知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2017-221311(P2017-221311A)
(43)【公開日】2017年12月21日
(54)【発明の名称】水処理装置
(51)【国際特許分類】
A61M 1/16 20060101AFI20171124BHJP
A61M 1/28 20060101ALI20171124BHJP
C02F 1/44 20060101ALI20171124BHJP
B01D 61/12 20060101ALI20171124BHJP
【ＦＩ】
A61M1/16 161
A61M1/28 100
C02F1/44 A
B01D61/12
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2016-117787(P2016-117787)
(22)【出願日】2016年6月14日
(71)【出願人】
【識別番号】593061891
【氏名又は名称】日本ウォーターシステム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100088694
【弁理士】
【氏名又は名称】弟子丸 健
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100095898
【弁理士】
【氏名又は名称】松下 満
(74)【代理人】
【識別番号】100098475
【弁理士】
【氏名又は名称】倉澤 伊知郎
(74)【代理人】
【識別番号】100107537
【弁理士】
【氏名又は名称】磯貝 克臣
(72)【発明者】
【氏名】岩崎 博
【テーマコード（参考）】
4C077
4D006
【Ｆターム（参考）】
4C077AA05
4C077BB01
4C077EE03
4C077HH02
4C077HH12
4C077HH20
4C077JJ02
4C077JJ12
4C077JJ22
4C077NN20
4D006GA03
4D006GA06
4D006JA56Z
4D006JA63Z
4D006KA01
4D006KA52
4D006KA55
4D006KA57
4D006KA72
4D006KB12
4D006KB14
4D006KB30
4D006KE11P
4D006KE15P
4D006KE15R
4D006KE16P
4D006KE16R
4D006KE30Q
4D006PA01
4D006PB06
4D006PC44
(57)【要約】
【課題】ＲＯモジュールの回収率について効率が改善された水処理装置を提供すること。【解決手段】本発明は、原水のシリカ濃度を測定するシリカ濃度センサと、前記原水を前処理する前処理ユニットと、前記前処理ユニットによって前処理された原水に対して逆浸透膜を用いて当該原水をＲＯ水とＲＯ排水とに分離するＲＯモジュールと、前記ＲＯ排水のＰＨを測定するＰＨセンサと、前記シリカ濃度センサによって測定されたシリカ濃度、及び、前記ＰＨセンサによって測定されたＰＨに基づいて、前記ＲＯモジュールの回収率を制御するようになっている制御部と、を備えたことを特徴とする水処理装置である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
原水のシリカ濃度を測定するシリカ濃度センサと、
前記原水を前処理する前処理ユニットと、
前記前処理ユニットによって前処理された原水に対して逆浸透膜を用いて当該原水をＲＯ水とＲＯ排水とに分離するＲＯモジュールと、
前記ＲＯ排水のＰＨを測定するＰＨセンサと、
前記シリカ濃度センサによって測定されたシリカ濃度、及び、前記ＰＨセンサによって測定されたＰＨに基づいて、前記ＲＯモジュールの回収率を制御するようになっている制御部と、
を備えたことを特徴とする水処理装置。
前記原水を前処理する前処理ユニットと、
前記前処理ユニットによって前処理された原水に対して逆浸透膜を用いて当該原水をＲＯ水とＲＯ排水とに分離するＲＯモジュールと、
前記ＲＯ排水のＰＨを測定するＰＨセンサと、
前記シリカ濃度センサによって測定されたシリカ濃度、及び、前記ＰＨセンサによって測定されたＰＨに基づいて、前記ＲＯモジュールの回収率を制御するようになっている制御部と、
