特許 5768961 水処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5768961

(24)【登録日】2015年7月3日

(45)【発行日】2015年8月26日

(54)【発明の名称】水処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20060101AFI20150806BHJP

   B01D 61/44 20060101ALI20150806BHJP

   B01D 61/54 20060101ALI20150806BHJP

   B01D 61/12 20060101ALI20150806BHJP

   B01D 61/58 20060101ALI20150806BHJP

   C02F 1/469 20060101ALI20150806BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/44 A

   B01D61/44 520

   B01D61/54

   C02F1/44 D

   B01D61/12

   B01D61/58

   C02F1/46 103

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2011-62049(P2011-62049)

(22)【出願日】2011年3月22日

(65)【公開番号】特開2012-196619(P2012-196619A)

(43)【公開日】2012年10月18日

【審査請求日】2013年12月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099841

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 恒彦

(72)【発明者】

【氏名】泉 修平

(72)【発明者】

【氏名】真鍋 敦行

(72)【発明者】

【氏名】安部 元

(72)【発明者】

【氏名】井伊 孝文

【審査官】 岡田 三恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０５８０１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−００７３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０５７２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２１１１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０３３９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０１０１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２００２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−００１２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１４００９５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｂ０１Ｄ ６１／１２

Ｂ０１Ｄ ６１／４４

Ｂ０１Ｄ ６１／５４

Ｂ０１Ｄ ６１／５８

Ｃ０２Ｆ １／４６９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水から処理水を製造して需要部へ供給するための水処理装置であって、
前記被処理水をろ過処理するための逆浸透膜装置と、
前記逆浸透膜装置からの透過水に含まれる残留イオンを除去することで前記処理水を調製するための電気脱イオン装置と、
前記透過水を前記電気脱イオン装置へ送水するための送水ポンプと、
前記処理水を前記需要部へ供給するための給水経路と、
前記逆浸透膜装置から前記電気脱イオン装置へ送水される前記透過水に対し、前記処理水を循環させるための循環経路と、
前記給水経路および前記循環経路のうちのいずれか一方を選択するための切換弁と、
前記電気脱イオン装置、前記切換弁および前記送水ポンプの動作を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記切換弁が前記循環経路を選択中において、断続的に、前記電気脱イオン装置および前記送水ポンプを停止する、
水処理装置。

【請求項2】

被処理水から処理水を製造して需要部へ供給するための水処理装置であって、
前記被処理水に含まれるイオンを除去することで前記処理水を調製するための電気脱イオン装置と、
前記被処理水を前記電気脱イオン装置へ送水するための送水ポンプと、
前記処理水を前記需要部へ供給するための給水経路と、
前記電気脱イオン装置へ送水される前記被処理水に対し、前記処理水を循環させるための循環経路と、
前記給水経路および前記循環経路のうちのいずれか一方を選択するための切換弁と、
前記電気脱イオン装置、前記切換弁および前記送水ポンプの動作を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記切換弁が前記循環経路を選択中において、断続的に、前記電気脱イオン装置および前記送水ポンプを停止する、
水処理装置。

【請求項3】

電気脱イオン装置を用いて被処理水から処理水を製造して需要部へ供給するための水処理方法であって、
前記被処理水を逆浸透膜装置でろ過処理して透過水を得る工程Ａと、
前記透過水を前記電気脱イオン装置へ送水し、前記透過水に含まれる残留イオンを除去することで前記処理水を調製する工程Ｂとを含み、
工程Ｂにおいて、前記処理水の前記需要部への供給と前記透過水への循環とのいずれかを選択し、前記循環を選択しているときは、断続的に、前記電気脱イオン装置を停止するとともに、前記電気脱イオン装置への前記透過水の送水を停止する、
水処理方法。

【請求項4】

電気脱イオン装置を用いて被処理水から処理水を製造して需要部へ供給するための水処理方法であって、
前記被処理水を前記電気脱イオン装置へ送水し、前記被処理水に含まれるイオンを除去することで前記処理水を調製する工程を含み、
前記工程において、前記処理水の前記需要部への供給と前記被処理水への循環とのいずれかを選択し、前記循環を選択しているときは、断続的に、前記電気脱イオン装置を停止するとともに、前記電気脱イオン装置への前記被処理水の送水を停止する、
水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水処理装置、特に、電気脱イオン装置を用いて被処理水から処理水を調製するための水処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体や医薬の製造過程においては、製品の品質向上や安全性確保等の観点から、溶存している天然成分や懸濁物質等の夾雑成分を除去した精製水が大量に使用されており、そのような精製水は、例えば、工業用水、上水または地下水などの原水を逆浸透膜装置によりろ過処理した後、電気脱イオン装置でさらに処理することで製造されている（例えば、特許文献１，２参照）。

【0003】

ここで用いられる電気脱イオン装置は、逆浸透膜装置において得られた透過水に残留するイオンを除去することで精製水の純度を高めるためのものである。この電気脱イオン装置は、一対の電極間に複数の陽イオン交換膜および陰イオン交換膜を交互に配置することで、陽極室と陰極室との間に、隣接し合う脱塩室と濃縮室とからなるセルペアを数対から数十対形成している。各脱塩室には、イオン交換体（イオン交換樹脂またはイオン交換繊維）が充填されている。このイオン交換体は、陽イオン交換体と陰イオン交換体とを混床としたものである。

