特開 2024-53692 ホウ素除去された純水の製造方法、純水製造装置、超純水製造システム

(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】P2024053692

(43)【公開日】2024-04-16

(54)【発明の名称】ホウ素除去された純水の製造方法、純水製造装置、超純水製造システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20230101AFI20240409BHJP

   B01D 61/58 20060101ALI20240409BHJP

   B01D 65/08 20060101ALI20240409BHJP

   B01D 61/04 20060101ALI20240409BHJP

   B01D 61/12 20060101ALI20240409BHJP

   B01D 61/44 20060101ALI20240409BHJP

   B01D 69/00 20060101ALI20240409BHJP

【ＦＩ】

C02F1/44 H

B01D61/58

B01D65/08

B01D61/04

B01D61/12

B01D61/44

B01D69/00

C02F1/44 J

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022160066

(22)【出願日】2022-10-04

(71)【出願人】

【識別番号】000245531

【氏名又は名称】野村マイクロ・サイエンス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100176072

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 功

(72)【発明者】

【氏名】野口 幸男

(72)【発明者】

【氏名】山田 賢吾

【テーマコード（参考）】

4D006

【Ｆターム（参考）】

4D006GA03

4D006GA17

4D006GA32

4D006KA12

4D006KA17

4D006KA31

4D006KA41

4D006KA52

4D006KA53

4D006KA55

4D006KA56

4D006KA63

4D006KB04

4D006KB11

4D006KB17

4D006KB30

4D006KE07R

4D006KE12R

4D006KE14Q

4D006KE14R

4D006KE15R

4D006KE24Q

4D006KE28Q

4D006MA01

4D006MA02

4D006MA03

4D006MC03

4D006MC18

4D006MC54

4D006MC55

4D006PA01

4D006PB02

4D006PB05

4D006PB28

4D006PC02

4D006PC03

4D006PC41

(57)【要約】

【課題】逆浸透膜のスケール閉塞を抑制することで、長期間安定的かつ効率的に純水を製造することのできる純水製造装置及び純水製造方法の提供。
【解決手段】原水を２段以上の逆浸透膜に順に通水してホウ素の除去された純水を得る純水製造方法において、１段の逆浸透膜にアルカリ性の被処理水が通水されるアルカリ処理工程と、他の１段の逆浸透膜に酸性の被処理水が通水される酸処理工程と、が所定の順序で行われ、アルカリ処理工程で第１の逆浸透膜が用いられるとともに、酸処理工程で第２の逆浸透膜が用いられる第１の処理期間と、アルカリ処理工程で第２の逆浸透膜が用いられるとともに、酸処理工程で第１の逆浸透膜が用いられる第２の処理期間と、を第１の逆浸透膜と第２の逆浸透膜を入れ替えることで、所定の間隔で繰り返す方法。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

原水を２段以上の逆浸透膜に順に通水してホウ素の除去された純水を得る純水製造方法において、
前記逆浸透膜のうち１段の逆浸透膜にアルカリ性の被処理水が通水されるアルカリ処理工程と、
前記逆浸透膜のうち他の１段の逆浸透膜に酸性の被処理水が通水される酸処理工程と、が所定の順序で行われ、
アルカリ処理工程で第１の逆浸透膜が用いられるとともに、酸処理工程で第２の逆浸透膜が用いられる第１の処理期間と、
アルカリ処理工程で第２の逆浸透膜が用いられるとともに、酸処理工程で第１の逆浸透膜が用いられる第２の処理期間と、を
第１の逆浸透膜と第２の逆浸透膜を入れ替えることで、所定の間隔で繰り返すことを特徴とする、
純水製造方法。

【請求項2】

前記第１の処理期間において、アルカリ性の被処理水が前記第１の逆浸透膜に通水されてアルカリ処理工程が行われ、前記第１の逆浸透膜の透過水が酸性に調整され、生成した酸性の被処理水が前記第２の逆浸透膜に通水されて前記酸処理工程が行われ、
前記第２の処理期間において、アルカリ性の被処理水が前記第２の逆浸透膜に通水されて、アルカリ処理工程が行われ、前記第２の逆浸透膜の透過水が酸性に調整され、生成した酸性の被処理水が前記第１の逆浸透膜に通水されて前記酸処理工程が行われ、
前記アルカリ性の被処理水のｐＨは９．０以上１１．０以下であり、
前記酸性の被処理水のｐＨは５．０以下である、
請求項１に記載の純水製造方法。

【請求項3】

さらに、前記アルカリ処理工程の前に、
第３の逆浸透膜装置にｐＨ５．０以上７．５以下の原水が通水される工程を有する、請求項２に記載の純水製造方法。

【請求項4】

前記第１の処理期間において、酸性の被処理水が前記第２の逆浸透膜に通水されて前記酸処理工程が行われ、前記第２の逆浸透膜の透過水がアルカリ性に調整され、生成したアルカリ性の被処理水が第１の逆浸透膜に通水されてアルカリ処理工程が行われ、
前記第２の処理期間において、酸性の被処理水が前記第１の逆浸透膜に通水されて前記酸処理工程が行われ、第１の逆浸透膜の透過水がアルカリ性に調整され、生成したアルカリ性の被処理水が前記第２の逆浸透膜に通水されてアルカリ処理工程が行われ、
前記アルカリ性の被処理水のｐＨは９．０以上１１．０以下であり、
前記酸性の被処理水のｐＨは５．０以上６．０以下である、
請求項１に記載の純水製造方法。

【請求項5】

直列に接続された２以上の逆浸透膜装置を有してホウ素の除去された純水を製造する純水製造装置であって、
原水を供給する原水供給管と、
第１の逆浸透膜装置と、第２の逆浸透膜装置と、
被処理水をアルカリ性又は酸性に調整する第１の調整機構と、
被処理水を酸性とアルカリ性のうち第１の調整機構と異なる液性に調整する第２の調整機構と、
原水を、第１の調整機構、第１の逆浸透膜装置、第２の調整機構、第２の逆浸透膜装置にこの順に通流させる第１の処理経路と、
原水を、第１の調整機構、第２の逆浸透膜装置、第２の調整機構、第１の逆浸透膜装置にこの順に通流させる第２の処理経路と、
第１の処理経路と第２の処理経路とを切替可能な切替機構と、
所定の処理期間経過ごとに、前記切替機構を制御して、第１の処理経路と第２の処理経路とを切り替える制御機構と、
を有することを特徴とする純水製造装置。

【請求項6】

前記第１の調整機構が、原水をアルカリ性に調整するアルカリ調整機構であり、
前記第２の調整機構が、被処理水を酸性に調整する酸調整機構である、
請求項５に記載の純水製造装置。

【請求項7】

前記第１の処理経路は、
原水を第１の逆浸透膜装置の供給側に供給する第１の供給管と、
第１の逆浸透膜装置の透過水を前記第２の調整機構に供給する第２の供給管と、
前記第２の調整機構を経た被処理水を前記第２の逆浸透膜装置の供給側に供給する第３の供給管と、
前記第２の逆浸透膜装置の透過水を後段へ送る第４の供給管と、
前記第１乃至第４の供給管にそれぞれ介装された４つの切替弁と、を有し、前記第１の調整機構は前記第１の供給管の切替弁の上流側に設置されて成り、
前記第２の処理経路は、
原水を第２の逆浸透膜装置の供給側に供給する第５の供給管と、
第２の逆浸透膜装置の透過水を前記第２の調整機構に供給する第６の供給管と、
前記第２の調整機構を経た被処理水を前記第１の逆浸透膜装置の供給側に供給する第７の供給管と、
前記第１の逆浸透膜装置の透過水を後段へ送る第８の供給管と、
前記第５乃至第８の供給管にそれぞれ介装された４つの切替弁と、
を有し、前記第１の調整機構は前記第６の供給管の切替弁の上流側に設置されて成り、
前記制御機構は、８つの前記切替弁を制御して第１の処理経路と第２の処理経路とを切り替える、請求項５又は６に記載の純水製造装置。

【請求項8】

前記第１の調整機構が、原水を弱酸性に調整する酸調整機構であり、
前記第２の調整機構が、被処理水をアルカリ性に調整するアルカリ調整機構である、
請求項５に記載の純水製造装置。

【請求項9】

一次純水システムと二次純水システムをこの順に備える超純水製造システムであって、
前記一次純水システムは、請求項５又は６に記載の純水製造装置と、その後段に、紫外線酸化装置と、電気式脱イオン装置とを備え、
前記二次純水システムは、紫外線酸化装置、非再生式ポリッシャー、膜脱気装置及び限外ろ過装置をこの順に備え、
ホウ素濃度が０．１μｇ／Ｌ以下の超純水を製造する
超純水製造システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ホウ素の除去された純水の製造方法、純水製造装置、及びこれを用いた超純水製造システムに関する。

【背景技術】

【0002】

ホウ素を含有する原水を処理して純水を製造する方法として、原水にアルカリを添加してｐＨを９．２以上に調整したのち、逆浸透膜処理を行う純水製造方法が知られている。この方法では、ホウ素の除去された透過水に酸を添加し、さらに逆浸透膜処理することで、処理水の比抵抗を高めることも行われている（例えば、特許文献１、２を参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１－１２８９２１号

【特許文献2】特開平１１－１２８９２２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

水のｐＨを１０以上に高めることでホウ素除去率は向上するものの、ｐＨが高くなるほど、逆浸透膜において、カルシウムやマグネシウムなどの硬度によるスケール閉塞が起こりやすくなる。このため、従来のホウ素を除去する純水の製造方法では、前段に硬度除去機構や、脱炭酸機能の高い脱気装置を設けることで、スケール閉塞の抑制が図られている。これに対し、逆浸透膜の供給水のｐＨを５以下に調整すると、硬度スケールの生成は抑制されるものの、シリカスケールが発生しやすくなる。

【0005】

硬度スケール閉塞が生じた場合、例えばｐＨ＝１～３程度の酸系の洗浄剤を逆浸透膜に通液させてスケール洗浄が行われる。シリカスケール閉塞が生じた場合には、例えばｐＨ＝１１．５～１３のアルカリ系の洗浄剤を逆浸透膜に通液させてスケール洗浄が行われる。

【0006】

硬度スケール閉塞及びシリカスケール閉塞いずれの場合も、スケール閉塞を完全に防ぐことは困難であり、原水の水質や運転条件によっては短期運転でのスケール閉塞が起こる。スケール閉塞が進行すると、逆浸透膜の逆洗や洗浄、洗浄設備の設置、膜交換のために装置停止をせざるを得ず、純水製造効率が低下する。そのため、例えば、半年から１年以上の期間で可能な限り逆浸透膜の洗浄を避けて継続運転し、例えば、透過水流量の著しい低下や供給側と透過側の差圧の著しい上昇により、運転の継続が困難になってきたときに洗浄することが多い。しかし、このような運転手法では、運転の継続が困難になってきたときの逆浸透膜表面には、スケール成分の強固な結晶が成長し、かつ、結晶が成長する間に膜表面の物性が変わって劣化してしまう場合がある。

【0007】

このようなハードなスケールが逆浸透膜表面に形成された場合には、高濃度の薬剤による、長時間の洗浄が行われることから、逆浸透膜の薬剤による劣化が進みやすい。また、洗浄を行っても、通水時の結晶成長と同時に生じた膜表面の劣化は回復しないので、洗浄後の逆浸透膜の処理水質悪化は避けられない。