を備えたことを特徴とする水処理装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記回収率をＱ２／Ｑ１、前記シリカ濃度をＳＤ、前記ＰＨに対応するシリカの析出限界濃度をＳＬ、とした時、Ｑ２／Ｑ１＜１−ＳＤ／ＳＬとなるように前記回収率を制御するようになっている
ことを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
【請求項3】
前記シリカの析出限界濃度ＳＬは、前記ＰＨセンサによって測定されたＰＨに依存して異なる値が採用されるようになっている
ことを特徴とする請求項２に記載の水処理装置。
ことを特徴とする請求項２に記載の水処理装置。
【請求項4】
前記ＰＨが６．０である場合のシリカの析出限界濃度ＳＬは、前記ＰＨが６．８〜７．０である場合のシリカの析出限界濃度を６〜１０％増大させた値が用いられ、
前記ＰＨが８．０である場合のシリカの析出限界濃度ＳＬは、前記ＰＨが６．８〜７．０である場合のシリカの析出限界濃度を１２〜２０％増大させた値が用いられる
ことを特徴とする請求項３に記載の水処理装置。
前記ＰＨが８．０である場合のシリカの析出限界濃度ＳＬは、前記ＰＨが６．８〜７．０である場合のシリカの析出限界濃度を１２〜２０％増大させた値が用いられる
ことを特徴とする請求項３に記載の水処理装置。
【請求項5】
前記前処理ユニットによって前処理された原水を前記ＲＯモジュールに供給するＲＯポンプと、
前記ＲＯモジュールから延び、前記ＲＯ排水を排出するための排出路と、
前記排出路から分岐されて前記ＲＯポンプの上流側に合流し、前記ＲＯ排水の一部を循環水として前記前処理ユニットによって前処理された原水に合流させることが可能な循環路と、
前記循環路の途中に設けられた循環水量調整バルブと、
前記排出路の途中であって、前記循環路の分岐部よりも下流側に設けられた排水量調整バルブと、
を更に備え、
前記制御部は、前記ＲＯポンプ、前記循環水量調整バルブ、及び、排水量調整バルブを制御することによって、前記ＲＯモジュールの回収率を制御するようになっている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の水処理装置。
前記ＲＯモジュールから延び、前記ＲＯ排水を排出するための排出路と、
前記排出路から分岐されて前記ＲＯポンプの上流側に合流し、前記ＲＯ排水の一部を循環水として前記前処理ユニットによって前処理された原水に合流させることが可能な循環路と、
前記循環路の途中に設けられた循環水量調整バルブと、
前記排出路の途中であって、前記循環路の分岐部よりも下流側に設けられた排水量調整バルブと、
を更に備え、
前記制御部は、前記ＲＯポンプ、前記循環水量調整バルブ、及び、排水量調整バルブを制御することによって、前記ＲＯモジュールの回収率を制御するようになっている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項6】
前記ＲＯ排水の温度を測定する温度センサが更に設けられ、
前記シリカの析出限界濃度ＳＬは、前記温度センサによって測定された温度にも依存して異なる値が採用されるようになっている
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の水処理装置。
前記シリカの析出限界濃度ＳＬは、前記温度センサによって測定された温度にも依存して異なる値が採用されるようになっている
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項7】
原水が貯留されると共に、当該原水を加温する加温ヒータが設けられた原水タンク
を更に備え、
前記加温ヒータは、原水を２０℃以上に加温するようになっている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の水処理装置。
を更に備え、
前記加温ヒータは、原水を２０℃以上に加温するようになっている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、透析治療に用いられる人工透析用水等を製造するための水処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の人工透析用水製造装置について、図８を用いて説明する。図８に示すように、人工透析用水は、典型的には水道水や井戸水である原水から製造される。
【0003】