【0004】

電気脱イオン装置の通常運転では、逆浸透膜装置で得られた透過水を各脱塩室、各濃縮室、陽極室および陰極室へ供給し、電極間に直流電圧を印加する。これにより、各脱塩室へ供給された透過水に残留している陽イオンおよび陰イオンは、それぞれ、脱塩室内の陽イオン交換体および陰イオン交換体に吸着される。そして、各脱塩室において陽イオン交換体に吸着された陽イオンは、陽イオン交換膜を通過して隣接する濃縮室または陰極室へ移動する。同時に、各脱塩室において陰イオン交換体に吸着された陰イオンは、陰イオン交換膜を通過して隣接する濃縮室または陽極室へ移動する。この結果、各脱塩室へ供給された透過水は、イオンが取り除かれた処理水（精製水）となって流出する。一方、各濃縮室、陽極室および陰極室へ供給された透過水は、イオン濃度が高まることで純度が低下しているため、廃棄されるか、或いは、原水と適宜混合することで水源として再利用される。

【0005】

このような電気脱イオン装置は、需要部への精製水の供給停止時において、電力消費を抑える観点から、運転を停止している。すなわち、需要部への精製水の供給停止時において、電極間への直流電圧の印加および各室への通水を停止している。しかし、電気脱イオン装置は、このような運転停止中において、濃縮室から脱塩室へイオンの拡散移動が発生するため、運転停止時間が長くなるに従い、各脱塩室内に滞留している精製水の純度が徐々に低下して透過水の純度に近づいていく。したがって、需要部へ精製水の供給を再開するために電気脱イオン装置を再稼働するとき、各脱塩室内の精製水を一旦廃棄した後に供給を開始する等といった復帰動作が必要になることから、電気脱イオン装置へ供給される透過水の利用率が下がり、無駄が生じる。

【0006】

この不具合に関し、特許文献３には、電気脱イオン装置の再稼働時において、各脱塩室内に滞留している精製水を逆浸透膜装置からの透過水へ循環させながら、電気脱イオン装置を運転することが記載されている。つまり、各脱塩室から流出する精製水が要求される純度になるまで通常よりも高い直流電圧を印加しながら循環し、その後に精製水を需要部へ供給している。ここでは、再稼働時において各脱塩室内の精製水の純度が透過水の純度に近くなっているほど、要求純度の精製水が得られるまでに長時間を要する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００１−２９７５２号公報

【特許文献2】特開２００３−１２５９号公報

【特許文献3】特開２０１０−５８０１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、電気脱イオン装置を用いた水処理において、需要部への処理水の供給を停止した後の供給再開時に、要求純度の処理水の供給をエネルギー消費を抑えて短時間で再開できるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、被処理水から処理水を製造して需要部へ供給するための水処理装置に関するものであり、この水処理装置は、被処理水をろ過処理するための逆浸透膜装置と、逆浸透膜装置からの透過水に含まれる残留イオンを除去することで処理水を調製するための電気脱イオン装置と、透過水を電気脱イオン装置へ送水するための送水ポンプと、処理水を需要部へ供給するための給水経路と、逆浸透膜装置から電気脱イオン装置へ送水される透過水に対し、処理水を循環させるための循環経路と、給水経路および循環経路のうちのいずれか一方を選択するための切換弁と、電気脱イオン装置、切換弁および送水ポンプの動作を制御するための制御装置とを備えている。制御装置は、切換弁が循環経路を選択中において、断続的に、電気脱イオン装置および送水ポンプを停止する。

【0010】

他の観点に係る本発明は、被処理水から処理水を製造して需要部へ供給するための水処理装置に関するものであり、この水処理装置は、被処理水に含まれるイオンを除去することで処理水を調製するための電気脱イオン装置と、被処理水を電気脱イオン装置へ送水するための送水ポンプと、処理水を需要部へ供給するための給水経路と、電気脱イオン装置へ送水される被処理水に対し、処理水を循環させるための循環経路と、給水経路および循環経路のうちのいずれか一方を選択するための切換弁と、電気脱イオン装置、切換弁および送水ポンプの動作を制御するための制御装置とを備えている。制御装置は、切換弁が循環経路を選択中において、断続的に、電気脱イオン装置および送水ポンプを停止する。

【0011】

さらに他の観点に係る本発明は、電気脱イオン装置を用いて被処理水から処理水を製造して需要部へ供給するための水処理方法に関するものである。この水処理方法は、被処理水を逆浸透膜装置でろ過処理して透過水を得る工程Ａと、透過水を電気脱イオン装置へ送水し、透過水に含まれる残留イオンを除去することで処理水を調製する工程Ｂとを含み、工程Ｂにおいて、処理水の需要部への供給と透過水への循環とのいずれかを選択し、循環を選択しているときは、断続的に、電気脱イオン装置を停止するとともに、電気脱イオン装置への透過水の送水を停止する。