【0008】

これに対し、ハードなスケールを形成させないように、頻繁に洗浄を繰り返すことも可能ではある。しかし、この手法では、頻繁に運転を停止させることとなるだけでなく、洗浄の繰り返しによる排水量が多くなりすぎ、かつ、排水の再利用も困難であるため、実用的ではない。すなわち、逆浸透膜の劣化の抑制や薬剤使用量の低減の観点からも、スケール洗浄及び純水製造装置の停止を行わずに、高い水回収率で純水を製造できる方法が望まれている。

【0009】

本発明は上記した課題を解決するためになされたものであって、逆浸透膜のスケール閉塞を抑制することで、逆浸透膜の洗浄を行わずに、長期間安定的かつ効率的に純水を製造することのできる純水製造装置及び純水製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

実施形態の純水製造方法は、原水を２段以上の逆浸透膜に順に通水してホウ素の除去された純水を得る純水製造方法において、前記逆浸透膜のうち１段の逆浸透膜にアルカリ性の被処理水が通水されるアルカリ処理工程と、前記逆浸透膜のうち他の１段の逆浸透膜に酸性の被処理水が通水される酸処理工程と、が所定の順序で行われ、アルカリ処理工程で第１の逆浸透膜が用いられるとともに、酸処理工程で第２の逆浸透膜が用いられる第１の処理期間と、アルカリ処理工程で第２の逆浸透膜が用いられるとともに、酸処理工程で第１の逆浸透膜が用いられる第２の処理期間と、を第１の逆浸透膜と第２の逆浸透膜を入れ替えることで、所定の間隔で繰り返すことを特徴とする。

【0011】

実施形態の純水製造方法においては、前記第１の処理期間において、アルカリ性の被処理水が前記第１の逆浸透膜に通水されてアルカリ処理工程が行われ、前記第１の逆浸透膜の透過水が酸性に調整され、生成した酸性の被処理水が前記第２の逆浸透膜に通水されて前記酸処理工程が行われ、前記第２の処理期間において、アルカリ性の被処理水が前記第２の逆浸透膜に通水されて、アルカリ処理工程が行われ、前記第２の逆浸透膜の透過水が酸性に調整され、生成した酸性の被処理水が前記第１の逆浸透膜に通水されて前記酸処理工程が行われ、前記アルカリ性の被処理水のｐＨは９．０以上１１．０以下であり、前記酸性の被処理水のｐＨは５．０以下であることが好ましい。

【0012】

実施形態の純水製造方法は、さらに、前記アルカリ処理工程の前に、第３の逆浸透膜装置にｐＨ５．０以上７．５以下の原水が通水される工程を有することが好ましい。

【0013】

実施形態の純水製造方法においては、前記第１の処理期間において、酸性の被処理水が前記第２の逆浸透膜に通水されて前記酸処理工程が行われ、前記第２の逆浸透膜の透過水がアルカリ性に調整され、生成したアルカリ性の被処理水が第１の逆浸透膜に通水されてアルカリ処理工程が行われ、前記第２の処理期間において、酸性の被処理水が前記第１の逆浸透膜に通水されて前記酸処理工程が行われ、第１の逆浸透膜の透過水がアルカリ性に調整され、生成したアルカリ性の被処理水が前記第２の逆浸透膜に通水されてアルカリ処理工程が行われ、前記アルカリ性の被処理水のｐＨは９．０以上１１．０以下であり、
前記酸性の被処理水のｐＨは５．０以上６．０以下であることが好ましい。

【0014】

実施形態の純水製造装置は、直列に接続された２以上の逆浸透膜装置を有してホウ素の除去された純水を製造する純水製造装置であって、原水を供給する原水供給管と、第１の逆浸透膜装置と、第２の逆浸透膜装置と、被処理水をアルカリ性又は酸性に調整する第１の調整機構と、被処理水を酸性とアルカリ性のうち第１の調整機構と異なる液性に調整する第２の調整機構と、原水を、第１の調整機構、第１の逆浸透膜装置、第２の調整機構、第２の逆浸透膜装置にこの順に通流させる第１の処理経路と、原水を、第１の調整機構、第２の逆浸透膜装置、第２の調整機構、第１の逆浸透膜装置にこの順に通流させる第２の処理経路と、第１の処理経路と第２の処理経路とを切替可能な切替機構と、所定の処理期間経過ごとに、前記切替機構を制御して、第１の処理経路と第２の処理経路とを切り替える制御機構と、を有することを特徴とする。

【0015】

実施形態の純水製造装置において、前記第１の調整機構が、原水をアルカリ性に調整するアルカリ調整機構であり、前記第２の調整機構が、被処理水を酸性に調整する酸調整機構であることが好ましい。

【0016】

実施形態の純水製造装置において、前記第１の処理経路は、原水を第１の逆浸透膜装置の供給側に供給する第１の供給管と、第１の逆浸透膜装置の透過水を前記第２の調整機構に供給する第２の供給管と、前記第２の調整機構を経た被処理水を前記第２の逆浸透膜装置の供給側に供給する第３の供給管と、前記第２の逆浸透膜装置の透過水を後段へ送る第４の供給管と、前記第１乃至第４の供給管にそれぞれ介装された４つの切替弁と、を有し、前記第１の調整機構は前記第１の供給管の切替弁の上流側に設置されて成り、前記第２の処理経路は、原水を第２の逆浸透膜装置の供給側に供給する第５の供給管と、第２の逆浸透膜装置の透過水を前記第２の調整機構に供給する第６の供給管と、前記第２の調整機構を経た被処理水を前記第１の逆浸透膜装置の供給側に供給する第７の供給管と、前記第１の逆浸透膜装置の透過水を後段へ送る第８の供給管と、前記第５乃至第８の供給管にそれぞれ介装された４つの切替弁と、を有し、前記第１の調整機構は前記第６の供給管の切替弁の上流側に設置されて成り、前記制御機構は、８つの前記切替弁を制御して第１の処理経路と第２の処理経路とを切り替えることが好ましい。

【0017】

実施形態の純水製造装置において、前記第１の調整機構が、原水を弱酸性に調整する酸調整機構であり、前記第２の調整機構が、被処理水をアルカリ性に調整するアルカリ調整機構であることが好ましい。

【0018】

実施形態の超純水製造システムは、一次純水システムと二次純水システムをこの順に備える超純水製造システムであって、前記一次純水システムは、請求項５又は６に記載の純水製造装置と、その後段に、紫外線酸化装置と、電気式脱イオン装置とを備え、前記二次純水システムは、紫外線酸化装置、非再生式ポリッシャー、膜脱気装置及び限外ろ過装置をこの順に備え、ホウ素濃度が０．１μｇ／Ｌ以下の超純水を製造することを特徴とする。

【0019】

なお、本明細書において「～」の符号は、符号の左の値以上右の値以下の数値範囲を表す。

【発明の効果】

【0020】

本発明の純水製造装置及び純水製造方法によれば、逆浸透膜のスケール閉塞を長期に亘って抑制することで、逆浸透膜の洗浄を行わずに長期間安定的かつ効率的に純水を製造することができる。
本発明の純水製造システムによれば、超純水製造システムの前段側に備えられる逆浸透膜のスケール閉塞を長期に亘って抑制することで、逆浸透膜の洗浄を行わずに長期間安定的かつ効率的に超純水を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１の実施形態の純水製造方法を概略的に示すブロック図である。

【図2】第２の実施形態の純水製造方法を概略的に示すブロック図である。

【図3】第３の実施形態の純水製造装置を模式的に示すブロック図である。

【図4】第３の実施形態の第１の変形例の純水製造装置を模式的に示すブロック図である。

【図5】第４の実施形態の純水製造装置を模式的に示すブロック図である。

【図6】第４の実施形態の純水製造装置における第１の処理経路を説明する図である。

【図7】第４の実施形態の純水製造装置における第２の処理経路を説明する図である。

【図8】四方弁を使用した場合の第１の処理期間の処理経路を模式的に表す図である。

【図9】四方弁を使用した場合の第２の処理期間の処理経路を模式的に表す図である。

【図10】第４の実施形態の純水製造装置の第１の変形例の純水製造装置を模式的に示すブロック図である。

【図11】四方弁を使用した場合の第４の逆浸透膜装置の配置を模式的に表す図である。

【図12】実施形態の超純水製造システムの構成を概略的に示すブロック図である。

【図13】逆浸透膜装置の被処理水のｐＨと、ホウ素の除去率及び処理水の抵抗率の関係を表すグラフである。

【図14】逆浸透膜装置の被処理水のｐＨと、処理水の抵抗率の関係を表すグラフである。

【図15】逆浸透膜装置の被処理水のｐＨを９、１０．５、１１に調整したときの通水時間と透過水流量の変化を表すグラフである。

【図16】逆浸透膜装置の被処理水のｐＨを３、４、６に調整して処理を開始した直後の透過水流量の変化を表すグラフである。

【図17】９０日ごとに２段の前後の逆浸透膜装置が入れ替わるようにしたときの処理水流量の変化を表すグラフである。

【図18】図１７に示される運転条件下での、２段目及び３段目の逆浸透膜装置の透過水質の変化を表すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態の純水製造方法は、半導体製造などの電子産業や、医薬用水に用いられる純水を製造する方法である。実施形態の純水製造方法は、原水を２段以上の逆浸透膜に順に通水してホウ素の除去された純水を製造する方法であり、１段の逆浸透膜にアルカリ性の被処理水が通水されるアルカリ処理工程と、他の１段の逆浸透膜に酸性の被処理水が通水される酸処理工程とを有している。このアルカリ処理工程と、酸処理工程は所定の順序で行われ、アルカリ処理工程後に酸処理工程を行ってもよいし、酸処理工程後にアルカリ処理工程を行ってもよい。本実施形態の純水製造方法においては、アルカリ処理工程で第１の逆浸透膜が用いられるとともに、酸処理工程で第２の逆浸透膜が用いられる第１の処理期間と、アルカリ処理工程で第２の逆浸透膜が用いられるとともに、酸処理工程で第１の逆浸透膜が用いられる第２の処理期間と、を第１の逆浸透膜と第２の逆浸透膜を入れ替えることで、所定の間隔で繰り返すことを特徴としている。第１の処理期間と第２の処理期間におけるアルカリ処理工程と酸処理工程の順序は同一とされる。この方法について具体例を用いて以下に詳細に説明する。

【0023】

図１は、第１の実施形態の純水製造方法を概略的に示すブロック図である。図１に示されるように、第１の実施形態の純水製造方法は、原水を逆浸透膜処理して硬度成分を除去する工程１０１と、硬度成分の除去された被処理水をアルカリ性に調整したのち逆浸透膜処理してホウ素を除去する工程１０２と、ホウ素の除去された被処理水を酸性に調整したのち逆浸透膜処理してイオン成分を除去する工程１０３とを有している。

【0024】

図１に示される第１の実施形態の純水製造方法において、工程１０２はアルカリ処理工程に、工程１０３は酸処理工程に、それぞれ該当する。工程１０２におけるアルカリ性の被処理水のｐＨは、ホウ素の除去率を向上させる点で、９．０以上１１．０以下、より好ましくは９．２以上１０．５以下である。工程１０３における酸性の被処理水のｐＨは、イオン成分の除去率を向上させる点で、５．０以下であることが好ましく、４．５以下であることがより好ましく、２．０以上であることが好ましく、３．０以上であることがより好ましい。なお、工程１０２と工程１０３の間及び工程２０２と工程２０３の間、あるいは両工程の後に、イオン成分を除去する目的で、さらに１段以上の逆浸透膜に通水する工程を備えていてもよい。各逆浸透膜の間には、必要に応じて、ブースターポンプや脱気装置、タンクを設置してもよい。