原水は、まず、原水タンク５１に貯留される。原水タンク５１の内部には、加温用ヒータ５１ｈが設けられていて、原水の温度を２５℃にまで加温する。原水の温度が２５℃よりも低いままでは、後続の装置内において、原水中のシリカ成分等が析出して不具合を発生させるおそれがあるからである。
【0004】
２５℃に加温された原水は、次に、原水ポンプ５２によって前処理ユニット５３に送られる。前処理ユニット５３は、プレフィルタ５３ａと、軟水装置５３ｂと、カーボンフィルタ５３ｃと、を当該順序で有している。プレフィルタ５３ａは、主として原水中の不純物（ゴミ）を濾過し、軟水装置５３ｂは、主として原水中のカルシウムイオン（Ｃａ2+ ）及びマグネシウムイオン（Ｍｇ2+ ）を除去し、カーボンフィルタ５３ｃは、主として原水中の塩素イオン（Ｃｌ- ）を除去する。
【0005】
前処理ユニット５３での前処理が終わった原水は、ＲＯユニット５４（逆浸透膜処理装置）に送られる。ＲＯユニット５４は、ＲＯポンプ５４ｐを用いて、前処理が終わった原水をＲＯモジュール５４ｍ内に供給する。ＲＯモジュール５４ｍは、原水内に含まれる無機イオン全般を除去する。ＲＯモジュール５４ｍでの処理を終えたＲＯ水（原水の１５〜４８％程度）は、ＲＯ水供給ユニット５５に送られ、ＲＯモジュール５４ｍでの処理によって生成されたＲＯ排水は、一部（原水の５〜８０％程度、「循環水」とも呼ばれる）がＲＯポンプ５４ｐを介してＲＯモジュール５４ｍ内に再投入され、他の一部（原水の５〜４８％程度、「濃縮水」とも呼ばれる）が排水処理される。
【0006】
ＲＯ水供給ユニット５５は、ＲＯ水が貯留されるＲＯ水タンク５５ｔを有している。ＲＯ水タンク５５ｔ内には、ＵＶ照射装置５５ｕが設けられていて、ＲＯ水にＵＶ照射処理を行なえるようになっている。また、ＲＯ水タンク５５ｔには、当該ＲＯ水タンク５５ｔ内のＲＯ水の水位変化に依存して流入する外部空気中の浮遊菌やゴミを除去するために、エアーフィルタ５５ｆが設けられている。
【0007】
ＲＯ水タンク５５ｔに貯留されたＲＯ水は、送水ポンプ５６を介して、ＵＦ５７（ウルトラフィルタ、「限界濾過膜」とも呼ばれる）に送られる。ＵＦ５７は、ＲＯ水から生物学的不純物を除去する。ＵＦ５７によって生物学的不純物を除去されたＲＯ水は、透析用水として、透析治療用の各種の医療機器に送られる。通常、それらの医療機器において、透析用水は３６℃前後にまで加温されて、各種の透析治療に利用される。そして、透析用水は、医療機器循環後、ＵＦ５８（ウルトラフィルタ、「限界濾過膜」とも呼ばれる）に戻ってきて、更にＲＯ水タンク５５ｔに戻される。
【0008】
図８に示す以上のような人工透析用水製造装置は、すでに実用化されていて、透析治療のための人工透析用水を安定的に製造している。
【0009】
その他、特許文献１は、人工透析用水中の細菌由来のＤＮＡ断片を簡単な設備、操作で効率よく除去できる方法及び浄化装置を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開２０１０−２７９４６１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本件出願人は、図８に示す人工透析用水製造装置を製造する製造メーカーである。そして、本件発明者は、図８の人工透析用水製造装置を更に改良することについて、鋭意検討を重ねてきた。そして、ＲＯモジュールの回収率について効率改善の余地があることを見出した。
【0012】
詳細には、図８のＲＯモジュール５４ｍに投入された原水の量（循環水の量は含まない）をＱ１（ｍ3 ／ｈ）とし、当該ＲＯモジュール５４ｍによって処理されたＲＯ水の量をＱ２（ｍ3 ／ｈ）とした時、それらの割合であるＱ２／Ｑ１がＲＯモジュール５４ｍの「（装置）回収率」と呼ばれていて、従来はシリカの析出が生じないような固定値に設定されている。
【0013】
具体的には、原水のシリカ濃度には変動が見られるため、もっとも高濃度の時のシリカ濃度を有する原水であってもシリカの析出が生じないよう、十分な安全率をもってＲＯモジュール５４ｍの「回収率」が設定されている。
【0014】
そこで、本件発明者は、ＲＯ排水におけるシリカ濃度を測定し、当該測定値をフィードバックすることによって、過剰な安全率を排して最適な「回収率」を採用することができるのではないか、と検討を重ねてきた。しかしながら、ＲＯ排水におけるシリカ濃度は濃縮されていて高濃度であるため、対応可能な廉価なシリカ濃度センサを市場に見出すことができず、また、そのようなセンサを独自に開発することにも困難があった。