【0012】

さらに他の観点に係る本発明は、電気脱イオン装置を用いて被処理水から処理水を製造して需要部へ供給するための水処理方法に関するものである。この水処理方法は、被処理水を電気脱イオン装置へ送水し、被処理水に含まれるイオンを除去することで処理水を調製する工程を含み、当該工程において、処理水の需要部への供給と被処理水への循環とのいずれかを選択し、循環を選択しているときは、断続的に、電気脱イオン装置を停止するとともに、電気脱イオン装置への被処理水の送水を停止する。

【発明の効果】

【0013】

本発明の水処理装置および水処理方法は、被処理水を逆浸透膜装置で処理することで得られた透過水または被処理水へ処理水を循環することで需要部への処理水の供給を停止しているとき、電気脱イオン装置による透過水または被処理水の処理を断続的に停止しているため、エネルギー消費を抑えながら電気脱イオン装置に滞留する処理水の純度低下を抑えることができ、需要部への処理水の供給再開時に要求純度の処理水の供給を短時間で再開することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施の形態１に係る水処理装置の概略図。

【図2】前記水処理装置において用いられる電気脱イオン装置の概略図。

【図3】本発明の実施の形態２に係る水処理装置の概略図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

実施の形態１
図１を参照して、本発明の実施の形態１に係る水処理装置を説明する。図において、水処理装置１は、被処理水としての原水から処理水である精製水を製造するためのものであり、原水の供給経路１０、逆浸透膜装置２０、貯水槽３０、電気脱イオン装置４０および制御装置５０を主に備えている。

【0016】

供給経路１０は、原水の供給源（図示せず）からの原水を逆浸透膜装置２０に対して供給するためのものであり、原水の供給および停止を制御するための給水制御弁１１と、第１水質検査装置１２とを主に有している。

【0017】

第１水質検査装置１２は、原水の水質を検査するためのものであり、供給経路１０から分岐する、原水の一部を水質検査用の試料として採取するためのサンプリング経路１２０を有している。サンプリング経路１２０は複数に分岐しており、各分岐路は、それぞれ、原水の電気伝導率を測定するための電気伝導率センサ１２１、原水のｐＨを測定するためのｐＨセンサ１２２、原水のＭアルカリ度を測定するためのＭアルカリ度センサ１２３および原水のシリカ濃度を測定するためのシリカセンサ１２４を有している。電気伝導率センサ１２１、ｐＨセンサ１２２、Ｍアルカリ度センサ１２３およびシリカセンサ１２４としては、水質検査用において用いられる各種のものを使用することができる。

【0018】

逆浸透膜装置２０は、供給経路１０からの原水をろ過処理するためのものであり、逆浸透膜モジュール２１と加圧ポンプ２２とを主に備えている。

【0019】

逆浸透膜モジュール２１は、単一または複数の逆浸透膜エレメント（図示せず）を備え、逆浸透膜エレメントの二次側に連絡する送水路２１０と、逆浸透膜エレメントの一次側出口に連絡する排水路２１１とを有している。供給経路１０は、逆浸透膜エレメントの一次側入口に連絡している。逆浸透膜エレメントを形成する逆浸透膜は、原水に含まれる分子量が数十程度の微細な夾雑成分の透過を阻止可能な膜であり、原水の処理目的によっては夾雑成分の透過阻止率が若干低いナノ濾過膜（ＮＦ膜）であってもよい。

【0020】

送水路２１０は、逆浸透膜モジュール２１において生成した透過水を貯水槽３０へ送水するための経路である。一方、排水路２１１は、逆浸透膜モジュール２１において生成した濃縮水を逆浸透膜モジュール２１から排出するための経路であり、逆浸透膜モジュール２１側から環流経路２１２と排水制御弁２１３とをこの順に備えている。

【0021】

環流経路２１２は、逆浸透膜モジュール２１からの濃縮水の一部を供給経路１０へ循環させるためのものであり、排水路２１１から分岐し、サンプリング経路１２０と加圧ポンプ２２との間において供給経路１０に連絡している。

【0022】

加圧ポンプ２２は、供給経路１０からの原水を加圧して逆浸透膜モジュール２１へ供給可能なものである。供給経路１０からの原水は、この加圧ポンプ２２により逆浸透膜での浸透圧以上に加圧された状態で逆浸透膜モジュール２１へ供給されることで逆浸透膜エレメントにおいて逆浸透し、一部が逆浸透膜エレメントを透過する。これにより、原水は、逆浸透膜エレメントにおいて、夾雑成分が除去された透過水と、夾雑成分濃度が高まった濃縮水とに分離される。

【0023】

貯水槽３０は、逆浸透膜装置２０から送水路２１０へ送水された透過水を貯留するためのものであり、貯留した透過水を電気脱イオン装置４０へ供給するための供給路３１を有している。供給路３１は、貯水槽３０側から順に、貯水槽３０に貯留された透過水を電気脱イオン装置４０へ送水するための送水ポンプ３２と、第２水質検査装置３３とを有している。