【0025】

本実施形態の純水製造方法では、硬度成分を除去する工程１０１、ホウ素を除去する工程１０２、イオン成分を除去する工程１０３をこの順に所定の期間継続したのち、ホウ素を除去する工程１０２で使用された逆浸透膜装置（第１の逆浸透膜装置（第１ＲＯ））と、イオン成分を除去する工程１０３で使用された逆浸透膜装置（第２の逆浸透膜装置（第２ＲＯ））を入れ替えて、第２の逆浸透膜装置でホウ素を除去する工程２０２を行い、第１の逆浸透膜装置を用いてイオン成分を除去する工程２０３を行う。そして、硬度成分を除去する工程１０１、ホウ素を除去する工程１０２、イオン成分を除去する工程１０３をこの順に行う処理期間１００（第１の処理期間）と、硬度成分を除去する工程１０１、ホウ素を除去する工程２０２、イオン成分を除去する工程２０３をこの順に行う処理期間２００（第２の処理期間）を所定の期間ごとに交互に繰り返して行う。第１の逆浸透膜装置と第２の逆浸透膜装置の入れ替えは、被処理水の流路を切替可能にバルブや配管を組み合わせて構成することで実現される。また、流路切替の為の配管を設ける方法に代えて、２つの逆浸透膜ないし逆浸透膜モジュールを抜き出して、互いに位置を入れ替えることでも実現可能である。

【0026】

本実施形態の純水製造方法においては、処理期間１００において、硬度成分は工程１０１において除去されるものの、水質や運転期間によっては逆浸透膜装置の透過水に硬度成分が漏れ出すことがある。第１の逆浸透膜装置では、アルカリ性の被処理水を処理するため、被処理水が硬度成分を含む場合に、硬度スケール閉塞が進行しやすくなる。また、酸性の被処理水を処理する第２の逆浸透膜装置では、シリカによるスケール閉塞が進行しやすくなる。そのため、第１及び第２の逆浸透膜装置のスケール閉塞が水回収率を悪化させる前に、第１の逆浸透膜装置と第２の逆浸透膜装置を入れ替えて処理期間２００を行う。処理期間２００において第１の逆浸透膜装置は、工程２０３において、酸性に調整された被処理水を処理することとなり、その過程で、硬度成分が酸により溶解され、スケール閉塞が改善される。また、シリカによるスケール閉塞が進行した第２の逆浸透膜装置においては、工程２０２において、アルカリ性に調整された被処理水を処理することでシリカスケールがアルカリにより溶解され、スケール閉塞が改善される。処理期間２００においては、工程２０２に供される第２の逆浸透膜装置の硬度スケール閉塞と、工程２０３に供される第１の逆浸透膜装置のシリカスケール閉塞が進行することがあるが、これによる水回収率の低下が生じる前に再度第１の逆浸透膜装置と第２の逆浸透膜装置を入れ替えて、処理期間１００を行うことで、処理期間２００と同様に、第１及び第２の逆浸透膜装置のスケール閉塞が改善される。これにより、長期に亘って第１及び第２の逆浸透膜装置におけるスケール閉塞の進行を抑制できるので、長期間安定的かつ効率的に純水を製造することができる。さらに、工程１０２（工程２０２）及び工程１０３（工程２０３）で使用される酸及びアルカリ条件は、一般のスケール洗浄に用いられる薬剤よりも温和な酸・アルカリ条件であるため、逆浸透膜の劣化も抑制することができ、その結果、高水質の純水を長期間安定的に製造することができる。

【0027】

図２は、第２の実施形態の純水製造方法を概略的に示すブロック図である。図２に示されるように、第２の実施形態の純水製造方法は、原水を弱酸性に調整したのち逆浸透膜処理して硬度成分を除去する工程３０１と、硬度成分の除去された被処理水をアルカリ性に調整したのち逆浸透膜処理してホウ素を除去する工程３０２と、ホウ素の除去された被処理水を酸性に調整したのち逆浸透膜処理してイオン成分を除去する工程３０３とを有している。

【0028】

図２に示される第２の実施形態の純水製造方法において、工程３０２はアルカリ処理工程に、工程３０１は酸処理工程に、それぞれ該当する。工程３０１における酸性の被処理水のｐＨは、硬度成分の除去率を向上させる点で、５以上６以下であることが好ましい。工程３０２におけるアルカリ性の被処理水のｐＨは、ホウ素の除去率を向上させる点で、９．０以上１１．０以下、より好ましくは９．２以上１０．５以下である。なお、工程３０２と工程３０３の間及び工程４０２と工程４０３の間あるいは後に、イオン成分を除去する目的で、さらに１段以上の逆浸透膜に通水する工程を備えていてもよい。各逆浸透膜の間には、必要に応じブースターポンプや、脱気装置、タンクが設置されていてもよい。

【0029】

本実施形態の純水製造方法では、硬度成分を除去する工程３０１、ホウ素を除去する工程３０２、イオン成分を除去する工程３０３をこの順に所定の期間継続したのち、硬度成分を除去する工程３０１で使用された逆浸透膜装置（第３の逆浸透膜装置（第３ＲＯ））と、ホウ素を除去する工程３０２で使用された逆浸透膜装置（第１の逆浸透膜装置）を入れ替えて、第１の逆浸透膜装置を用いて硬度成分を除去する工程４０１を行い、第３の逆浸透膜装置でホウ素を除去する工程４０２を行う。そして、硬度成分を除去する工程３０１、ホウ素を除去する工程３０２、イオン成分を除去する工程３０３をこの順に行う処理期間３００（第１の処理期間）と、硬度成分を除去する工程４０１、ホウ素を除去する工程４０２、カチオン成分を除去する工程３０３をこの順に行う処理期間４００（第２の処理期間）を所定の期間ごとに交互に繰り返して行う。第１の逆浸透膜装置と第３の逆浸透膜装置の入れ替えは、被処理水の流路を切替可能にバルブや配管を組み合わせて構成することで実現される。この際、流路切替の為の配管を設ける方法に代えて、２つの逆浸透膜ないし逆浸透膜モジュールを抜き出して、互いに位置を替えることでも実現可能である。

【0030】

本実施形態の純水製造方法においては、処理期間３００において、硬度成分は工程３０１において除去されるものの、水質や運転期間によっては第３の逆浸透膜装置の透過水に硬度成分が漏れ出し、後段の第１の逆浸透膜装置のスケール閉塞が進行することがある。また、弱酸性の被処理水を処理する第３の逆浸透膜装置では、シリカによるスケール閉塞が進行しやすくなる。そのため、第１及び第３の逆浸透膜装置のスケール閉塞が水回収率を悪化させる前に、第１の逆浸透膜装置と第３の逆浸透膜装置を入れ替えて処理期間４００を行う。処理期間４００において第１の逆浸透膜装置は、工程４０１において弱酸性に調整された被処理水を処理することとなり、その過程で、硬度スケールが酸により溶解され、スケール閉塞が改善される。また、シリカによるスケール閉塞が進行した第３の逆浸透膜装置は、工程４０２において、アルカリ性に調整された被処理水を処理することでシリカスケールがアルカリにより溶解され、スケール閉塞が改善される。処理期間４００においては、工程４０２に供される第３の逆浸透膜装置の硬度スケール閉塞と、工程４０１に供される第１の逆浸透膜装置のシリカスケール閉塞が進行することがあるが、これによる水回収率の低下が生じる前に再度第１の逆浸透膜装置と第３の逆浸透膜装置を入れ替えて、処理期間３００を行うことで、処理期間４００と同様に、第１及び第３の逆浸透膜装置のスケール閉塞が改善される。これにより、長期に亘って第１及び第３の逆浸透膜装置１１、１２におけるスケール閉塞の進行を抑制できるので、長期間安定的かつ効率的に純水を製造することができる。さらに、工程３０１（工程４０１）及び工程３０２（工程４０２）で使用される酸及びアルカリ条件は、一般のスケール洗浄に用いられる薬剤よりも温和な酸・アルカリ条件であるため、逆浸透膜の劣化も抑制することができ、その結果、高水質の純水を長期間安定的に製造することができる。

【0031】

なお、スケール成分は具体的には、主に水に不溶性の、炭酸カルシウム、フッ化カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウムなどのカルシウム（Ｃａ）化合物、炭酸マグネシウム、フッ化マグネシウム、水酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、リン酸マグネシウムなどのマグネシウム（Ｍｇ）化合物などの硬度成分のほか、シリカ、アルミニウムなどであり、スケール閉塞とは、これらスケール成分が膜表面に付着して、膜の一部または全部を閉塞させることで透過水量が減少する現象をいう。また、硬度成分によるスケール閉塞は、アルカリ性の条件下で生じやすく、シリカによるスケール閉塞は酸性条件下で生じやすい。

【0032】

第１の実施形態及び第２の実施形態における、逆浸透膜装置の入れ替えのタイミングは、例えば、最下流の処理水流量を測定し、処理水流量が初期から所定の割合まで低下したときに行うことができる。水回収率を考慮して予め、最下流の処理水流量が初期から所定の割合まで低下するまでの期間を算出して、当該期間ごとに入れ替えを行ってもよい。また、各々の逆浸透膜装置の供給水圧と透過水圧を測定し、これらの差が所定の値になったときに行ってもよいし、水回収率を考慮して予め、逆浸透膜装置の供給水圧と透過水圧の差が所定の値になる期間を算出して、当該期間ごとに入れ替えを行ってもよい。また、膜の不可逆的な劣化が生じる差圧を予備実験で求めておき、その差圧になる前に切り替えてもよい。

【0033】

次に、図３を参照して、第１の実施形態の純水製造方法を実現する純水製造装置について説明する。図３は、第３の実施形態の純水製造装置１を模式的に示すブロック図である。第３の実施形態の純水製造装置１は、直列に接続された２基の逆浸透膜装置（逆浸透膜装置１１と逆浸透膜装置１２）を有している。純水製造装置１はさらに、逆浸透膜装置１１の供給側に接続されて、逆浸透膜装置１１に被処理水を供給するための供給管１３と、供給管１３の経路に設けられ、逆浸透膜装置１１の被処理水をアルカリ性に調整するアルカリ調整機構１４とを備えている。純水製造装置１はさらに、逆浸透膜装置１１の透過側と逆浸透膜装置１２の供給側を接続し、逆浸透膜装置１１の透過水を逆浸透膜装置１２の供給側に供給するための供給管１５と、供給管１５の経路に設けられ、逆浸透膜装置１２の被処理水を酸性に調整する酸調整機構１６を備えている。逆浸透膜装置１２の透過側には供給管１７が接続されており、供給管１７を介して純水製造装置１で製造された純水が後段に送られるようになっている。

【0034】

逆浸透膜装置１１、１２は、例えば、ケーシング内に、逆浸透膜と、逆浸透膜に被処理水を通水するための流路材とを収容して構成された逆浸透膜モジュールを１又は複数備えて成る。逆浸透膜としては、例えば、酢酸セルロース、脂肪族ポリアミド系若しくは芳香族ポリアミド系又はこれらの複合系からなる各種有機高分子膜或いはセラミック膜等を使用することができる。逆浸透膜の形状は、中空糸状、スパイラル状、平板状、チューブ状等である。本実施形態の逆浸透膜は、耐圧性を高くして処理効率を向上させる点から、スパイラル状であることが好ましい。また、逆浸透膜装置１１、１２は、超低圧型、低圧型、中圧型又は高圧型の逆浸透膜装置であり、２つの逆浸透膜装置は同一の型である。例えば、逆浸透膜装置１１が超低圧型である場合には逆浸透膜装置１２も超低圧型、逆浸透膜装置１１が低圧型である場合には逆浸透膜装置１２も低圧型、逆浸透膜装置１１が中圧型である場合には逆浸透膜装置１２も中圧型、逆浸透膜装置１１が高圧型である場合には、逆浸透膜装置１２も高圧型である。