【0015】
その後、本件発明者は、原水のシリカ濃度を測定して、当該測定値に対して最適な「回収率」を採用することで、ＲＯ排水の排水量を抑制し、ひいては原水に関するコストを低減できることを知見した。
【0016】
更に、本件発明者は、ＲＯ排水におけるＰＨを測定し、当該測定値をフィードバックして最適な「回収率」を補正することで、より一層、ＲＯ排水の排水量を抑制し、ひいては原水に関するコストを低減できることを知見した。
【0017】
本発明は、以上の知見に基づいて創案されたものである。本発明の目的は、ＲＯモジュールの回収率について効率が改善された人工透析用水製造装置を提供することである。なお、本発明によって製造されるＲＯ水は、人工透析用水に限定されず、器具洗浄用水、検査用水、手洗い用水、調剤用水、等としても利用できる。すなわち、本発明は、広くは、ＲＯモジュールの回収率について効率が改善された水処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0018】
本発明は、原水のシリカ濃度を測定するシリカ濃度センサと、前記原水を前処理する前処理ユニットと、前記前処理ユニットによって前処理された原水に対して逆浸透膜を用いて当該原水をＲＯ水とＲＯ排水とに分離するＲＯモジュールと、前記ＲＯ排水のＰＨを測定するＰＨセンサと、前記シリカ濃度センサによって測定されたシリカ濃度、及び、前記ＰＨセンサによって測定されたＰＨに基づいて、前記ＲＯモジュールの回収率を制御するようになっている制御部と、を備えたことを特徴とする水処理装置である。
【0019】
本発明によれば、制御部が、原水のシリカ濃度と、ＲＯ排水のＰＨと、に基づいてＲＯモジュールの回収率を制御するため、より最適な回収率を採用することができ、ＲＯ排水の排水量を抑制することができ、ひいては原水に関するコストを低減できる。
【0020】
より具体的には、本発明の制御部は、前記回収率をＱ２／Ｑ１、前記シリカ濃度をＳＤ、前記ＰＨに対応するシリカの析出限界濃度をＳＬ、とした時、Ｑ２／Ｑ１＜１−ＳＤ／ＳＬとなるように回収率を制御するようになっている。
【0021】
ここで、本件発明者の知見によれば、シリカの析出限界濃度ＳＬは、当該シリカ溶液のＰＨに依存して異なる。従って、前記不等式におけるシリカの析出限界濃度ＳＬは、ＰＨセンサによって測定されたＰＨに依存して異なる値が採用されるようになっている。
【0022】
具体的には、例えばＰＨが６．０である場合のシリカの析出限界濃度ＳＬは、ＰＨが６．８〜７．０である場合のシリカの析出限界濃度を６〜１０％増大させた値が用いられ、例えばＰＨが８．０である場合のシリカの析出限界濃度ＳＬは、ＰＨが６．８〜７．０である場合のシリカの析出限界濃度を１２〜２０％増大させた値が用いられることが好ましい。
【0023】
ＲＯモジュールの回収率を制御するための具体的な構成例としては、例えば、水処理装置は、前処理ユニットによって前処理された原水をＲＯモジュールに供給するＲＯポンプと、ＲＯモジュールから延びてＲＯ排水を排出するための排出路と、当該排出路から分岐されてＲＯポンプの上流側に合流しＲＯ排水の一部を循環水として前処理ユニットによって前処理された原水に合流させることが可能な循環路と、当該循環路の途中に設けられた循環水量調整バルブと、前記排出路の途中であって前記循環路の分岐部よりも下流側に設けられた排水量調整バルブと、を更に備え得る。この場合、制御部は、ＲＯポンプ、循環水量調整バルブ、及び、量調整バルブを制御することによって、ＲＯモジュールの回収率を制御できる。
【0024】
また、好ましくは、ＲＯ排水の温度を測定する温度センサが更に設けられ、前記シリカの析出限界濃度ＳＬは、前記温度センサによって測定された温度にも依存して異なる値が採用されるようになっている。
【0025】
また、好ましくは、原水が貯留されると共に当該原水を加温する加温ヒータが設けられた原水タンクを更に備え、前記加温ヒータは、原水を２０℃以上に加温するようになっている。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、制御部が、原水のシリカ濃度と、ＲＯ排水のＰＨと、に基づいてＲＯモジュールの回収率を制御するため、より最適な回収率を採用することができ、ＲＯ排水の排水量を抑制することができ、ひいては原水に関するコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明の第１の実施形態に係る水処理装置の概略図である。