【0024】

第２水質検査装置３３は、貯水槽３０から電気脱イオン装置４０へ流れる透過水の水質を検査するためのものであり、供給路３１から分岐する、透過水の一部を水質検査用の試料として採取するためのサンプリング経路３３０を有している。サンプリング経路３３０は複数に分岐しており、各分岐路は、それぞれ、透過水の電気伝導率を測定するための電気伝導率センサ３３１、透過水のｐＨを測定するためのｐＨセンサ３３２、透過水のＭアルカリ度を測定するためのＭアルカリ度センサ３３３、透過水のシリカ濃度を測定するためのシリカセンサ３３４および透過水の温度を測定するための温度センサ３３５を有している。電気伝導率センサ３３１、ｐＨセンサ３３２、Ｍアルカリ度センサ３３３、シリカセンサ３３４および温度センサ３３５としては、水質検査用において用いられる各種のものを使用することができる。

【0025】

電気脱イオン装置４０は、透過水に残留するイオンを除去するためのものであり、図２に示すように、一対の陽極４０１および陰極４０２の間に、複数の陰イオン交換膜４０３および陽イオン交換膜４０４を交互に配置している。陰イオン交換膜４０３および陽イオン交換膜４０４の間隔は、ガスケットやスペーサ等を介在させることにより、所定間隔に保たれている。このような膜の配置により、陽極４０１側および陰極４０２側には、それぞれ陽極室４０５および陰極室４０６が形成され、その間に脱塩室４０７および濃縮室４０８が交互に形成される。なお、図２では、模式的に陽イオン交換膜および陰イオン交換膜を２対とし、脱塩室が２室、濃縮室が１室となるよう形成した場合を示している。より多量の透過水を処理する場合には、より多数の陽イオン交換膜および陰イオン交換膜を配置することで、さらに多数の脱塩室および濃縮室を形成することができる。すなわち、より多数のＮ対の陽イオン交換膜および陰イオン交換膜を配置した場合、Ｎ室の脱塩室と、Ｎ−１室の濃縮室とを形成することができる。

【0026】

ここで用いられる陽イオン交換膜４０４は、陰イオンの透過を阻止可能でありかつ陽イオンを透過可能なものである。また、陰イオン交換膜４０３は、陽イオンの透過を阻止可能でありかつ陰イオンを透過可能なものである。

【0027】

また、各脱塩室４０７には、それぞれ、イオン交換体４０９が充填されている。イオン交換体４０９は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを混床としたものである。イオン交換体４０９は、樹脂ビーズに限らず繊維状のものを用いることもできる。なお、イオン交換体４０９は、通常、脱塩室４０７のみに充填されていればよいが、脱塩室４０７に加えて濃縮室４０８に充填されていてもよい。イオン交換体４０９は、水中イオンの移動媒体、すなわち導電体として機能するため、脱塩室４０７および濃縮室４０８の両方にイオン交換体４０９が充填されている場合、通電時における電極間の電気抵抗が減少し、消費電力を節減することができる。

【0028】

電気脱イオン装置４０において、送水路３１の端部は複数本に分岐しており、各分岐路のそれぞれが陽極室４０５、陰極室４０６、脱塩室４０７および濃縮室４０８へ個別に連絡している。

【0029】

また、各脱塩室４０７からは、それぞれを通過した処理水を送水するための水路が延びており、両水路は合流して単一の第１取出水路４２０を形成している。この第１取出水路４２０は、給水経路４３０と第１循環経路４４０とが連絡した第１切換弁４５０に連絡している。給水経路４３０は、処理水を一時的に貯留するためのタンクや、処理水を利用する各種装置（例えば、半導体製造装置、医薬品製造装置または蒸気ボイラ装置等）などの需要部へ処理水を供給するためのものであり、このような需要部に連絡している。第１循環経路４４０は、処理水を貯水槽３０へ循環するための経路である。第１切換弁４５０は、給水経路４３０および第１循環経路４４０のうちのいずれか一方を選択して第１取出水路４２０と連絡させるためのものであり、その選択によって処理水の流路を給水経路４３０または第１循環経路４４０に切換え可能である。

【0030】

一方、濃縮室４０８、陽極室４０５および陰極室４０６からは、それぞれにおいて生成した濃縮水および電極水を排水するための水路が延びており、これらの水路は合流して単一の第２取出水路４６０を形成している。この第２取出水路４６０は、第２循環経路４６１と第３循環経路４６２とが連絡した第２切換弁４７０に連絡している。第２循環経路４６１は、供給経路１０において、サンプリング経路１２０の下流側に連絡している。第３循環経路４６２は、第１循環経路４４０に連絡している。