【0035】

アルカリ調整機構１４及び酸調整機構１６、２１は、例えば、酸調整剤又はアルカリ調整剤を貯留するタンクと、当該タンク内の薬剤を所定量で計量して、各供給管内に添加する薬注ポンプからなる。

【0036】

供給管１３の、アルカリ調整機構１４の下流側の分岐点Ｂ１１には、供給管１８が接続されている。分岐点Ｂ１１の下流には、他の分岐点Ｂ１４が位置している。供給管１８の、分岐Ｂ１１との接続部の反対側は、供給管１５の酸調整機構１６より下流側に位置する分岐点Ｂ１２において、供給管１５に接続されている。アルカリ調整機構１４によってアルカリ性に調整された被処理水は、分岐点Ｂ１１を経て供給管１８を介して逆浸透膜装置１２の供給側へ供給される。

【0037】

供給管１７の経路に位置する分岐点Ｂ１３には、供給管１９が接続されている。供給管１９の、分岐点１３との接続部の反対側の端部は、分岐点Ｂ１４において供給管１３に接続されている。逆浸透膜装置１２の透過水は、供給管１７から分岐点Ｂ１３を経て、供給管１９を通流し、分岐点Ｂ１４から供給管１３の下流側の経路を介して逆浸透膜装置１１の供給側に供給される。供給管１９の経路には、逆浸透膜装置１２の透過水を酸性に調整する酸調整機構２１が設けられている。逆浸透膜装置１１の透過側の供給管１５の分岐点Ｂ１５には供給管２０が接続されており、供給管２０を介して純水製造装置１で製造された純水が後段に送られるようになっている。

【0038】

純水製造装置１において、供給管１３、逆浸透膜装置１１、供給管１５、逆浸透膜装置１２及び供給管１７で構成され、被処理水を逆浸透膜装置１１と逆浸透膜装置１２とでこの順に処理する流路が、第１の処理経路である。また、供給管１３の分岐点Ｂ１１より上流側の経路から、供給管１８、供給管１５の分岐点Ｂ１２の下流側の経路、逆浸透膜装置１２、供給管１７の分岐点Ｂ１３の上流側の経路、供給管１９を経て、さらに、供給管１３の分岐点Ｂ１４の下流側の経路により、被処理水を逆浸透膜装置１２と逆浸透膜装置１１とでこの順に処理する流路が第２の処理経路である。

【0039】

純水製造装置１において、第１の処理経路と第２の処理経路とで切替可能となるように、供給管１３、１５、１７、１９、２０の経路にそれぞれバルブＶ１１～Ｖ１６が介装されている。これらのバルブＶ１１～Ｖ１６が切替機構として機能する。例えば、バルブＶ１１は、供給管１３の経路の、分岐点Ｂ１１と分岐点Ｂ１４の間に、バルブＶ１４は、供給管１８の経路の、分岐点Ｂ１１近傍の下流側に介装されている。バルブＶ１２は、供給管１５の経路の、分岐点Ｂ１２の上流側（逆浸透膜装置１１側）、かつ分岐点１５の下流側（逆浸透膜装置１２側）に、バルブＶ１６は、供給管２０の経路に介装されている。バルブＶ１３は、供給管１７の経路の、分岐点Ｂ１３の下流側に、バルブＶ１５は、供給管１９の経路の分岐点Ｂ１３の下流側かつ、酸調整機構２１の上流側（逆浸透膜装置１２側）に介装されている。バルブＶ１１～Ｖ１６は例えば、開閉可能な開閉バルブであり、制御装置２２が出力する制御信号を受信することで開閉が自動制御される自動開閉バルブであってもよい。また、分岐に設けられた２つのバルブ、例えばバルブＶ１１とバルブＶ１４、バルブＶ１２とバルブＶ１６、バルブＶ１３とバルブＶ１５をそれぞれまとめて、１つの三方弁に代え、同様の切替機能を持たせてもよい。

【0040】

純水製造装置１は、任意に、供給管１３の前段に、ポンプＰ１、逆浸透膜装置２３、タンクＴＫ、ポンプＰ２と、これらを接続して原水をポンプＰ１から逆浸透膜装置２３及びタンクＴＫを経て供給管１３へ送る供給管２４を備えている。供給管２４の最下流側はポンプＰ２を介して供給管１３に接続されている。逆浸透膜装置２３の好ましい構成は逆浸透膜装置１１、１２と同様である。また、逆浸透膜装置２３は、超低圧型、低圧型又は高圧型の逆浸透膜装置であり、逆浸透膜装置１１、１２と同一の型であることが好ましい。ポンプＰ１、Ｐ２は、例えば、吐出圧の調節可能な給水ポンプである。

【0041】

また、逆浸透膜装置１１、１２、２３の供給側及び透過側には、被処理水又は透過水の水圧を測定する水圧計が備えられていてもよい。また、水圧計に加えて、又は水圧計に代えて、被処理水又は透過水の流量を測定する流量計が備えられていてもよい。

【0042】

逆浸透膜装置１１、逆浸透膜装置１２の濃縮側には、濃縮水の排出管２５、２６がそれぞれ接続されている。濃縮水は排出管２５、２６を介して純水製造装置１の系外に排出されるか、逆浸透膜装置２３の前段に戻されて再処理することができる。逆浸透膜装置２３の濃縮側には、濃縮水の排出管２７が接続されており、逆浸透膜装置２３の濃縮水は排出管２７を介して純水製造装置１の系外に排出される。

【0043】

純水製造装置１は、予め入力されたプログラムに従ってバルブＶ１１～Ｖ１６の開閉を制御する制御装置２２を備えている。以下に、制御装置２２を用いた、第１の処理期間と第２の処理期間の切替方法について説明する。

【0044】

先ず、制御装置２２が制御信号を出力して、バルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３を開き、バルブＶ１４、Ｖ１５、Ｖ１６を閉じる。これによって第１の処理経路が開通される。原水が図示しない原水タンクからポンプＰ１によって、逆浸透膜装置２３に供給される。原水は、例えば、市水、井水、工業用水等である。また、原水は、超純水の使用場所で使用され、回収され、その後必要に応じて薬品除去処理等の施された使用済み回収水であってもよい。例えば、原水には、水に不溶性の無機塩を形成してスケール成分を生成し得るイオンとして、カルシウム、マグネシウム等の硬度成分及び溶存炭酸ガスが、炭酸カルシウム換算の合計で１０ｍｇ／Ｌ～３００ｍｇ／Ｌ含まれている。また、原水には、例えば、シリカ（Ｓｉ）が１ｍｇ／Ｌ～５０ｍｇ／Ｌ程度、塩素がＣｌ換算で、０．１ｍｇ／Ｌ～０．６ｍｇ／Ｌ程度、ホウ素が、５μｇ／Ｌ～１００μｇ／Ｌ程度含まれている。原水のｐＨは５～７．５程度である。

【0045】

逆浸透膜装置２３への原水の供給圧は、例えば、０．４ＭＰａ～８．０ＭＰａ、好ましくは０．５ＭＰａ～３．０ＭＰａである。原水が逆浸透膜装置２３において逆浸透膜処理されることで、原水中の硬度成分が除去される（図１の工程１０１）。供給管２４の、逆浸透膜装置２３のより上流側に、酸調整機構を設け、原水を酸性に調整したのちに、逆浸透膜装置２３で処理してもよい。この場合の、酸性に調整された原水のｐＨは、５．０以上６．０以下であることが好ましく、これにより原水中の硬度成分の除去率を向上させることができる。

【0046】

逆浸透膜装置２３の透過水は、一旦、タンクＴＫに貯留される。タンクＴＫに貯留された透過水は、ポンプＰ２によって、第１の処理経路の供給管１３を介して逆浸透膜装置１１に被処理水として供給される。被処理水が供給管１３を通流する過程で、アルカリ調整機構１４により被処理水にアルカリ性調整剤が添加され、これにより被処理水がアルカリ性に調整される。アルカリ調整剤としては、例えば、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液等であり、水酸化ナトリウム水溶液を用いるのが一般的である。また、アルカリ性に調整された透過水のｐＨは、逆浸透膜装置１１におけるホウ素の除去率を向上させるため、９．０以上１１．０以下、より好ましくは９．２以上１０．５以下である。

【0047】

被処理水は逆浸透膜装置１１で処理されて、被処理水中のホウ素のほか、シリカ、炭酸イオン、アニオンが除去される（図１の工程１０２）。ホウ素の除去された逆浸透膜装置１１の透過水の導電率は、例えば、１μＳ／ｃｍ～１５μＳ／ｃｍ、ホウ素濃度は、例えば、０．３ｐｐｂ（μｇ／Ｌ）～１０ｐｐｂ（μｇ／Ｌ）であり、逆浸透膜装置１１におけるホウ素の除去率は５０％～９５％である。ホウ素の除去された逆浸透膜装置１１の透過水は、次いで、第１の処理経路の供給管１５を介して、逆浸透膜装置１２の供給側に被処理水として供給される。被処理水が供給管１５を通流する過程で、酸調整機構１６により被処理水に酸調整剤が添加され、これにより被処理水が酸性に調整される。酸調整剤としては、例えば、塩酸水溶液、硫酸水溶液などであり、硫酸水溶液を用いるのが一般的である。また、酸性に調整された透過水のｐＨは、逆浸透膜装置１２におけるイオン成分の除去率を向上させるため、２．０以上５．０以下であることが好ましく、３．０以上４．５以下であることがより好ましい。

【0048】

被処理水は逆浸透膜装置１２で処理されて、被処理水中のイオン成分が除去される（図１の工程１０３）。逆浸透膜装置１２で除去されるイオン成分は、主に、塩化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、フッ化物イオン、イオン化した重炭酸イオン等のアニオン成分や、ナトリウムイオン、カリウムイオン等のカチオン成分、及びシリカ等の弱電解質である。イオン成分が除去された逆浸透膜装置１２の透過水の比抵抗（抵抗率）は、例えば、０．５ＭΩ・ｃｍ～１０ＭΩ・ｃｍ、ホウ素濃度は、例えば、０．１ｐｐｂ（μｇ／Ｌ）～５ｐｐｂ（μｇ／Ｌ）である。逆浸透膜装置１２の透過水は、供給管１７を介して後段に送られる。逆浸透膜装置１１及び逆浸透膜装置１２の濃縮水は、純水製造装置１の系外に排出されるか、逆浸透膜装置２３の前段側に戻されて再処理される。

【0049】

以上のとおり、第１の処理経路を介して、タンクＴＫ内の被処理水が、逆浸透膜装置１１と逆浸透膜装置１２にこの順に通水して処理される。この処理が行われる所定の期間が第１の処理期間である。第１の処理期間の後、制御装置２２が制御信号を出力して、バルブＶ１１、Ｖ１２及びＶ１３を閉じ、バルブＶ１４、Ｖ１５及びＶ１６を開く。これによって第２の処理経路が開通され、第２の処理期間が開始する。

【0050】

第２の処理期間において、タンクＴＫに貯留された被処理水は、ポンプＰ２によって、第２の処理経路の供給管１３の分岐点Ｂ１１から供給管１８を介して逆浸透膜装置１２に供給される。被処理水が供給管１３を通流する過程で、アルカリ調整機構１４により、被処理水にアルカリ調整剤が添加され、これにより被処理水がアルカリ性に調整される。アルカリ調整剤の種類及び被処理水のｐＨの好ましい態様は、第１の処理期間と同様である。