【図2】ＲＯモジュールの回収率とシリカ濃度の濃縮倍率との関係を示すグラフである。
【図3】シリカ溶液のＰＨとシリカ析出限界濃度との対応関係を示す表である。
【図4】シリカ溶液のＰＨとシリカ析出限界濃度との対応関係を示すグラフである。
【図5】目標とする回収率に対する、ＲＯポンプの供給水量、循環水量調整バルブの通過水量、及び、排水量調整バルブの通過水量の各設定値を示す表である。
【図6】本発明の第２の実施形態に係る水処理装置の概略図である。
【図7】ＰＨが７．０である場合の、２５℃を基準とした時のＲＯ排水の温度に基づくシリカ析出限界濃度の補正係数を示すグラフである。
【図8】従来の人工透析用水製造装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
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。
【0029】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る水処理装置の概略説明図である。図１に示すように、本実施形態の水処理装置１０は、原水が貯留されると共に、当該原水を加温する加温ヒータ１１ｈが設けられた原水タンク１１と、原水タンク１１において加温された原水を前処理する前処理ユニット１３と、前処理ユニット１３によって前処理された原水に対して逆浸透膜（ＲＯＭ）を用いて当該原水をＲＯ水とＲＯ排水とに分離するＲＯモジュール１５ｍと、を備えている。
【0030】
本実施形態では、原水として水道水が用いられるようになっている。水道水である原水は、原水タンク１１において貯留されるようになっている。加温ヒータ１１ｈは、原水タンク１１の内部に設けられていて、本実施形態では原水の温度を２５℃にまで加温するようになっている。原水の温度が２５℃よりも低いままでは、後続の装置内において、原水中のシリカ成分等が析出して不具合を発生させるおそれがあるからである。
【0031】
図１に示すように、２５℃に加温された原水は、原水ポンプ１２によって前処理ユニット１３に送られるようになっている。前処理ユニット１３は、プレフィルタ１３ａと、軟水装置１３ｂと、カーボンフィルタ１３ｃと、を当該順序で有している。プレフィルタ１３ａは、主として原水中の不純物（ゴミ）を濾過するようになっており、軟水装置１３ｂは、主として原水中のカルシウムイオン（Ｃａ2+ ）及びマグネシウムイオン（Ｍｇ2+ ）を除去するようになっており、カーボンフィルタ１３ｃは、主として原水中の塩素イオン（Ｃｌ- ）を除去するようになっている。
【0032】
また、本実施形態の水処理装置１０では、原水ポンプ１２の下流側に、原水のシリカ濃度を測定するシリカ濃度センサ４１が設けられている。もっとも、シリカ濃度センサ４１は、原水タンク１１と原水ポンプ１２との間に設けられていてもよいし、原水タンク１１内に設けられていてもよい。
【0033】
前処理ユニット１３での前処理が終わった原水は、ＲＯユニット１４（逆浸透膜処理装置）に送られるようになっている。ＲＯユニット１４は、ＲＯポンプ１４ｐを用いて、前処理が終わった原水をＲＯモジュール１４ｍ内に供給するようになっている。ＲＯモジュール１４ｍは、原水内に含まれる無機イオン全般を除去するようになっている。ＲＯモジュール１４ｍでの処理を終えたＲＯ水は、ＲＯ水供給ユニット１５に送られるようになっており、ＲＯモジュール１４ｍでの処理によって生成されたＲＯ排水は、一部（原水の５〜８０％程度、「循環水」とも呼ばれる）がＲＯポンプ１４ｐを介してＲＯモジュール１４ｍ内に再投入されるようになっており、他の一部（原水の５〜４８％程度、「濃縮水」とも呼ばれる）が排水処理されるようになっている。
【0034】