【0031】

さらに、電気脱イオン装置４０は、図示しない電源装置を備えている。この電源装置は、陽極４０１と陰極４０２との間に直流電圧を印加するためのものである。

【0032】

制御装置５０は、水処理装置１の動作を制御するためのものであり、動作を統括する中央制御装置、水処理装置１の動作プログラムや各種のデータを記憶する記憶装置および情報の入出力装置（いずれも図示せず）を備えた電子情報処理組織である。入出力装置の入力部は、第１水質検査装置１２が連絡しており、電気伝導率センサ１２１、ｐＨセンサ１２２、Ｍアルカリ度センサ１２３およびシリカセンサ１２４の各センサでの測定データを受信可能である。また、入力部は、第２水質検査装置３３が連絡しており、電気伝導率センサ３３１、ｐＨセンサ３３２、Ｍアルカリ度センサ３３３、シリカセンサ３３４および温度センサ３３５の各センサでの測定データを受信可能である。さらに、入力部には、水処理装置１の動作において必要な各種のデータや指令等を手動で入力するための操作盤５１などが連絡している。一方、入出力装置の出力側は、給水制御弁１１、加圧ポンプ２２、排水制御弁２１３、送水ポンプ３２、第１切換弁４５０、第２切換弁４７０、電気脱イオン装置４０の電源装置並びに第１水質検査装置１２および第２水質検査装置３３での測定データやその他の情報を表示したり、所要の情報の手動入力を案内したりするための表示装置５２が連絡しており、これらの各部に対して所要の動作信号を発信可能である。

【0033】

次に、上述の水処理装置１の動作を説明する。水処理装置１による原水の水処理動作中において、第１切換弁４５０は、給水経路４３０を選択するよう制御される。また、第２切換弁４７０は、第２循環経路４６１を選択するよう制御される。さらに、電気脱イオン装置４０は、電源装置により陽極４０１と陰極４０２との間に直流電圧が印加される。

【0034】

水処理装置１により処理可能な原水は、通常、工業用水、水道水、地下水（浅井戸水、深井戸水、湧水若しくは伏流水等）または地表水（河川水若しくは湖沼水等）等であり、水源の地質や大気などの影響により、シリカ（ケイ酸およびケイ酸塩等）、各種イオン（ナトリウムイオン、硬度成分（カルシウムイオンおよびマグネシウムイオン）、塩化物イオン、硫酸イオン、炭酸水素イオンおよび炭酸イオン等）および炭酸ガスなどを夾雑成分として含んでいる。

【0035】

水処理装置１において、給水制御弁１１を開放して原水の供給源から供給経路１０へ原水を供給すると、この原水は、加圧ポンプ２２により逆浸透膜モジュール２１での浸透圧以上に加圧されて逆浸透膜モジュール２１へ供給される。逆浸透膜モジュール２１へ加圧されて供給された原水は、一部が逆浸透膜を透過し（すなわち、ろ過され）、夾雑成分が除去された透過水として送水路２１０を流れ、貯水槽３０に貯留される。一方、残余の原水は、逆浸透膜により透過を阻止された夾雑成分の濃度が高まった濃縮水として排水路２１１へ押し流される。排水路２１１へ流れた濃縮水は、一部が環流経路２１２へ流れ、供給経路１０を流れる原水に合流する。また、環流経路２１２へ循環しない残余の濃縮水は、排水制御弁２１３から廃棄される。

【0036】

ここで、逆浸透膜モジュール２１は、供給経路１０からの原水の流量（Ｆ_１）、透過水の流量（Ｆ_２）および排水制御弁２１３から廃棄される濃縮水の流量（Ｆ_３）を制御することで、回収率を調節することができる。ここで、回収率とは、逆浸透膜モジュール２１へ供給される原水の流量（Ｆ_１）に対する透過水の流量（Ｆ_２）の割合（％）（すなわち、Ｆ_２／Ｆ_１×１００）をいう。なお、透過水の流量（Ｆ_２）は、電気脱イオン装置４０に対して安定した純度の透過水を過不足なく供給する観点から、加圧ポンプ２２の回転数を調整することで一定流量に維持することが望ましい。そのため、回収率は、透過水の流量（Ｆ_２）を一定に制御しつつ、排水制御弁２１３から廃棄する濃縮水の流量（Ｆ_３）を制御（すなわち、原水の流量（Ｆ_１）を増減）することで調整することができる。

【0037】

また、排水路２１１から環流経路２１２へ流れる濃縮水の流量は、排水制御弁２１３から廃棄する濃縮水の流量により調整される。

【0038】

貯水槽３０に貯留された透過水は、送水ポンプ３２により供給路３１を通じて電気脱イオン装置４０へ供給される。電気脱イオン装置４０へ供給された透過水は、供給路３１の端部の各分岐路に分流し、脱塩室４０７、濃縮室４０８、陽極室４０５および陰極室４０６のそれぞれへ供給される。ここで、供給路３１から各脱塩室４０７へそれぞれ供給された透過水は、逆浸透膜装置２０において除去されずに残留するイオンがイオン交換体４０９に吸着されて取り除かれた処理水、すなわち精製水となり、第１取出水路４２０を経由して給水経路４３０へ流れ、当該経路が連絡する需要部へ供給される。