【0051】

被処理水は逆浸透膜装置１２（図１の工程２０２）で処理されて、第１の処理期間と同様に、被処理水中のホウ素、シリカ、炭酸イオン、アニオンが除去される。ホウ素の除去された逆浸透膜装置１１の透過水の水質は、第１の処理期間と同様である。

【0052】

逆浸透膜装置１２の透過水は、次いで、第２の処理経路の供給管１７の分岐点Ｂ１３から供給管１９、供給管１３の分岐点Ｂ１４の下流側を順に通流して逆浸透膜装置１１の供給側に被処理水として供給される。被処理水が供給管１９を通流する過程で、酸調整機構１６により被処理水に酸調整剤が添加され、これにより被処理水が酸性に調整される。酸調整剤の種類及び被処理水のｐＨの好ましい態様は、第１の処理期間と同様である。

【0053】

被処理水は逆浸透膜装置１１で処理されて、第１の処理期間と同様に、被処理水中のイオン成分が除去される（図１の工程２０３）。イオン成分が除去された逆浸透膜装置１１の透過水の水質も第１の処理期間と同様である。逆浸透膜装置１１の透過水は、供給管１５、分岐点Ｂ１５、供給管２０をこの順に介して後段に送られる。逆浸透膜装置１１及び逆浸透膜装置１２の濃縮水は、純水製造装置１の系外に排出されるか、逆浸透膜装置２３の前段側に戻されて再処理される。

【0054】

以上のとおり、第２の処理期間では、第２の処理経路を介してタンクＴＫ内の被処理水が、逆浸透膜装置１２と逆浸透膜装置１１にこの順に通水されて処理される。第２の処理期間の後、制御装置２２が制御信号を出力して、バルブＶ１１、Ｖ１２及びＶ１３を開き、バルブＶ１４、Ｖ１５及びＶ１６を閉じる。これによって第１の処理経路が開通され、第１の処理期間が再開する。これらを繰り返すことで、第１の処理期間と第２の処理期間が交互に繰り返される。

【0055】

本実施形態の純水製造装置１においては、第１の処理期間において、硬度成分は逆浸透膜装置１１において除去されるものの、水質や運転期間によっては逆浸透膜装置の透過水に硬度成分が漏れ出し、逆浸透膜装置１１のスケール閉塞が進行することがある。また、酸性の被処理水を処理する第２の逆浸透膜装置では、シリカによるスケール閉塞が進行しやすくなる。そのため、逆浸透膜装置１１、１２のスケール閉塞が水回収率を悪化させる前に、逆浸透膜装置１１と逆浸透膜装置１２の順序を入れ替えて第２の処理期間を行う。第２の処理期間において逆浸透膜装置１１は、酸性に調整された被処理水を処理することとなり、その過程で、硬度成分が酸により溶解され、スケール閉塞が改善される。また、シリカによるスケール閉塞が進行した第２の逆浸透膜装置１２においては、アルカリ性に調整された被処理水を処理することでシリカスケールがアルカリにより溶解され、スケール閉塞が改善される。第２の処理期間においては、前段側に配置される逆浸透膜装置１２のスケール閉塞が上記同様進行することがあるが、これによる水回収率の低下が生じる前に再度逆浸透膜装置１１と逆浸透膜装置１２への被処理水の通流順序を入れ替えて、第１の処理期間を行うことで、第２の処理期間と同様に、逆浸透膜装置１１、１２のスケール閉塞が改善される。これにより、長期に亘って逆浸透膜装置１１、１２におけるスケール閉塞の進行を抑制できるので、長期間安定的かつ効率的に純水を製造することができる。さらに、純水製造装置１で使用される酸及びアルカリ条件は、一般のスケール洗浄に用いられる薬剤よりも温和な酸・アルカリ条件であるため、逆浸透膜の劣化も抑制することができ、その結果、高水質の純水を長期間安定的に製造することができる。

【0056】

第１の処理期間と第２の処理期間の切替のタイミングは、次のように決定することができる。第１の切替方法は、最下流の処理水流量を測定し、処理水流量が初期から所定の割合まで低下したときに行う方法である。具体的には、次のようにして行うことができる。配管の最下流側に流量計を接続し、制御装置２２に演算手段を設け、流量計が測定値を演算手段に入力する。流量計の設置個所は、例えば、供給管１７及び供給管２０の末端付近や、供給管１７と第２の逆浸透膜装置１２の供給側との接続部近傍及び供給管２０と第１の逆浸透膜装置の透過側との接続部近傍である。演算手段が通水初期からの流量の低下割合を演算し、演算された流量の低下割合が、予め決定した閾値を超えたときに制御装置２２が切替機構を制御する制御信号を出力してバルブの開閉が行われる。第２の切替方法における切替時の流量低下割合の閾値は、例えば、初期流量を１としたときに、０．０５以上０．５以下の範囲、すなわち、初期流量１００％に対して流量が５０％以上９５％以下の範囲、の所定の値に設定することで、逆浸透膜装置１１、１２のスケール洗浄を行わずに長期間の逆浸透膜処理を継続することができる。切替時の流量低下割合の閾値は、好ましくは、初期流量を１としたときに、０．０５以上０．２以下の範囲、すなわち、初期流量１００％に対して流量が８０％以上９５％以下の範囲、とすることで、膜劣化を抑制して、水質を安定して逆浸透膜処理を継続できる。水回収率を考慮して予め、最下流の処理水流量が初期から所定の割合まで低下する期間を算出して、当該期間ごとに入れ替えを行ってもよい。

【0057】

第２の切替方法は、逆浸透膜装置１１と逆浸透膜装置１２の供給側及び透過側にそれぞれ水圧計を配置し、第１の処理期間では、逆浸透膜装置１１の供給水と逆浸透膜装置１２の透過水の差圧が所定の値になったときに、第２の処理期間では、逆浸透膜装置１２の供給水と逆浸透膜装置１１の透過水の差圧が所定の値になったときに、制御装置によって第１の処理経路と第２の処理経路の切替を行う方法である。この方法も、上述した第１の切替方法と同様に、次のようにして実行することができる。制御装置２２に演算手段を設け、各水圧計が測定値を演算手段に入力し、演算手段が差圧を算出する。演算された差圧が、予め決定した閾値を超えたときに制御装置２２が切替機構を制御する制御信号を出力してバルブの開閉が行われる。第２の切替方法における切替時の差圧の閾値は、例えば、
通水開始初期の通水差圧に対して、１０５％以上２００％以下の範囲の所定の値であることが好ましく、１０５％以上１２５％以下の範囲の所定の値であることが好ましい。これにより、逆浸透膜装置１１、１２のスケール洗浄を行わずに長期間の逆浸透膜処理を継続することができる。なお、通水差圧とは、透過水水圧から、供給水圧と濃縮水圧の平均の値を引いた差の値である。

【0058】

第３の切替方法は、原水水質や、アルカリ調整機構１４によるアルカリ調整剤の添加量、酸調整機構１６、２１による酸調整剤の添加量、逆浸透膜装置１１、１２のスペックと水回収率を考慮して、第１の処理期間及び第２の処理期間の継続時間を決定しておき、この継続時間に応じて制御装置２２が切替機構を制御する方法である。この場合は、次のようにして実施される。制御装置２２に、時間を測定するとともに、予め設定した時間に切替信号を出力するタイマー手段を設ける。タイマー手段が予め設定した時間に切替信号を出力すると、切替信号は制御増値２２に入力される。切替信号の入力によって制御装置２２が制御信号を出力して切替機構（バルブＶ１１～Ｖ１６）を制御する。第１の処理期間及び第２の処理期間の継続時間は、予備実験によりスケール閉塞の進行速度を調べ、これに基づいて決定してもよい。

【0059】

次に、図４を参照して、第３の実施形態の純水製造装置１の第１の変形例である純水製造装置２について説明する。図４は、本変形例の純水製造装置２を模式的に示すブロック図である。純水製造装置２は、直列に接続された２基の逆浸透膜装置（逆浸透膜装置１１と逆浸透膜装置１２）の間に、さらに逆浸透膜装置２８を有している点で、純水製造装置１とは異なっている。図４において、図３と同様の機能を奏する構成には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、図４は、任意の構成も一部省略して示される。

【0060】

逆浸透膜装置２８は、供給管１５の、例えば、分岐点Ｂ１５の上流側（逆浸透膜装置１１側）に介装される。逆浸透膜装置２８の濃縮側には濃縮水排水管２９が備えられており、濃縮水は排出管２９を介して純水製造装置２の系外に排出されるか、逆浸透膜装置２３の前段に戻されて再処理される。逆浸透膜装置２８は超低圧型、低圧型又は高圧型の逆浸透膜装置であり、逆浸透膜装置１１、１２、２３と同一の型であっても、異なる型であってもよい。また、逆浸透膜装置２８の供給側及び透過側には、被処理水又は透過水の水圧を測定する水圧計が備えられていてもよい。また、水圧計に加えて、又は水圧計に代えて、被処理水又は透過水の流量を測定する流量計が備えられていてもよい。

【0061】

純水製造装置２では、第１の処理期間において、第１の処理経路、すなわち、供給管１３、逆浸透膜装置１１、逆浸透膜装置２８、供給管１５、逆浸透膜装置１２にこの順に被処理水が通流されて、処理される。第１の処理期間における、逆浸透膜装置２８の透過水の導電率は、例えば、１μＳ／ｃｍ～１５μＳ／ｃｍ、ホウ素濃度は、例えば、０．１ｐｐｂ（μｇ／Ｌ）～５ｐｐｂ（μｇ／Ｌ）であり、逆浸透膜装置１２の透過水の抵抗率は、例えば、０．５ＭΩ～１０ＭΩ、ホウ素濃度は、例えば、０．１ｐｐｂ（μｇ／Ｌ）～３ｐｐｂ（μｇ／Ｌ）である。このように、逆浸透膜装置２８を備えることで、製造される純水の、ホウ素やシリカの除去率を向上させることができ、純水製造装置２におけるホウ素の除去率は、６０％～９８％を達成することができる。

【0062】

純水製造装置２では、第２の処理期間において、被処理水は、第２の処理経路、すなわち供給管１３の分岐点Ｂ１１の上流側、分岐点Ｂ１１、供給管１８、分岐点Ｂ１２、逆浸透膜装置１２、供給管１７の分岐点Ｂ１３の上流側、供給管１９、供給管１３の分岐点Ｂ１４の下流側、逆浸透膜装置１１、供給管１５、逆浸透膜装置２８、供給管２０にこの順に被処理水が通流されて、処理される。第２の処理期間における、逆浸透膜装置１１の透過水の水質は第１の処理期間と同様である。

【0063】

純水製造装置２においても、上述した純水製造装置１と同様に第１の処理期間と第２の処理期間の切替を繰り返すことで、逆浸透膜装置１１、１２のスケール洗浄を行わずに長期間安定的に純水の製造を継続することができる。

