去離子處理的一次透過水w2經由水管L11而輸送至使用點，作為純水來利用。

如以上所說明般，根據本實施方式的純水製造裝置1，包括當第二逆滲透膜4中的二次透過水w4的生產量超過冷卻塔5中的二次透過水w4的需要量時，將二次透過水w4的剩餘部分送回原水槽2a中的送回元件6，因此可不廢棄剩餘的二次透過水w4而有效利用。

另外，根據本實施方式的純水製造裝置1，送回元件6包括將二次透過水w4送回原水槽2a中的送回管道L9、及控制流入冷卻水供給管道L8中的二次透過水w4的流量的流量控制元件7，因此可將朝冷卻塔5的二次透過水w4的供給量、與朝原水槽2a的二次透過水w4的送回量調整成最合適的比例，可謀求水的有效利用。

進而，根據本實施方式的純水製造裝置1，於供透過了第一逆滲透膜3的一次透過水w2進行流動的一次透過水管道L3進而包括第一脫碳酸元件31，於一次透過水管道L4進而包括電去離子裝置32，因此可進一步減少一次透過水w2的雜質量，可製造高純度的純水。

繼而，根據本實施方式的純水製造方法，包括當第二逆滲透膜4中的二次透過水w4的生產量超過冷卻塔5中的二次透過水w4的需要量時，將二次透過水w4的剩餘部分送回原水槽2a中的二次透過水供給步驟，因此可不廢棄剩餘的二次透過水w4而有效利用。

另外，根據本實施方式的純水製造方法，送回元件6包括將二次透過水w4送回原水槽2a中的送回管道L9、及控制流入冷卻水供給管道L8中的二次透過水w4的流量的流量控制元件7，因此可將朝冷卻塔5的二次透過水w4的供給量、與朝原水槽2a的二次透過水w4的送回量調整成最合適的比例，可謀求水的有效利用。

進而，根據本實施方式的純水製造方法，對透過了第一逆滲透膜3的一次透過水w2依次進行第一脫碳酸步驟與電去離子步驟，藉此可進一步減少一次透過水w2的雜質量，可製造高純度的純水。

尤其，冷卻塔5中的冷卻水的需要量存在如上所述的季節變動，另外，二次透過水w4的生產量亦可能因如上所述的各種因素而變動。於本實施方式的純水製造裝置1及純水製造方法中，藉由送回元件6或二次透過水供給步驟來謀求水的有效利用，藉此即便存在各種外在因素的變動，亦可穩定地製造純水，且亦可對冷卻塔供給冷卻水。

另外，二次透過水w4若與自來水或工業用水或一次濃縮水w3相比，則純度高，若與一次透過水w2相比，則雜質量多，因此純度低。例如，前處理後的原水w1的導電率為100 μS/cm左右，透過逆滲透膜後的一次透過水w2為1 μS/cm～10 μS/cm左右，一次濃縮水w3為200 μS/cm～600 μS/cm左右，二次透過水w4為10 μS/cm～40 μS/cm左右。因此，二次透過水w4對於構成冷卻塔5的配管等的鐵或銅等金屬的腐蝕性比一次透過水w2低，二次透過水w4不易腐蝕配管等。另外，自來水或工業用水有可能於配管等中生成水垢，另一方面，二次透過水w4生成水垢的可能性低。因此，本實施方式中的二次透過水w4可於冷卻塔5中適宜地用作冷卻水。

另外，於本實施方式中，將純度比原水w1高的二次透過水w4送回原水槽2a中，因此可減少蓄積於原水槽2a中的原水w1的雜質量。藉此，可減少純水製造裝置1的負擔。

（第二實施方式） 參照圖2對本發明的第二實施方式的純水製造裝置以及純水製造方法進行說明。本實施方式的純水製造裝置10與第一實施方式的純水製造裝置1的不同點是於本實施方式的純水製造裝置10中，具有預熱元件與加熱元件這一點。以下，以該不同點為中心進行說明。另外，於圖2中，對與圖1中所示的構成元件相同的構成元件賦予與圖1相同的符號，並省略或簡化其說明。

於本實施方式的純水製造裝置10中，在原水槽2a與第一逆滲透膜3之間的水管L2（原水供給管道2）包括預熱元件11與加熱元件12。預熱元件11對原水w1進行預熱來使原水w1的水溫上升，加熱元件12對預熱後的原水w1進一步加熱來使原水的水溫進一步上升。

於預熱元件11中引入使二次透過水w4流動的冷卻水供給管道L18。於預熱元件11中，可在原水w1與二次透過水w4之間進行熱交換。藉此，預熱元件11成為使於冷卻水供給管道L18中流動的二次透過水w4變成高溫側流體，使原水w1變成低溫側流體的熱交換器。

加熱元件12是對原水w1進行加熱者，具體而言，可使用電加熱器或各種熱交換器。作為熱交換器，可例示使二次透過水w4以外的高溫流體，例如燃燒氣體、加熱空氣、高溫的油、高溫水等流體變成高溫流體，使原水w1變成低溫流體的熱交換器。