【0039】

一方、供給路３１から濃縮室４０８へ供給された透過水は、陽イオン交換膜４０４を介して隣接する脱塩室４０７内のイオン交換体４０９から溶離して陽イオン交換膜４０４を透過した陽イオンと、陰イオン交換膜４０３を介して隣接する脱塩室４０７内のイオン交換体４０９から溶離して陰イオン交換膜４０３を透過した陰イオンとが供給され、イオン濃度が高まった濃縮水となる。また、供給路３１から陽極室４０５へ供給された透過水は、陰イオン交換膜４０３を介して隣接する脱塩室４０７内のイオン交換体４０９から溶離して陰イオン交換膜４０３を透過した陰イオンが供給された電極水となる。さらに、供給路３１から陰極室４０６へ供給された透過水は、陽イオン交換膜４０４を介して隣接する脱塩室４０７内のイオン交換体４０９から溶離して陽イオン交換膜４０４を透過した陽イオンが供給された電極水となる。そして、これらの濃縮水および電極水は、第２取出水路４６０において合流し、第２切換弁４７０から第２循環経路４６１を経由して供給経路１０を流れる原水に合流する。

【0040】

なお、電気脱イオン装置４０において、陽極４０１と陰極４０２との間に印加される直流電圧は、脱塩室４０７内で水分子の解離が起こる限界電流密度以上の電流密度が得られるように設定される。このため、各脱塩室４０７内に充填されたイオン交換体４０９は、水分子の解離によって生じた水素イオンおよび水酸化物イオンにより、吸着した陽イオンおよび陰イオンが溶離して濃縮室４０８または陽極室４０５若しくは陰極室４０６へ移動することになるため、自動的に再生されることになる。

【0041】

このような原水の水処理過程において、制御装置５０は、第１水質検査装置１２の電気伝導率センサ１２１、ｐＨセンサ１２２、Ｍアルカリ度センサ１２３およびシリカセンサ１２４からの測定情報により、逆浸透膜装置２０へ供給される原水の電気伝導率、ｐＨ、Ｍアルカリ度およびシリカ濃度を常時監視するとともに、ｐＨセンサ１２２およびＭアルカリ度センサ１２３からの測定情報に基づいて、原水の炭酸ガス濃度（遊離炭酸濃度）を常時推定する。また、制御装置５０は、第２水質検査装置３３の電気伝導率センサ３３１、ｐＨセンサ３３２、Ｍアルカリ度センサ３３３、シリカセンサ３３４および温度センサ３３５からの測定情報により、貯水槽３０から電気脱イオン装置４０へ供給される透過水の電気伝導率、ｐＨ、Ｍアルカリ度、シリカ濃度および温度を常時監視するとともに、ｐＨセンサ３３２およびＭアルカリ度センサ３３３からの測定情報に基づいて、透過水の炭酸ガス濃度（遊離炭酸濃度）を常時推定する。

【0042】

そして、制御装置５０は、原水または透過水の電気伝導率、炭酸ガス推定濃度およびシリカ濃度のいずれかの数値が所定値以上に上昇したとき（すなわち、原水または透過水の夾雑成分濃度が上昇したとき）、或いは、透過水の温度が所定値以下に低下したとき（すなわち、透過水において、含有イオン濃度が高まるものと予想されるとき）、電気脱イオン装置４０において陽極４０１と陰極４０２との間に印加する直流電圧を通常よりも高める。これにより、電気脱イオン装置４０において、透過水に含まれるイオンの除去能が高まるため、電気脱イオン装置４０の給水経路４３０からは安定的に高純度の精製水が得られる。

【0043】

水処理装置１は、需要部への処理水の供給が不要なとき（例えば、給水経路４３０が連絡するタンクが満水になったとき）、制御装置５０が第１切換弁４５０において第１循環経路４４０を選択するとともに、第２切換弁４７０において第３循環経路４６２を選択する。これにより、需要部への処理水の供給が停止し、脱塩室４０７からの処理水は第１循環経路４４０から貯水槽３０へ流れる。また、濃縮室４０８からの濃縮水並びに陽極室４０５および陰極室４０６からの電極水は、第３循環経路４６２から第１循環経路４４０へ流れ、処理水と合流して貯水槽３０へ流れる。また、需要部への処理水の供給が必要になったとき、制御装置５０は、第１切換弁４５０において給水経路４３０を選択するとともに、第２切換弁４７０において第２循環経路４６１を選択し、処理水の供給を再開する。

【0044】

ここで、需要部への処理水の供給停止中、制御装置５０は、断続的に、陽極４０１および陰極４０２への直流電圧の印加を停止するとともに、送水ポンプ３２を停止するよう制御する。すなわち、制御装置５０は、断続的に、電気脱イオン装置４０の運転を停止するとともに、脱塩室４０７、濃縮室４０８、陽極室４０５および陰極室４０６に対する透過水の供給を停止するよう制御する。これにより、需要部への処理水の供給停止中の水処理装置１は、電力等のエネルギー消費が大幅に抑制される。また、処理水の供給停止中の電気脱イオン装置４０は、貯水槽３０に貯留された透過水を断続的に循環して脱イオン処理することになるため、運転停止中において、各脱塩室４０７内に滞留する処理水のイオン濃度の上昇を抑え、処理水の純度を通常運転時（すなわち、需要部への処理水の供給運転時）のそれに近い状態に維持することができる。したがって、電気脱イオン装置４０は、需要部への処理水の供給再開時において、要求純度の処理水の供給を短時間で再開することができる。