より具体的には、本実施形態の水処理装置１０では、ＲＯ排水を排出するための排出路２１がＲＯモジュール１４ｍから延びており、当該排出路２１から分岐部２２において循環路２３が分岐されて、ＲＯポンプ１４ｐの上流側に合流している。当該循環路２３により、ＲＯ排水の一部を「循環水」として前処理ユニットによって前処理された原水に合流させることが可能となっている。当該循環路２３の途中には、循環水量調整バルブ２４が設けられており、排出路２１の途中であって分岐部２２よりも下流側には、排水量調整バルブ２５が設けられている。
【0035】
また、本実施形態の水処理装置１０では、排出路２１の途中であって分岐部２２と排水量調整バルブ２５との間に、ＲＯ排水のＰＨを測定するＰＨセンサ４２が設けられている。もっとも、ＰＨセンサ４２は、排出路２１の排水量調整バルブ２５の下流側に設けられていてもよいし、循環路２３の途中に設けられていてもよい。
【0036】
そして、シリカ濃度センサ４１によって測定されたシリカ濃度と、ＰＨセンサ４２によって測定されたＰＨと、に基づいて、ＲＯポンプ１４ｐ、循環水量調整バルブ２４、及び、排水量調整バルブ２５を協調制御することによって、ＲＯモジュール１４ｍの回収率を制御できるようになっている制御部３０（例えば制御盤）が設けられている。
【0037】
より具体的には、ＲＯモジュール１４ｍに投入された原水の量（循環水の量は含まない）をＱ１（ｍ3 ／ｈ）とし、ＲＯモジュール１４ｍによって処理されたＲＯ水の量をＱ２（ｍ3 ／ｈ）とした時、ＲＯ排水の排水量（循環水の量は含まない）は（Ｑ１−Ｑ２）（ｍ3 ／ｈ）と表すことができ、回収率はＱ２／Ｑ１と表すことができる。そして更に、シリカ濃度センサ４１によって測定されたシリカ濃度をＳＤ、シリカの析出限界濃度をＳＬ、とすると、ＲＯ排水においてシリカが析出してしまうことを回避するためには、ＲＯ排水におけるシリカ濃度の濃縮倍率がＱ１／（Ｑ１−Ｑ２）であるから（循環水の量（の増減）は、シリカ濃度の濃縮倍率にほとんど影響しないことが分かっている）、ＳＬ ＞ ＳＤ×Ｑ１／（Ｑ１−Ｑ２）
が成り立っている必要がある。
【0038】
当該式を変形すれば、Ｑ２／Ｑ１ ＜ １−ＳＤ／ＳＬ
という式が得られる。すなわち、本実施形態の制御部３０は、回収率Ｑ２／Ｑ１が、１−ＳＤ／ＳＬを下回るように、ＲＯポンプ１４ｐ、循環水量調整バルブ２４、及び、排水量調整バルブ２５を協調制御するようになっている。
【0039】
ここで、ＲＯモジュール１４ｍの回収率Ｑ２／Ｑ１と、シリカ濃度の濃縮倍率Ｑ１／（Ｑ１−Ｑ２）と、の関係を示すグラフを、図２に示しておく。例えば、回収率Ｑ２／Ｑ１が２０％であれば、シリカ濃度の濃縮倍率Ｑ１／（Ｑ１−Ｑ２）は１．２５倍であり、回収率Ｑ２／Ｑ１が４０％であれば、シリカ濃度の濃縮倍率Ｑ１／（Ｑ１−Ｑ２）は１．６７倍であり、回収率Ｑ２／Ｑ１が５０％であれば、シリカ濃度の濃縮倍率Ｑ１／（Ｑ１−Ｑ２）は２倍であり、回収率Ｑ２／Ｑ１が６０％であれば、シリカ濃度の濃縮倍率Ｑ１／（Ｑ１−Ｑ２）は２．５倍であり、回収率Ｑ２／Ｑ１が８０％であれば、シリカ濃度の濃縮倍率Ｑ１／（Ｑ１−Ｑ２）は５倍である。
【0040】
ここで更に、本件発明者の知見によれば、シリカの析出限界濃度ＳＬは、当該シリカ溶液のＰＨに依存して異なる。従って、前記不等式におけるシリカの析出限界濃度ＳＬは、ＰＨセンサ４２によって測定されたＰＨに依存して異なる値が採用される。
【0041】
具体的には、ＰＨが６．０である場合のシリカの析出限界濃度ＳＬは、ＰＨが６．８〜７．０である場合のシリカの析出限界濃度を６〜１０％増大させた値が用いられ、ＰＨが８．０である場合のシリカの析出限界濃度ＳＬは、ＰＨが６．８〜７．０である場合のシリカの析出限界濃度を１２〜２０％増大させた値が用いられる。
【0042】
シリカ溶液のＰＨとシリカ析出限界濃度との対応関係を示す表及びグラフを、それぞれ図３及び図４に示す。図３の表及び図４のグラフは、シリカ溶液の温度が２５℃の場合の表及びグラフである。これらの表及びグラフに基づいて、ＰＨセンサ４２によって測定されたＰＨに対応する適切なシリカの析出限界濃度ＳＬが、制御部３０の制御に利用されることになる。
【0043】
ＲＯ水供給ユニット１５は、ＲＯ水が貯留されるＲＯ水タンク１５ｔを有している。ＲＯ水タンク１５ｔ内には、ＵＶ照射装置１５ｕが設けられていて、ＲＯ水にＵＶ照射処理を行なえるようになっている。また、ＲＯ水タンク１５ｔには、当該ＲＯ水タンク１５ｔ内のＲＯ水の水位変化に依存して流入する外部空気中の浮遊菌やゴミを除去するために、エアーフィルタ１５ｆが設けられている。
【0044】