【0064】

また、純水製造装置１の第２の変形例として、逆浸透膜装置２３と逆浸透膜装置１１の通水順序を入れ替える構成としてもよい。この変形例では、前段で逆浸透膜装置２３を使用し、その後段で逆浸透膜装置１１を使用する第１の処理期間と前段で逆浸透膜装置１１を使用し、その後段で逆浸透膜装置２３を使用する第２の処理期間とを繰り返すことができる。この変形例では、上述した実施形態の純水製造装置１と同様に配管及びバルブを設置することで切替機構を設置するとともに、原水を、逆浸透膜装置２３、アルカリ調整機構１４、逆浸透膜装置１１にこの順に通流させる第１の処理経路と、原水を、逆浸透膜装置１１、アルカリ調整機構１４、逆浸透膜装置２３にこの順に通流させる第２の処理経路とを構成する。これにより、制御装置２２が、所定の処理期間経過ごとに、前記切替機構を制御して、第１の処理経路と第２の処理経路とを切り替えて、第１の処理経路を用いる第１の処理期間と、第２の処理経路を用いる第２の処理期間を交互に繰り返すことができる。また、この変形例では、逆浸透膜装置２３は、超低圧型、低圧型又は高圧型の逆浸透膜装置であり、逆浸透膜装置１１と同一の型である。供給管２４の経路の、ポンプＰ１の直後に酸調整機構を設け、被処理水を酸性に調整して第１段目の逆浸透膜装置に供給してもよい。これにより、第１段目の逆浸透膜装置における硬度成分の除去率を向上させることができる。この場合の酸調整剤は上記したものと同様であるが、被処理水はｐＨが５．０～６．０に調整されることが好ましい。

【0065】

本変形例においては、第１の処理期間において、硬度成分は逆浸透膜装置２３において除去されるものの、水質や運転期間によっては逆浸透膜装置２３の透過水に硬度成分が漏れ出し、後段の逆浸透膜装置１１のスケール閉塞が進行することがある。また、弱酸性の被処理水を処理する逆浸透膜装置２３では、シリカによるスケール閉塞が進行しやすくなる。そのため、逆浸透膜装置１１及び逆浸透膜装置２３のスケール閉塞が水回収率を悪化させる前に、逆浸透膜装置１１と逆浸透膜装置２３の通水順序を入れ替えて第２の処理期間を行う。第２の処理期間において逆浸透膜装置１１は、弱酸性に調整された被処理水を処理することとなり、その過程で、硬度スケールが酸により溶解され、スケール閉塞が改善される。また、シリカによるスケール閉塞が進行した逆浸透膜装置２３は、アルカリ性に調整された被処理水を処理することでシリカスケールがアルカリにより溶解され、スケール閉塞が改善される。第２の処理期間においては、アルカリ性の被処理水を処理する逆浸透膜装置２３のシリカスケール閉塞と弱酸性の被処理水を処理する逆浸透膜装置１１の硬度スケール閉塞が進行することがあるが、これによる水回収率の低下が生じる前に再度逆浸透膜装置１１と逆浸透膜装置２３を入れ替えて、第１の処理期間を行うことで、第２の処理期間と同様に、逆浸透膜装置１１、２３のスケール閉塞が改善される。これにより、長期に亘って逆浸透膜装置２３、１１におけるスケール閉塞の進行を抑制できるので、長期間安定的かつ効率的に純水を製造することができる。さらに、本変形例で使用される酸及びアルカリ条件は、一般のスケール洗浄に用いられる薬剤よりも温和な酸・アルカリ条件であるため、逆浸透膜の劣化も抑制することができ、その結果、高水質の純水を長期間安定的に製造することができる。

【0066】

次に、図５を参照して、第４の実施形態の純水製造装置３について説明する。図５は、第４の実施形態の純水製造装置３を模式的に示すブロック図である。図５に示される純水製造装置３は、酸調整機構を一箇所に集約している点で、純水製造装置１とは異なっており、その結果、配管（供給管）及びバルブの設置の態様も異なっている。そのため、主に、純水製造装置３の配管方法について以下に説明する。また、図５において、図３と同様の機能を奏する構成には同一の符号を付して詳細な説明を省略するとともに、図３に示される純水製造装置１と同様の方法及び効果についての説明も一部を省略する。

【0067】

第４の実施形態の純水製造装置３は、第３の実施形態の純水製造装置１と同様に、直列に接続された２基の逆浸透膜装置（逆浸透膜装置１１と逆浸透膜装置１２）を有している。純水製造装置１はさらに、逆浸透膜装置１１の供給側に接続されて、逆浸透膜装置１１に被処理水を供給するための供給管１３と、供給管１３の経路に設けられ、逆浸透膜装置１１の被処理水をアルカリ性に調整するアルカリ調整機構１４とを備えている。供給管１３の、逆浸透膜装置１１の接続点と反対側の端部には、ポンプＰ２が配置され、ポンプＰ２によって被処理水がタンクＴＫから逆浸透膜装置１１へ送られる。供給管１３はその経路に、２か所の分岐点、すなわち上流側より順に、分岐点Ｂ１、Ｂ７を有している。さらに、供給管１３の経路の、分岐点Ｂ１と分岐点Ｂ７の間にバルブＶ３１が介装されている。

【0068】

純水製造装置３はさらに、逆浸透膜装置１１の透過側に接続されて被処理水を後段に送る供給管３５を備えている。供給管３５の経路には、上流側（逆浸透膜装置１１の透過側）から順に、分岐点Ｂ２、Ｂ３、Ｂ６、Ｂ４が位置している。供給管３５の経路の分岐点Ｂ３と分岐点Ｂ６の間には、逆浸透膜装置１２の被処理水を酸性に調整する酸調整機構１６が備えられている。供給管３５の分岐点Ｂ２と分岐点Ｂ３の間にバルブＶ３２が介装され、分岐点Ｂ６とＢ４の間にバルブＶ３３が介装されている。

【0069】

供給管３５の、分岐点Ｂ４には、供給管３６が接続されている。供給管３６の分岐点Ｂ４と反対側の端部は逆浸透膜装置１２の供給側に接続されている。これにより、酸調整機構１６によって酸性に調整された被処理水が供給管３６を介して逆浸透膜装置１２の供給側から供給される。

【0070】

供給管１３の、アルカリ調整機構１４とバルブＶ３１の間の分岐点Ｂ１には、供給管１８が接続されている。アルカリ調整機構１４によってアルカリ性に調整された被処理水は、分岐点Ｂ１を経て供給管１８に送られる。供給管１８は分岐点Ｂ４において供給管３６に接続されており、被処理水は、供給管１３、分岐点Ｂ１、供給管１８、分岐点Ｂ４及び供給管３６を順に経て逆浸透膜装置１２の供給側へ供給される。純水製造装置３はさらに、供給管１７の分岐点Ｂ５と供給管３５の分岐点Ｂ３との間に接続された供給管３７を備えている。供給管３７にはバルブＶ３６が介装されている。純水製造装置３は、供給管３５の分岐点Ｂ６と供給管１３の間に接続された供給管３９を備えている。供給管３９にはバルブＶ３７が介装されている。供給管３７には、分岐点Ｂ５において供給管１７が接続されており、供給管１７を介して純水製造装置１で製造された純水が後段に送られるようになっている。供給管１７の経路には、バルブＶ３４が介装されている。

【0071】

逆浸透膜装置１２の透過水は、供給管１７、分岐点Ｂ５、供給管３７、分岐点Ｂ３、供給管３５を順に経る過程で、供給管３５の経路に設けられた酸調整機構１６によって酸性に調整される。その後、酸性に調整された被処理水は、分岐点Ｂ６、供給管３９、分岐点Ｂ７を経て、供給管１３に通流され、続いて、第１の逆浸透膜装置１１の供給側に供給される。逆浸透膜装置１１の透過側に接続された分岐管３５には、分岐点Ｂ２において、供給管２０が接続されており、供給管２０を介して純水製造装置１で製造された純水が後段に送られるようになっている。供給管２０の経路にはバルブＶ３８が介装されている。

【0072】

バルブＶ３１～Ｖ３８及びポンプＰ１、Ｐ２の好ましい態様は第３の実施形態の純水製造装置１と同様である。

【0073】

純水製造装置３において、供給管１３、逆浸透膜装置１１、供給管３５、供給管３６、逆浸透膜装置１２及び供給管１７で構成され、被処理水を逆浸透膜装置１１と逆浸透膜装置１２とでこの順に処理する流路が、第１の処理経路である。図６に第１の処理経路を実線で示し、被処理水の通流しない経路を破線で示す。また、供給管１３の分岐点Ｂ１より上流側から、供給管１８から分岐点Ｂ４までの経路、供給管３６、逆浸透膜装置１２、逆浸透膜装置１２の透過側から供給管１７の分岐点Ｂ５までの経路、供給管３７、供給管３５の分岐点Ｂ３から分岐点Ｂ６までの経路、供給管３９、供給管１３の分岐点Ｂ７より下流の流路、逆浸透膜装置１１、供給管３５の逆浸透膜装置１１の透過側から分岐点Ｂ２までの経路及び供給管２０からなり、被処理水を逆浸透膜装置１２と逆浸透膜装置１１とでこの順に処理する流路が第２の処理経路である。図７に、第２の処理経路を実線で示し、被処理水の通流しない経路を破線で示す。

【0074】

純水製造装置３では、タンクＴＫに貯留された被処理水は、第１の処理期間において、第１の処理経路に通流され、第２の処理期間において、第２の処理経路に通流される。

【0075】

純水製造装置３は、予め入力されたプログラムに従ってバルブＶ３１～Ｖ３８の開閉を制御する制御装置２２を備えている。以下に、制御装置２２を用いた、第１の処理期間と第２の処理期間の切替方法について説明する。

【0076】

先ず、制御装置２２が、制御信号を出力することで、バルブＶ３１、Ｖ３２、Ｖ３３及びＶ３４を開き、バルブＶ３５、Ｖ３６、Ｖ３７及びＶ３８を閉じる。これによって第１の処理経路が開通され、ポンプＰ２が作動することで第１の処理期間が開始する。第１の処理期間が所定の期間行われた後、制御装置２２が制御信号を出力することで、バルブＶ３１、Ｖ３２、Ｖ３３及びＶ３４を閉じ、バルブＶ３５、Ｖ３６Ｖ３７及びＶ３８を開く。これによって第２の処理経路が開通され、第２の処理期間が開始する。第２の処理期間の後、制御装置２２が制御信号を出力して、バルブＶ３１、Ｖ３２、Ｖ３３及びＶ３４を開き、Ｖ３５、Ｖ３６、Ｖ３７及びＶ３８を閉じる。これによって第１の処理経路が開通され、第１の処理期間が再開する。これらを繰り返すことで、第１の処理期間と第２の処理期間が交互に繰り返される。

【0077】

本実施形態の純水製造装置３においては、第１の処理期間において、硬度成分は逆浸透膜装置２３において除去されるものの、水質や運転期間によっては逆浸透膜装置２３の透過水に硬度成分が漏れ出し、逆浸透膜装置１１のスケール閉塞が進行することがある。また、酸性の被処理水を処理する逆浸透膜装置１２では、シリカによるスケール閉塞が進行しやすくなる。そのため、逆浸透膜装置１１、１２のスケール閉塞が水回収率を悪化させる前に、逆浸透膜装置１１と逆浸透膜装置１２の順序を入れ替えて第２の処理期間を行う。第２の処理期間において逆浸透膜装置１１は、酸性に調整された被処理水を処理することとなり、その過程で、硬度スケールが酸により溶解され、スケール閉塞が改善される。また、シリカによるスケール閉塞が進行した逆浸透膜装置１２は、アルカリ性に調整された被処理水を処理することでシリカスケールがアルカリにより溶解され、スケール閉塞が改善される。第２の処理期間においては、上記同様に逆浸透膜装置１１、１２のスケール閉塞が上記同様進行することがあるが、これによる水回収率の低下が生じる前に再度逆浸透膜装置１１と逆浸透膜装置１２への被処理水の通流順序を入れ替えて、第１の処理期間を行うことで、第２の処理期間と同様に、逆浸透膜装置１１、１２のスケール閉塞が改善される。これにより、長期に亘って逆浸透膜装置１１、１２におけるスケール閉塞の進行を抑制できるので、長期間安定的かつ効率的に純水を製造することができる。さらに、純水製造装置３で使用される酸及びアルカリ条件は、一般のスケール洗浄に用いられる薬剤よりも温和な酸・アルカリ条件であるため、逆浸透膜の劣化も抑制することができ、その結果、高水質の純水を長期間安定的に製造することができる。