【0045】

なお、需要部への処理水の供給停止中、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２は、例えば、次のような動作で断続的に停止させることができる。

【0046】

＜動作例１＞
処理水の供給停止時に、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２を同時に停止する。そして、第１設定時間Ｔ_１が経過すると、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２を運転する。運転開始から第２設定時間Ｔ_２が経過すると、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２を再度停止する。さらに、運転停止から第１設定時間Ｔ_１が経過すると、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２を再度運転する。以降は、処理水の供給を再開するまで、このような停止および運転の動作を繰り返す。

【0047】

＜動作例２＞
処理水の供給停止時に、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２を同時に停止する。そして、第１設定時間Ｔ_１が経過すると、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２を運転する。運転開始後に脱塩室４０７から流出する処理水の比抵抗が設定値Ｒまで上昇し、かつ設定値Ｒ以上の比抵抗を検出した状態で第２設定時間Ｔ_２が経過すると、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２を再度停止する。さらに、運転停止から第１設定時間Ｔ_１が経過すると、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２を再度運転する。以降は、処理水の供給を再開するまで、このような停止および運転の動作を繰り返す。

【0048】

＜動作例３＞
処理水の供給停止時に、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２の運転を維持し、供給停止から第３設定時間Ｔ_３が経過すると、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２を停止する。運転停止から第４設定時間Ｔ_４が経過すると、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２を運転する。さらに、運転開始から第３設定時間Ｔ_３が経過すると、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２を再度停止する。以降は、処理水の供給を再開するまで、このような運転および停止の動作を繰り返す。

【0049】

＜動作例４＞
処理水の供給停止時に、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２の運転を維持しておき、脱塩室４０７から流出する処理水の比抵抗が設定値Ｒまで上昇し、かつ設定値Ｒ以上の比抵抗を検出した状態で第３設定時間Ｔ_３が経過すると、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２を停止する。運転停止から第４設定時間Ｔ_４が経過すると、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２を運転する。さらに、運転開始後に脱塩室４０７から流出する処理水の比抵抗が設定値Ｒまで上昇し、かつ設定値Ｒ以上の比抵抗を検出した状態で第３設定時間Ｔ_３が経過すると、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２を再度停止する。以降は、処理水の供給を再開するまで、このような運転および停止の動作を繰り返す。

【0050】

なお、上述の動作例において、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２の停止タイミングは、必ずしも完全に同期させる必要はなく、いずれか一方の停止タイミングを他方の停止タイミングよりも遅延させてもよい。この場合、電気脱イオン装置４０での通電を停止した後に、送水ポンプ３２を停止するのが好ましい。電気脱イオン装置４０および送水ポンプ３２の運転タイミングについても同様であり、いずれか一方の運転タイミングを他方の運転タイミングよりも遅延させてもよい。この場合、脱塩室４０７から流出する処理水の流量が規定値に達した後に、電気脱イオン装置４０での通電を開始するのが好ましい。

【0051】

この実施の形態では、原水および透過水の電気伝導率、炭酸ガス推定濃度およびシリカ濃度のいずれかの数値が所定値以上に上昇したとき、或いは、透過水の温度が所定値以下に低下したとき、電気脱イオン装置４０において陽極４０１と陰極４０２との間に印加する直流電圧を通常よりも高めることで精製水の純度を維持しているが、原水または透過水の水質変動状況に応じて他の手段をとることもできる。

【0052】

例えば、原水または透過水の電気伝導率が所定値以上に上昇したとき、或いは、透過水の温度が所定値以下に低下したときは、逆浸透膜装置２０での回収率を下げることにより、精製水の純度を維持することができる。

【0053】

また、原水または透過水の炭酸ガス推定濃度またはシリカ濃度が所定値以上に上昇したときは、それぞれ供給経路１０を流れる原水または供給路３１を流れる透過水へ水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ剤を添加することで原水または透過水に含まれる炭酸ガスまたはシリカのイオン化を促進し、これによって生成したイオンが逆浸透膜装置２０または電気脱イオン装置４０において除去されるようにすることで、精製水の純度を維持することができる。この場合、供給経路１０および供給路３１のいずれかまたは両方に薬剤添加装置を設け、この薬剤添加装置から原水または透過水に対してアルカリ剤を添加する。

【0054】

実施の形態２
図３を参照して、本発明の実施の形態２に係る水処理装置を説明する。図において、実施の形態１に係る水処理装置１と同じ部位には同じ符号を付している。水処理装置２は、実施の形態１の水処理装置１から貯水槽３０を取り除いたもの、すなわち、逆浸透膜装置２０からの送水路２１０に対して電気脱イオン装置４０を直結したものであり、送水路２１０に送水ポンプ２１１を配置したものである。送水路２１０の電気脱イオン装置４０側の端部は複数本に分岐しており、実施の形態１と同じく、各分岐路のそれぞれが陽極室４０５、陰極室４０６、脱塩室４０７および濃縮室４０８へ個別に連絡している。