本實施方式的純水製造方法與第一實施方式的情況同樣地，進行第一逆滲透膜分離步驟、第二逆滲透膜分離步驟及二次透過水供給步驟、第一脫碳酸步驟及電去離子步驟，藉此製造一次透過水w2並將其作為純水而輸送至使用點，另外，將二次透過水w4輸送至冷卻塔5。

此處，於本實施方式的純水製造方法中，利用冷卻水供給管道L18將由第二逆滲透膜分離步驟所生成的二次透過水w4輸送至預熱元件11，於預熱元件11中與原水進行熱交換後，再次利用冷卻水供給管道L18將其輸送至冷卻塔5。藉此，原水w1由預熱元件11進行預熱。

另外，預熱後的原水w1由加熱元件12加熱至規定的溫度為止。被加熱後原水w1被供給至第一逆滲透膜3。

如此，利用預熱元件11及加熱元件12對原水w1進行加熱，藉此可進行原水w1的水溫調整。例如，若原水w1的水溫變得比較低，則原水w1的黏度下降，因而存在逆滲透膜中的有效壓力下降，雜質的阻止率下降的情況。因此，對原水w1進行預熱及加熱，藉此可防止有效壓力的下降，將雜質的阻止率維持得高。

藉由本實施方式的純水製造方法，自由加熱元件12進行了加熱的原水w1獲得二次透過水w4，但二次透過水w4受到原水w1已加熱的影響，其水溫變高。因此，於預熱元件11中將水溫變得比較高的二次透過水w4與原水w1之間進行熱交換，藉此進行熱回收。另外，熱回收後的二次透過水w4由於水溫變得比較低，因此適合作為冷卻塔5的冷卻水。

如以上般，根據本實施方式的純水製造裝置10以及純水製造方法，將預熱元件11用作熱交換器，並回收於冷卻水供給管道L18中流動的二次透過水的熱，藉此可減少加熱元件12中的能源消耗，並且可對輸送至冷卻塔5的二次透過水w4進行冷卻。

（第三實施方式） 參照圖3，對本發明的第三實施方式的純水製造裝置以及純水製造方法進行說明。本實施方式的純水製造裝置20與第二實施方式的純水製造裝置10的不同點是於本實施方式的純水製造裝置20中，在送回管道L9具有第二脫碳酸元件這一點。以下，以該不同點為中心進行說明。另外，於圖3中，對與圖1及圖2中所示的構成元件相同的構成元件賦予與圖1及圖2相同的符號，並省略或簡化其說明。

於本實施方式的純水製造裝置20中，在送回管道L9的中途包括第二脫碳酸元件21。第二脫碳酸元件21是對正送回的二次透過水w4進行脫碳酸處理者。作為第二脫碳酸元件21，只要是可主要去除溶存於二次透過水w4中的二氧化碳者，則並無特別限定。作為第二脫碳酸元件21，例如可使用：包含中空纖維膜等脫氣膜的膜脫氣裝置、或脫碳酸塔等。

本實施方式的純水製造方法與第一實施方式或第二實施方式的情況同樣地，進行第一逆滲透膜分離步驟、第二逆滲透膜分離步驟及二次透過水供給步驟、第一脫碳酸步驟及電去離子步驟，藉此製造一次透過水w2並將其作為純水而輸送至使用點，另外，將二次透過水w4輸送至冷卻塔5。

此處，於本實施方式的純水製造方法中，當利用送回管道L9將由第二逆滲透膜分離步驟所生成的二次透過水w4的剩餘部分送回原水槽2a中時，作為第二脫碳酸步驟，利用第二脫碳酸元件21進行二次透過水w4的脫碳酸處理。將經脫碳酸處理的二次透過水w4送回原水槽2a中，藉此蓄積於原水槽2a中的原水w1的碳酸濃度減少。

如此，根據本實施方式的純水製造裝置20以及純水製造方法，當將二次透過水w4送回原水槽2a中時，對二次透過水w4進行第二脫碳酸步驟，因此可將經脫碳酸處理的二次透過水w4送回原水槽2a中，藉此原水w1的碳酸濃度減少，可減輕第一脫碳酸元件31中的第一脫碳酸步驟的負荷。

再者，本發明的純水製造裝置並不限定於圖1～圖3中所示者，例如，亦可將第二脫碳酸元件21應用於圖1的純水製造裝置1。

1、10、20:純水製造裝置 2:原水供給管道 2a:原水槽 3:第一逆滲透膜 4:第二逆滲透膜 5:冷卻塔 6:送回元件 7:流量控制元件 7a:流量調整閥 7b:控制裝置 8:濃縮水槽 11:熱交換器（預熱元件） 12:加熱元件 21:第二脫碳酸元件 31:第一脫碳酸元件 32:電去離子裝置 41:前處理裝置 42:水質調整元件 L1、L2、L5、L6、L7、L10、L11、L12:水管 L3、L4:一次透過水管道 L8、L18:冷卻水供給管道 L9:送回管道 w1:原水 w2:一次透過水 w3:一次濃縮水 w4:二次透過水 w5:二次濃縮水 w6:濃縮水