【0078】

なお、バルブＶ３１～Ｖ３８のうち、各分岐に設けられた１組の２つのバルブ、例えば、バルブＶ３１とバルブＶ３５、バルブＶ３２とバルブＶ３８、バルブＶ３３とバルブＶ３７、バルブＶ３４とＶ３６をそれぞれまとめて、１つの三方弁に代え、同様の流路切替機能を持たせてもよい。さらに、バルブＶ３１、Ｖ３３、Ｖ３５、Ｖ３７を１つの四方弁にまとめ、Ｖ３２、Ｖ３４、Ｖ３６、Ｖ３８をもう１つの四方弁にまとめて、同様の流路切替機能を持たせてもよい。

【0079】

図８及び図９に、２つの四方弁であるバルブＶ４１とＶ４２を用いた場合の、配管構成の純水製造装置４を模式的に示す。純水製造装置４は、四方弁であるバルブＶ４１とＶ４２と、供給管１３と、逆浸透膜装置１１の供給側に接続された供給管１３１と、逆浸透膜装置１１の透過側に接続された供給管１４１と、逆浸透膜装置１２の供給側に接続された供給管１３２と、逆浸透膜装置１２の透過側に接続された供給管１４２と、バルブＶ４１と、バルブＶ４２とをつなぐ配管１４３と、処理水（透過水）を後段に送る供給管１５０を備えている。純水製造装置４において、供給管１３に、バルブＶ４１を介して、供給管１３１と、供給管１３２と、配管１４３が接続される。配管１４３のバルブＶ４１との接続側と反対側は、バルブＶ４２に接続される。さらに、供給管１５０にバルブＶ４２を介して供給管１４１と、供給管１４２と、配管１４３が接続される。

【0080】

図８は四方弁を使用した場合の第１の処理期間の処理経路を模式的に表す図である。図８に示される通り、第１の処理期間ではバルブＶ４１の流路が、供給管１３と供給管１３１とが接続され、配管１４３と供給管１３２とが接続される方に切り替えられる。バルブＶ４２の流路が、供給管１４１と配管１４３とが接続され、供給管１４２と供給管１５０とが接続される方に切り替えられる。なお、図８において、四方弁を複数の二方弁に変更してもよい。

【0081】

図９は四方弁を使用した場合の第２の処理期間の処理経路を模式的に表す図である。第２の処理期間では図９に示される通り、バルブＶ４１の流路が、供給管１３と供給管１３２が接続され、配管１４３と供給管１３１が接続される方に切り替えられる。バルブＶ４２の流路が、供給管１４１と供給管１５０とが接続され、供給管１４２と配管１４３とが接続される方に切り替えられる。なお、図９において、四方弁を複数の二方弁に変更してもよい。

【0082】

次に、図５に示される純水製造装置３の第１の変形例について、図１０を参照して説明する。図１０は、第１の変形例の純水製造装置５を概略的に表すブロック図である。純水製造装置５は、供給管３５の経路の分岐点Ｂ３の下流側かつ酸調整機構１６より上流側に、逆浸透膜装置４０が介装されて、逆浸透膜装置４０が３段目の逆浸透膜処理を行う点で、図５に示される純水製造装置３と異なっている。その他は純水製造装置３と同様である。そのため、同用の効果を奏する構成には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。

【0083】

純水製造装置５では、第１の処理期間において、逆浸透膜装置１１の透過水が、供給管３５を介して第４の逆浸透膜装置４０の供給側に供給される。アルカリ性の被処理水が逆浸透膜装置４０で処理されることで、ホウ素やシリカがさらに除去され、その後、逆浸透膜装置４０の透過水が酸調整機構１６によって酸性に調整され、分岐点Ｂ６及びＢ４を経て供給管３６に通流される。供給管３６に通流された酸性の被処理水が、逆浸透膜装置１２で処理される。

【0084】

また、純水製造装置５では、第２の処理期間において、逆浸透膜装置１２の透過水が、供給管３７を介して分岐点Ｂ３に送られ、分岐点Ｂ３から供給管３５を介して第４の逆浸透膜装置４０の供給側に供給される。アルカリ性の被処理水が逆浸透膜装置４０で処理されることで、ホウ素やシリカがさらに除去される。その後、逆浸透膜装置４０の透過水が酸調整機構１６によって酸性に調整され、分岐点Ｂ６を経て供給管３９に通流される。供給管３９に通流された酸性の被処理水が、分岐点Ｂ７を経て供給管１３から逆浸透膜装置１１の供給側から供給され、処理される。

【0085】

この純水製造装置５を用いることで、ホウ素濃度がさらに低く、例えば、０．１ｐｐｂ（μｇ／Ｌ）以下の純水を得ることができる。

【0086】

図１１は、図１０に示される純水製造装置５のバルブとして四方弁を使用した場合の純水製造装置６を模式的に表す図である。図１１に示す純水製造装置６においては、逆浸透膜装置４０は、配管１４３の経路に、配管１４３の上流側（バルブＶ４２側）が供給側、配管１４３の下流側（バルブＶ４１側）が透過側となるように介装される。また、逆浸透膜装置４０は、酸調整機構１６の上流側に配置される。これにより、逆浸透膜装置１１、逆浸透膜装置４０及び逆浸透膜装置１２にこの順に被処理水を通水する第１の処理経路と、逆浸透膜装置１２、逆浸透膜装置４０及び逆浸透膜装置１１にこの順に被処理水を通水する第２の処理経路と、を構成することができる。また、純水製造装置６においてバルブＶ４１とバルブＶ４２の流路を上記純水製造装置４と同様に切り替えることで第１の処理期間と第２の処理期間を交互に繰り返し行うことができる。なお、図１１において、四方弁を二方弁に変更してもよい。

【0087】

次に、純水製造装置３の第２の変形例について説明する。本変形例は、純水製造装置１の第１の変形例と同様に、逆浸透膜装置２３と逆浸透膜装置１１への通水順序を入れ替えて第１の処理期間と第２の処理期間を行う構成とする。この変形例では、上述した実施形態の純水製造装置、本変形例は、純水製造装置１の第１の変形例と同様に配管及びバルブを用いることで逆浸透膜装置２３と逆浸透膜装置１１への被処理水の通流順序を切替可能な切替機構を設置するとともに、原水を、逆浸透膜装置２３、アルカリ調整機構１４、逆浸透膜装置１１にこの順に通流させる第１の処理経路と、原水を、逆浸透膜装置１１、アルカリ調整機構１４、逆浸透膜装置２３にこの順に通流させる第２の処理経路とを構成する。これにより、制御装置２２が、所定の処理期間経過ごとに、前記切替機構を制御して、第１の処理経路と第２の処理経路とを切り替えて、第１の処理経路を用いる第１の処理期間と、第２の処理経路を用いる第２の処理期間を交互に繰り返すことができる。この際、流路切替の為の配管を設ける方法に代えて、２つの逆浸透膜ないし逆浸透膜モジュールを抜き出して、互いの位置を替えることでも実現可能である。

【0088】

この変形例では、供給管２４の経路の、ポンプＰ１の直後に酸調整機構を設け、被処理水を酸性に調整して第１段目の逆浸透膜装置に供給してもよい。これにより、第１段目の逆浸透膜装置における硬度成分の除去率を向上させることができる。この場合の酸調整剤は上記したものと同様であるが、被処理水はｐＨが５．０～６．０に調整されることが好ましい。本変形例の純水製造装置においても、純水製造装置１の第１の変形例と同様に逆浸透膜装置２３と逆浸透膜装置１１の入れ替えによってスケール閉塞を改善することができるので、長期に亘って逆浸透膜装置２３、１１におけるスケール閉塞の進行を抑制でき、その結果、長期間安定的かつ効率的に純水を製造することができる。

【0089】

次に、上記した純水製造装置１を用いた、実施形態の超純水製造システム７について、図１２を参照して説明する。図１２は、超純水製造システム７の構成を概略的に示すブロック図である。

【0090】

図１２に示すように、超純水製造システム７は、前処理システム７０と、一次純水システム７１と二次純水システム（サブシステム）７２とをこの順に備えている。二次純水システム７２はユースポイント（ＰＯＵ）７３に配管によって接続されており、これにより超純水製造システム７により製造された超純水がＰＯＵ７３に供給される。

【0091】

前処理システム７０は、凝集、ろ過、膜分離等の処理を行い、必要に応じて熱交換器等により温度調節を行い、被処理水（原水）に含まれる懸濁物質やコロイダル物質等の濁質分を取り除く。具体的に例えば、前処理システム７０は、凝集沈殿装置、加圧浮上装置、砂ろ過装置、精密ろ過装置、限外濾過装置、熱交換器などを適宜組み合わせて備えている。なお、原水の水質が一次純水システム７１に供給するために十分な水質である場合には、前処理システム７０は省略されてもよい。

【0092】

超純水製造システム７は、前処理システム７０の後段に、タンクＴＫ１を備えており、前処理システム７０によって前処理された被処理水はタンクＴＫ１に導入されて、一旦貯留される。タンクＴＫ１内の被処理水はポンプＰ３によって一次純水システム７１に供給される。

【0093】

一次純水システム７１は、前処理水から有機物、イオン成分及び溶存気体を除去して一次純水を製造する。一次純水システム７１は、ポンプＰ３、活性炭装置（ＡＣ）７１１、脱気装置７１２、上記実施形態の純水製造装置１、紫外線酸化装置（ＴＯＣ－ＵＶ）７１３、電気式脱イオン装置（ＥＤＩ）７１４をこの順に備えている。なお、一次純水システム７１に用いられる純水製造装置１は、水処理装置として逆浸透膜装置２３、１１、１２の３段の逆浸透膜装置を備える構成であることが好ましい。また、一次純水システム７１は、純水製造装置１に代えて、上記実施形態の純水製造装置２～６又はこれらの変形例の純水製造装置を備えていてもよい。

【0094】

一次純水システム７１では、先ず、活性炭装置（ＡＣ）７１１が前処理水中に混入する過酸化水素や塩素等、膜劣化の原因となる不純物を除去する。

【0095】

次いで、脱気装置７１２が、被処理水中の炭酸ガスを除去する。脱気装置７１２は、真空下で水中の溶存気体を除去する真空脱気塔や脱気膜を介して溶存気体を除去する膜脱気装置である。その後、純水製造装置１が脱気装置７１２の処理水中のイオン成分とホウ素を除去する。

【0096】

紫外線酸化装置７１３は、例えば、１８５ｎｍ付近の波長を有する紫外線を照射可能な紫外線ランプを有し、この紫外線ランプから紫外線を被処理水に照射することで、被処理水中の全有機炭素成分（ＴＯＣ）を酸化分解する。紫外線酸化装置７１３に用いられる紫外線ランプは、１８５ｎｍ付近の波長の紫外線を発生するランプを使用することができ、１８５ｎｍ付近の波長の紫外線とともに２５４ｎｍ付近の波長の紫外線を放射する低圧水銀ランプを使用してもよい。紫外線酸化装置７１３の放射する紫外線により、水が分解されてＯＨラジカルが生成し、このＯＨラジカルによって被処理水中の有機物が有機酸に酸化分解される。一次純水システムの紫外線酸化装置７１３における紫外線照射量は、被処理水の水質によって適宜変更することができる。