ＲＯ水タンク１５ｔに貯留されたＲＯ水は、送水ポンプ１６を介して、ＵＦ１７（ウルトラフィルタ、「限界濾過膜」とも呼ばれる）に送られるようになっている。ＵＦ１７は、ＲＯ水から生物学的不純物を除去するようになっている。ＵＦ１７によって生物学的不純物を除去されたＲＯ水は、透析用水として、透析治療用の各種の医療機器（不図示）に送られるようになっている。通常、それらの医療機器において、透析用水は３６℃にまで加温されて、各種の透析治療に利用される。そして、透析用水は、医療機器循環後、ＵＦ１８（ウルトラフィルタ、「限界濾過膜」とも呼ばれる）に戻ってきて、更にＲＯ水タンク１５ｔに戻されるようになっている。
【0045】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【0046】
図１に示すように、例えば９℃の水道水である原水が、原水タンク１１において貯留される。そして、原水タンク１１の加温ヒータ１１ｈが、原水の温度を更に２５℃にまで加温する。
【0047】
２５℃に加温された原水は、原水ポンプ１２によって前処理ユニット１３に送られる。その途中で、シリカ濃度センサ４１によって、原水のシリカ濃度が測定される。前処理ユニット１３においては、プレフィルタ１３ａが、主として原水中の不純物（ゴミ）を濾過して除去し、軟水装置１３ｂが、主として原水中のカルシウムイオン（Ｃａ2+ ）及びマグネシウムイオン（Ｍｇ2+ ）を除去し、カーボンフィルタ１３ｃが、主として原水中の塩素イオン（Ｃｌ- ）を除去する。
【0048】
前処理ユニット１３での前処理が終わった原水は、ＲＯユニット１４（逆浸透膜処理装置）に送られる。ＲＯユニット１４は、ＲＯポンプ１４ｐを用いて、前処理が終わった原水をＲＯモジュール１４ｍ内に供給する。ＲＯモジュール１４ｍは、原水内に含まれる無機イオン全般を除去する処理を実施し、ＲＯモジュール１４ｍでの処理を終えたＲＯ水は、ＲＯ水供給ユニット１５に送られる。
【0049】
一方、ＲＯモジュール１４ｍでの処理によって生成されたＲＯ排水は、一部（原水の５〜８０％程度、「循環水」とも呼ばれる）がＲＯポンプ１４ｐを介してＲＯモジュール１４ｍ内に再投入され、他の一部（原水の５〜４８％程度、「濃縮水」とも呼ばれる）が排水処理される。
【0050】
ここで、原水のコストを考えれば、排水処理される「濃縮水」の量はできる限り少ない方がよい。排水処理される「濃縮水」の量は、前述の通り（Ｑ１−Ｑ２）（ｍ3 ／ｈ）で表せるから、回収率Ｑ２／Ｑ１が上がれば少なくなる。すなわち、回収率Ｑ２／Ｑ１が高い方がよい。
【0051】
本実施形態の制御部３０は、シリカの析出が生じない範囲において、すなわち、１−ＳＤ／ＳＬを下回る範囲において、ＲＯモジュール１４ｍの回収率Ｑ２／Ｑ１ができるだけ高くなるように、ＲＯポンプ１４ｐ、循環水量調整バルブ２４、及び、排水量調整バルブ２５を協調制御する。ここで、前述の通り、シリカの析出限界濃度ＳＬは、ＰＨセンサによって測定されたＰＨに依存して異なる値が採用されるようになっている。
【0052】
例えば、ＰＨ＝７．０（この時、シリカの析出限界濃度ＳＬ＝１２４．０ｐｐｍ（図３及び図４参照））で、測定されたシリカ濃度ＳＤ＝３１．０ｐｐｍであったとすると、ＲＯモジュール１４ｍの回収率Ｑ２／Ｑ１は、１−ＳＤ／ＳＬ＝０．７５（７５％）を下回ることが必要である。そこで、安全率５％を加味して回収率を６５％とする場合、処理されたＲＯ水の量Ｑ２を１（ｍ3 ／ｈ）に維持するためには、例えばＲＯポンプ１４ｐの供給水量を５．８８（ｍ3 ／ｈ）に維持する時、循環水量調整バルブ２４の通過水量を４．３４ｍ3 ／ｈとし（原水の量Ｑ１は５．８８−４．３４＝１．５４（ｍ3 ／ｈ）となる）、排水量調整バルブ２５の通過水量を０．５４ｍ3 ／ｈとすればよい（０．５４＝Ｑ２−Ｑ１＝１．５４−１．００）。
【0053】
目標とする回収率に対する、ＲＯポンプ１４ｐの供給水量（ＲＯポンプ流量）、循環水量調整バルブ２４の通過水量（循環水量）、及び、排水量調整バルブ２５の通過水量（排水量）の各設定値（目標値）を、表として図５に示す。なお、図５における「膜面回収率」とは、「ＲＯ水の量Ｑ２／（原水の量Ｑ１＋循環水量）」というパラメータであって、通常は直列配置された複数のモジュールの各々について、１７〜２０％程度に設定される。
【0054】