【0055】

この水処理装置２において、電気脱イオン装置４０からの第１循環経路４４０は、送水路２１０において、送水ポンプ２１１の上流側に連絡している。

【0056】

水処理装置２による原水の水処理動作中において、第１切換弁４５０は、給水経路４３０を選択するよう制御される。また、第２切換弁４７０は、第２循環経路４６１を選択するよう制御される。さらに、電気脱イオン装置４０は、電源装置により陽極４０１と陰極４０２の間に直流電圧が印加される。また、水処理装置２による原水の水処理動作は、逆浸透膜装置２０からの透過水が送水ポンプ２１１により送水路２１０を流れて電気脱イオン装置４０へ直接に供給される点を除き、実施の形態１の水処理装置１と同じである。

【0057】

水処理装置２は、需要部への処理水の供給が不要になったとき（例えば、給水経路４３０が連絡するタンクが満水になったとき）、制御装置５０が第１切換弁４５０において第１循環経路４４０を選択するとともに、第２切換弁４７０において第３循環経路４６２を選択する。これにより、需要部への処理水の供給が停止し、脱塩室４０７からの処理水は第１循環経路４４０から送水路２１０へ流れる。また、濃縮室４０８からの濃縮水並びに陽極室４０５および陰極室４０６からの電極水は、第３循環経路４６２から第１循環経路４４０へ流れ、処理水と合流して送水路２１０へ流れる。また、需要部への処理水の供給が必要になったとき、制御装置５０は、第１切換弁４５０において給水経路４３０を選択するとともに、第２切換弁４７０において第２循環経路４６１を選択し、処理水の供給を再開する。

【0058】

ここで、需要部への処理水の供給停止中、制御装置５０は、断続的に、陽極４０１および陰極４０２への直流電圧の印加を停止するとともに、送水ポンプ２１１を停止するよう制御する。すなわち、制御装置５０は、断続的に、電気脱イオン装置４０を停止するとともに、脱塩室４０７、濃縮室４０８、陽極室４０５および陰極室４０６に対する透過水の供給を停止するよう制御する。これにより、需要部への処理水の供給停止中の水処理装置２は、電力等のエネルギー消費が大幅に抑制される。また、処理水の供給停止中の電気脱イオン装置４０は、逆浸透膜装置２０からの透過水を断続的に循環して脱イオン処理することになるため、運転停止中において、各脱塩室４０７内に滞留する処理水のイオン濃度の上昇を抑え、処理水の純度を通常運転時（すなわち、需要部への処理水の供給運転時）のそれに近い状態に維持することができる。したがって、電気脱イオン装置４０は、需要部への処理水の供給再開時において、要求純度の処理水の供給を短時間で再開することができる。

【0059】

なお、需要部への処理水の供給停止中、電気脱イオン装置４０および送水ポンプ２１１は、例えば、実施の形態１で説明した動作例に従って停止することができる。

【0060】

この実施の形態の水処理装置２では、送水路２１０に設けた送水ポンプ２１１を省略して逆浸透膜装置２０と電気脱イオン装置４０とを直結し、加圧ポンプ２２を逆浸透膜装置２０からの透過水を電気脱イオン装置４０へ送水するための送水ポンプとして兼用することもできる。この場合、第１循環経路４４０を加圧ポンプ２２の上流側の供給経路１０に連絡し、第１循環経路４４０からの循環水を供給経路１０を流れる原水に合流させる。

【0061】

この変形例において、制御装置５０は、第１切換弁４５０が第１循環経路４４０および第３循環経路４６２を選択しているとき（すなわち、需要部への処理水の供給停止中）、断続的に、電気脱イオン装置４０の運転を停止するとともに、加圧ポンプ２２を停止するよう制御する。

【0062】

他の実施の形態
（１）実施の形態１、２では、電気脱イオン装置４０の濃縮室４０８、陽極室４０５および陰極室４０６からの水の全量を供給経路１０を流れる原水に合流させて循環しているが、この水は全部または一部を廃棄することもできる。

【0063】

（２）実施の形態１、２では、逆浸透膜装置２０においてろ過処理された原水を被処理水として電気脱イオン装置４０へ供給し、処理水を製造しているが、電気脱イオン装置４０で処理する被処理水は、逆浸透膜装置２０とは異なる精製装置、例えば、他の形式のろ過装置や２床２塔式イオン交換塔などで精製処理されたものであってもよい。この場合、水処理装置は、実施の形態１、２において逆浸透膜装置２０に替えて異なる精製装置を備えた形態のものであってもよいが、精製装置を分離し、この精製装置で原水を処理することで得られた被処理水を貯水槽等から電気脱イオン装置４０へ供給する形態のものであってもよい。

【符号の説明】

【0064】

１、２ 水処理装置
１０ 供給経路
２０ 逆浸透膜装置
２２ 加圧ポンプ
３２ 送水ポンプ
４０ 電気脱イオン装置
２１０ 送水路
２１１ 送水ポンプ
４３０ 給水経路
４４０ 第１循環経路
４５０ 第１切替弁
５０ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】