【0097】

電気式脱イオン装置（ＥＤＩ）７１４は、例えば、陽極と陰極の間に交互に配置された陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とを有し、陰イオン交換膜と陽イオン交換膜によって仕切られた脱塩室と、除去されたイオン成分を含む濃縮水が流入する濃縮室とを交互に有している。そして、電気式脱イオン装置は、脱塩室内に充填された陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂との混合体と、直流電圧を印加するための電極を有している。

【0098】

電気式脱イオン装置７１４において、例えば、被処理水は脱塩室及び濃縮室に並行して供給され、脱塩室の陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混合体が被処理水中のイオン成分を吸着する。吸着されたイオン成分は直流電流の作用により濃縮室に移行されて、濃縮室の濃縮水は系外に排出される。

【0099】

電気式脱イオン装置７１４は、イオン交換樹脂を再生するための、酸やアルカリのような薬品を一切使用せずに連続的にイオン成分の除去を行うことができる。そのため、超純水製造における安全性の向上や製造コスト削減、装置の小型化などを実現することができ、製造効率の向上につながる。

【0100】

また、本実施形態の超純水製造システム７においては、逆浸透膜装置を２つ以上直列に接続した２段以上の逆浸透膜装置を備える上記実施形態の純水製造装置１を用いるため、電気式脱イオン装置７１４への供給水の水質が向上する。その結果、電気式脱イオン装置７１４以降への負担が小さくなり、得られる超純水の水質の向上が期待される。

【0101】

このようにして得られる一次純水は、例えば抵抗率１７ＭΩ・ｃｍ以上、ＴＯＣ濃度が１０μｇＣ／Ｌ以下である。

【0102】

本実施形態の超純水製造システムは、一次純水システム７１の後段に、一次純水を貯留する一次純水タンクＴＫ２、ポンプＰ４、二次純水システム７２をこの順に備えている。一次純水システムで製造された一次純水は、一次純水タンクＴＫ２に一旦貯留された後、ポンプＰ４によって二次純水システム７２に送られる。二次純水システム７２は、紫外線酸化装置（ＴＯＣ－ＵＶ）７２１、非再生式ポリッシャー（Ｐｏｌｉｓｈｅｒ）７２２、膜脱気装置（ＭＤＧ）７２３及び限外ろ過装置（ＵＦ）７２４を備えている。

【0103】

二次純水システム７２における紫外線酸化装置７２１の構成は、一次純水システム７１の紫外線酸化装置７１２と同様である。非再生式ポリッシャー７２２は、ボンベ等の容器に強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂が混合充填されて成る混床式のイオン交換樹脂装置である。非再生式ポリッシャー７２２は、紫外線酸化装置７２１が有機物を分解することで生成したイオン成分を吸着除去する。

【0104】

膜脱気装置７２３は、脱気膜を介して溶存気体を除去する。膜脱気装置７２３は、一次純水中の微量溶存酸素を除去して溶存酸素濃度を例えば１μｇ／Ｌ程度以下まで低減する。限外ろ過膜装置７２４は、限外ろ過膜によってろ過処理を行い、上流側のイオン交換樹脂からの微量溶出物や微粒子成分を除去して、例えば、０．０５μｍ以上の微粒子数を２５０Ｐｃｓ．／Ｌ以下程度まで低減する。

【0105】

このように、二次純水システム７２は、一次純水を処理してさらに高純度の超純水を製造する。超純水の水質は、例えば、全有機炭素（ＴＯＣ）濃度が１μｇＣ／Ｌ以下、抵抗率が１８ＭΩ・ｃｍ以上、ホウ素濃度は０．１ｐｐｂ（μｇ／Ｌ）以下である。二次純水システムで製造された超純水はユースポイント７３に供給される。

【0106】

なお、上述した各実施形態において、原水、前処理水、純水又は超純水の水質はそれぞれ、次の方法又は装置によって測定することができる。
ｐＨ：電極法
ホウ素濃度：ＩＣＰ発光分光法・ＩＣＰ－ＭＳ法
硬度成分：ＩＣＰ－ＭＳ法
溶存炭酸ガス（炭酸カルシウム換算）：ＳＵＥＺ社製 Ｓｉｅｖｅｒｓ Ｍ９ｅ
シリカ（Ｓｉ）：原子吸光光度法・吸光光度法
塩素（Ｃｌ換算）：ＤＰＤ法
導電率：導電率計（堀場製作所製 ＨＥ－９６０ＣＷ）
抵抗率（比抵抗）：抵抗率計（堀場製作所製 ＨＥ－９６０ＲＷ）
全有機炭素（ＴＯＣ）濃度：ＴＯＣ計（超純水以外：ＳＵＥＺ社製 Ｓｉｅｖｅｒｓ Ｍ９ｅ、超純水：ＢＥＣＫＭＡＮ ＣＯＵＬＴＥＲ社製 Ａｎａｔｅｌ Ａ―１０００ＸＰ）
０．０５μｍ以上の微粒子数：パーティクルカウンター（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ社製 ＵＤＩ―５０）

【実施例0107】

次に、実験例及び実施例について説明する。本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0108】

［実験例１］
図５に示すような３段の逆浸透膜装置を有する純水製造装置を用いて２段目の逆浸透膜装置の被処理水のｐＨと、ホウ素の除去率及び処理水の抵抗率の関係について調べた。３段目の逆浸透膜装置の被処理水のｐＨを４に固定して、２段目の逆浸透膜装置の被処理水のｐＨを変化させて、被処理水を処理し、３段目の逆浸透膜装置の透過水中のホウ素濃度及び抵抗率を測定した。厚木市水を原水として、原水に脱気及び活性炭処理をこの順に施して被処理水を得た。この被処理水を、調整せずに、１段目の逆浸透膜装置に供給した。
なお、本実験例において、１段目の逆浸透膜装置の供給水水質は、カルシウム、マグネシウム等の硬度成分及び溶存炭酸ガスの含有割合が、炭酸カルシウム換算の合計で１０ｍｇ／Ｌ～３００ｍｇ／Ｌ、シリカ（Ｓｉ）の含有割合が１ｍｇ／Ｌ～５０ｍｇ／Ｌ程度、塩素がＣｌ換算で、０．１ｍｇ／Ｌ～０．６ｍｇ／Ｌ程度、ｐＨが７．２程度である。

【0109】

以上の結果を図１３に示す。図１３に示されるように、２段目の逆浸透膜装置の被処理水のｐＨが９．０～１０．５付近で、処理水の抵抗率が最大となり、ｐＨが９．０以上でホウ素の除去率が向上することが分かる。
なお、図１３～図１８において、「逆浸透膜－２」は２段目の逆浸透膜装置を、「逆浸透膜－３」は３段目の逆浸透膜装置を表す。

【0110】

［実験例２］
実験例１において、２段目の逆浸透膜装置の被処理水のｐＨを１０．５に調整し、３段目の逆浸透膜装置の被処理水のｐＨを変化させて、３段目の逆浸透膜装置の透過水の抵抗率を計測した。これにより、３段目の逆浸透膜装置の被処理水のｐＨと、処理水の抵抗率の関係について調べた。結果を図１４に示す。
図１４に示されるように、３段目の逆浸透膜装置の被処理水のｐＨが４～５．５付近で、処理水の抵抗率が最大になることが分かる。

【0111】

［実験例３］
図５に示す２段目の逆浸透膜装置を単独で用い、被処理水のｐＨを９、１０．５、１１に調整したときの通水時間と透過水流量の変化を調べた。他の条件は実験例１と同様である。結果を図１５に示す。
図１５に示されるように、通水９０日目において、ｐＨ＝９で１％程度、ｐＨ＝１０．５では７．５％、ｐＨ＝１１では１１％の流量低下が見られた。
なお、図１５において「ＲＯ」は逆浸透膜、「ＲＯ－２」は２段目の逆浸透膜を意味する。

【0112】

［実験例４］
実験例３で、被処理水のｐＨを１０．５で９０日通水し、透過水流量が低下したときの逆浸透膜装置を３段目の逆浸透膜装置として、被処理水のｐＨを３、４、６に調整して処理を開始した直後の透過水流量の変化を調べた。他の条件は実験例１と同様である。結果を図１６に示す。
図１６に示されるように、ｐＨ＝６付近では３日経過も流量の回復は２～３％程度であったのに対し、ｐＨ＝４の場合は２日後に流量は初期値に回復し、ｐＨ＝３の場合は１日後には流量が初期値に回復した。

【0113】

［実施例１］
以上の結果をもとに、図５に示すような３段の逆浸透膜装置を有する純水製造装置を用い、２段目の逆浸透膜装置に逆浸透膜装置Ｂを、３段目の逆浸透膜装置に逆浸透膜装置Ｃを設置し、処理期間を９０日として９０日ごとに、バルブの開閉により逆浸透膜装置Ｂ、Ｃの順序を切替えて被処理水を処理した。２段目の逆浸透膜装置の被処理水のｐＨを１０．５、３段目の逆浸透膜装置の被処理水のｐＨを４とした場合の、処理水流量（３段目の逆浸透膜装置の透過水流量）の変化を調べた。結果を図１７に示す。
図１７に示されるように、通水初期に２段目に配置した逆浸透膜Ｂは、通水９０日で７．５％程度の流量低下がみられた。通水９０日で、逆浸透膜Ｂは３段目に、逆浸透膜Ｃは２段目に配置されるように流路を切り替えたことで、切替後、逆浸透膜Ｂは約２日で初期の流量に回復した。その後、逆浸透膜Ｃの方の流量が低下し、通水１８０日に再度切り替えた。

【0114】

図１８に、実施例１における２段目の逆浸透膜装置の処理水（透過水）の導電率と、３段目の逆浸透膜装置の処理水（透過水）の比抵抗の変化を表す。図１８に示されるように、流路切替直前には、２段目と３段目の逆浸透膜装置の透過水質は若干低下するが、切替によって水質が回復されることがわかる。

【0115】

以上で説明した実施例の純水製造装置によれば、アルカリ性の被処理水を処理する前段側の逆浸透膜装置と、酸性の被処理水を処理する後段側の逆浸透膜装置都の通水順序を、所定の処理期間（ここでは９０日）ごとに、入れ替えることで、洗浄操作を行わずに、長期使用により発生するスケール閉塞を水処理の過程で改善することができる。このため、長期間安定的かつ効率的に純水を製造することができる。

【符号の説明】

【0116】

１～６…純水製造装置、７…超純水製造システム
１１，１２，２３，２８，４０…逆浸透膜装置
１３，１５，１７～２０，３５～３７，３９，１３１，１３２，１４１，１４２，１５０…供給管
１４３…配管
１４…アルカリ調整機構
１６，２１…酸調整機構
２５～２７，４１…排出管
２２…制御装置
Ｂ１～Ｂ７，Ｂ１１～Ｂ１５…分岐点
Ｖ１１～Ｖ１６，Ｖ３１～Ｖ３８，Ｖ４１，Ｖ４２…バルブ
Ｐ１～Ｐ４…ポンプ
ＴＫ，ＴＫ１，ＴＫ２…タンク
７０…前処理システム
７１…一次純水システム
７２…二次純水システム（サブシステム）
７３…ユースポイント（ＰＯＵ）
７１１…活性炭装置（ＡＣ）
７１２…脱気装置
７１３…紫外線酸化装置（ＴＯＣ－ＵＶ）
７１４…電気式脱イオン装置（ＥＤＩ）
７２１…紫外線酸化装置（ＴＯＣ－ＵＶ）
７２２…非再生式ポリッシャー（Ｐｏｌｉｓｈｅｒ）
７２３…膜脱気装置（ＭＤＧ）
７２４…限外ろ過装置（ＵＦ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】