このような制御部３０による制御によって、原水のシリカ濃度と、ＲＯ排水のＰＨと、に基づいて、より最適なＲＯモジュール１４ｍの回収率を実現することができ、ＲＯ排水の排水量を抑制することができ、ひいては原水に関するコストを低減できる。
【0055】
一方、ＲＯ水供給ユニット１５では、ＲＯ水タンク１５ｔにＲＯ水が貯留される。必要に応じて、ＵＶ照射装置１５ｕによってＵＶ照射処理が行なわれる。
【0056】
その後、ＲＯ水タンク１５ｔに貯留されたＲＯ水は、送水ポンプ１６を介して、ＵＦ１７（ウルトラフィルタ）に送られる。ＵＦ１７は、ＲＯ水から生物学的不純物を除去する。ＵＦ１７によって生物学的不純物を除去されたＲＯ水は、例えば透析用水として、透析治療用の各種の医療機器（不図示）に送られる。当該透析用水は、医療機器循環後、ＵＦ１８（ウルトラフィルタ）に戻ってきて、更にＲＯ水タンク１５ｔに戻される。
【0057】
以上の通り、本実施形態によれば、制御部３０が、原水のシリカ濃度と、ＲＯ排水のＰＨと、に基づいてＲＯモジュール１４ｍの回収率を制御するため、より最適な回収率を実現することができ、ＲＯ排水の排水量を抑制することができ、ひいては原水に関するコストを低減できる。
【0058】
次に、図６は、本発明の第２の実施形態に係る水処理装置の概略説明図である。図６に示すように、本実施形態の水処理装置１０’は、ＰＨセンサ４２に隣接して、ＲＯ排水の温度を測定する温度センサ４３が設けられている。当該温度センサ４３についても、ＰＨセンサ４２と同様、排出路２１の排水量調整バルブ２５の下流側に設けられていてもよいし、循環路２３の途中に設けられていてもよい。
【0059】
そして、制御部３０は、シリカ濃度センサ４１によって測定されたシリカ濃度と、ＰＨセンサ４２によって測定されたＰＨと、温度センサ４３によって測定された温度と、に基づいて、ＲＯポンプ１４ｐ、循環水量調整バルブ２４、及び、排水量調整バルブ２５を協調制御することによって、ＲＯモジュール１４ｍの回収率を制御できるようになっている。
【0060】
その他の構成は、第１の実施形態の水処理装置１０と略同様である。図６において、第１の実施形態と同様の構成部分には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0061】
本件発明者の知見によれば、シリカの析出限界濃度ＳＬは、当該シリカ溶液のＰＨに加えて当該シリカ溶液の温度に依存しても異なり得る。これを踏まえて、本実施形態では、前記不等式におけるシリカの析出限界濃度ＳＬとして、ＰＨセンサ４２によって測定されたＰＨのみならず温度センサ４３によって測定された温度にも依存して異なる値が採用されるようになっている。
【0062】
具体的には、例えば図７に示すような補正係数を用いて、ＲＯ排水の実際の温度に基づいてシリカの析出限界濃度ＳＬが補正される。図７は、ＰＨが７．０である場合の、２５℃を基準とした時のＲＯ排水の温度に基づくシリカ析出限界濃度の補正係数を示すグラフである。
【0063】
本実施形態によれば、制御部３０が、原水のシリカ濃度と、ＲＯ排水のＰＨと、ＲＯ排水の温度と、に基づいてＲＯモジュール１４ｍの回収率を制御するため、より最適な回収率を採用することができ、ＲＯ排水の排水量を抑制することができ、ひいては原水に関するコストを低減できる。
【符号の説明】
【0064】
１０、１０’ 水処理装置１１ 原水タンク
１１ｈ 加温ヒータ
１２ 原水ポンプ
１３ 前処理ユニット
１３ａ プレフィルタ
１３ｂ 軟水装置
１３ｃ カーボンフィルタ
１４ ＲＯユニット
１４ｐ ＲＯポンプ
１４ｍ ＲＯモジュール
１５ ＲＯ水供給ユニット
１５ｔ ＲＯ水タンク
１５ｕ ＵＶ照射装置
１５ｆ エアーフィルタ
１６ 送水ポンプ
１７ ＵＦ（ウルトラフィルタ）
１８ ＵＦ（ウルトラフィルタ）
２１ 排出路
２２ 分岐部
２３ 循環路
２４ 循環水量調整バルブ
２５ 排水量調整バルブ
３０ 制御部
４１ シリカ濃度センサ
４２ ＰＨセンサ
４３ 温度センサ
５１ 原水タンク
５１ｈ 加温ヒータ
５２ 原水ポンプ
５３ 前処理ユニット
５３ａ プレフィルタ
５３ｂ 軟水装置
５３ｃ カーボンフィルタ
５４ ＲＯユニット
５４ｐ ＲＯポンプ
５４ｍ ＲＯモジュール
５５ ＲＯ水供給ユニット
５５ｔ ＲＯ水タンク
５５ｕ ＵＶ照射装置
５５ｆ エアーフィルタ
５６ 送水ポンプ
５７ ＵＦ（ウルトラフィルタ）
５８ ＵＦ（ウルトラフィルタ）