圖1是說明本發明的第一實施方式的純水製造裝置的構成的示意圖。 圖2是說明本發明的第二實施方式的純水製造裝置的構成的示意圖。 圖3是說明本發明的第三實施方式的純水製造裝置的構成的示意圖。

10:純水製造裝置

2:原水供給管道

2a:原水槽

3:第一逆滲透膜

4:第二逆滲透膜

5:冷卻塔

6:送回元件

7:流量控制元件

7a:流量調整閥

7b:控制裝置

8:濃縮水槽

11:熱交換器(預熱元件)

12:加熱元件

31:第一脫碳酸元件

32:電去離子裝置

41:前處理裝置

42:水質調整元件

L1、L2、L5、L6、L7、L10、L11、L12:水管

L3、L4:一次透過水管道

L9:送回管道

L18:冷卻水供給管道

w1:原水

w2:一次透過水

w3:一次濃縮水

w4:二次透過水

w5:二次濃縮水

w6:濃縮水

Claims (10)

1. 一種純水製造裝置，其特徵在於包括：原水供給管道，使原水流動；第一逆滲透膜，將已自所述原水供給管道供給的所述原水分離成一次透過水與一次濃縮水；第二逆滲透膜，將所述一次濃縮水分離成二次透過水與二次濃縮水；冷卻水供給管道，將所述二次透過水作為冷卻水供給至冷卻塔；以及送回元件，當所述第二逆滲透膜中的所述二次透過水的生產量超過所述冷卻塔中的所述二次透過水的需要量時，將所述二次透過水的剩餘部分送回所述原水供給管道中。
2. 如請求項1所述的純水製造裝置，其中所述送回元件包括：送回管道，將所述二次透過水送回所述原水供給管道中；以及流量控制元件，控制流入所述冷卻水供給管道中的所述二次透過水的流量。
3. 如請求項1或請求項2所述的純水製造裝置，更包括：預熱元件，配置於所述原水供給管道的中途，對所述原水進行預熱；以及加熱元件，配置於所述原水供給管道的中途，對預熱後的所述原水進行加熱； 所述預熱元件是使於所述冷卻水供給管道中流動的所述二次透過水變成高溫側流體，使所述原水變成低溫側流體的熱交換器。
4. 如請求項1或請求項2所述的純水製造裝置，更包括：一次透過水管道，供透過了所述第一逆滲透膜的所述一次透過水進行流動；第一脫碳酸元件，設置於所述一次透過水管道，對所述一次透過水進行脫碳酸處理；以及電去離子裝置，設置於所述一次透過水管道的所述第一脫碳酸元件的後段，對穿過所述第一脫碳酸元件後的所述一次透過水進行去離子處理。
5. 如請求項2所述的純水製造裝置，其中於所述送回管道包括對所述二次透過水進行脫碳酸處理的第二脫碳酸元件。
6. 一種純水製造方法，其特徵在於包括：第一逆滲透膜分離步驟，利用第一逆滲透膜將原水分離成一次透過水與一次濃縮水；第二逆滲透膜分離步驟，利用第二逆滲透膜將所述一次濃縮水分離成二次透過水與二次濃縮水；以及二次透過水供給步驟，利用冷卻水供給管道將所述二次透過水作為冷卻水供給至冷卻塔，並且當所述第二逆滲透膜中的所述二次透過水的生產量超過所述冷卻塔中的所述二次透過水的需要量時，利用送回元件將所述二次透過水的剩餘部分作為所述原水 而送回。
7. 如請求項6所述的純水製造方法，其中所述送回元件包括：送回管道，將所述二次透過水送回所述原水中；以及流量控制元件，控制流入所述冷卻水供給管道中的所述二次透過水的流量。
8. 如請求項6或請求項7所述的純水製造方法，更包括：預熱步驟，對朝所述第一逆滲透膜供給前的所述原水進行預熱；以及加熱步驟，對預熱後的所述原水進行加熱；所述預熱步驟藉由使於所述冷卻水供給管道中流動的所述二次透過水變成高溫側流體，使所述原水變成低溫側流體的熱交換器來進行。
9. 如請求項6或請求項7所述的純水製造方法，更包括：第一脫碳酸步驟，利用第一脫碳酸元件對所述一次透過水進行脫碳酸處理；以及電去離子步驟，利用電去離子裝置對所述第一脫碳酸步驟後的所述一次透過水進行去離子處理。
10. 如請求項7所述的純水製造方法，包括利用第二脫碳酸元件，對在所述送回管道中流動的所述二次透過水進行脫碳酸處理的第二脫碳酸步驟。

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