特許 7742907 水処理システムおよびその運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-09-11

(45)【発行日】2025-09-22

(54)【発明の名称】水処理システムおよびその運転方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20230101AFI20250912BHJP

   B01D 61/08 20060101ALI20250912BHJP

   B01D 61/18 20060101ALI20250912BHJP

   B01D 61/48 20060101ALI20250912BHJP

   C02F 1/469 20230101ALI20250912BHJP

   C02F 1/42 20230101ALI20250912BHJP

【ＦＩ】

C02F1/44 J

B01D61/08

B01D61/18

B01D61/48

C02F1/469

C02F1/42 A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2024035869

(22)【出願日】2024-03-08

【審査請求日】2025-06-16

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004400

【氏名又は名称】オルガノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】前田 臨太郎

(72)【発明者】

【氏名】石渡 一行

(72)【発明者】

【氏名】竹沢 幸男

(72)【発明者】

【氏名】竹田 和幹

【審査官】石岡 隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２３－３１９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－０７３６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－０４１２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１４３８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１２４４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１０７６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－６３８７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ５３／２２、６１／００－７１／８２

Ｃ０２Ｆ１／４２－１／４６９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水を貯留するタンクと、
膜分離装置とイオン交換装置とを含む水処理手段と、
前記水処理手段に供給される被処理水の前処理を行う前処理手段と、
前記タンクから前記前処理手段を経由して前記水処理手段に至る給水ラインと、
前記水処理手段で得られた処理水を流通させて前記タンクに還流させる第１の還流ラインと、
前記第１の還流ラインから分岐して前記前処理手段の上流側または下流側で前記給水ラインに接続し、前記第１の還流ラインを流れる処理水を前記前処理手段に還流させる第２の還流ラインと、
前記前処理手段に対して前記第２の還流ラインが接続された側と反対側で前記給水ラインに接続し、前記前処理手段に還流される処理水を外部に排出させる排出ラインと、を有する水処理システム。

【請求項2】

前記前処理手段と、前記給水ラインと前記第２の還流ラインとの接続部と、前記給水ラインと前記排出ラインとの接続部とをバイパスするように、前記給水ラインに接続されたバイパスラインと、
前記給水ラインと前記前処理手段とを連通させ、前記給水ラインと前記バイパスラインとの連通を遮断し、前記前処理手段と前記第２の還流ラインとの連通を遮断し、前記前処理手段と前記排出ラインとの連通を遮断する第１の連通状態と、前記給水ラインと前記前処理手段との連通を遮断し、前記給水ラインと前記バイパスラインとを連通させ、前記前処理手段と前記第２の還流ラインとを連通させ、前記前処理手段と前記排出ラインとを連通させる第２の連通状態と、前記給水ラインと前記前処理手段との連通を遮断し、前記給水ラインと前記バイパスラインとを連通させ、前記前処理手段と前記第２の還流ラインとの連通を遮断する第３の連通状態とを選択的に切り替える流路切替手段と、を有する、請求項１に記載の水処理システム。

【請求項3】

前記給水ラインと前記第１の還流ラインとを介して前記タンクと前記水処理手段との間を循環する処理水を加熱し、該加熱した処理水により、前記タンク、前記前処理手段を含む前記給水ライン、前記水処理手段、および前記第１の還流ラインを殺菌する殺菌処理を実行する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記殺菌処理を実行する前に、前記流路切替手段を制御して前記第１の連通状態または前記第３の連通状態に切り替えた状態で、前記給水ラインに供給される被処理水を前記水処理手段で処理する第１の処理と、前記流路切替手段を制御して前記第２の連通状態に切り替えた状態で、前記給水ラインに供給される被処理水を前記水処理手段で処理する第２の処理とを実行する、請求項２に記載の水処理システム。

【請求項4】

前記制御手段は、前記殺菌処理を実行する前に、前記流路切替手段を制御して前記第１の連通状態に切り替えた状態で前記第１の処理を実行した後、前記流路切替手段を制御して前記第２の連通状態に切り替えた状態で前記第２の処理を実行するか、または、前記流路切替手段を制御して前記第２の連通状態に切り替えた状態で前記第２の処理を実行した後、前記流路切替手段を前記第３の連通状態に切り替えた状態で前記第１の処理を実行する、請求項３に記載の水処理システム。

【請求項5】

前記前処理手段が複数設けられている、請求項４に記載の水処理システム。

【請求項6】

前記第２の還流ラインと前記排出ラインと前記バイパスラインは、前記前処理手段の数に応じてそれぞれ複数設けられ、
前記制御手段は、前記前処理手段ごとに前記第２の処理を実行する、請求項５に記載の水処理システム。

【請求項7】

前記複数の前処理手段は、前記給水ラインに直列に配置され、
前記第２の還流ラインは、前記複数の前処理手段の下流側で前記給水ラインに接続され、前記排出ラインは、前記複数の前処理手段の上流側で前記給水ラインに接続され、
前記制御手段は、前記複数の前処理手段に対してまとめて前記第２の処理を実行する、請求項５に記載の水処理システム。

【請求項8】

前記給水ラインに設けられ、前記第２の処理の実行中に前記水処理手段に供給される被処理水の温度を所定の温度に調整する温度調整手段を有する、請求項３から７のいずれか１項に記載の水処理システム。

【請求項9】

医薬品製造に使用される純水を製造する用途に用いられる、請求項１から７のいずれか１項に記載の水処理システム。

【請求項10】

被処理水を貯留するタンクと、膜分離装置とイオン交換装置とを含む水処理手段と、前記水処理手段に供給される被処理水の前処理を行う前処理手段と、を有する水処理システムの運転方法であって、
前記タンクとは別の供給源から前記前処理手段と前記水処理手段とに被処理水を供給し、該水処理手段で得られた処理水を前記タンクに還流させる工程と、
前記処理水を前記タンクに貯留する前または貯留した後に、前記タンクとは別の供給源から前記前処理手段を介さずに前記水処理手段に被処理水を供給し、該水処理手段で得られた処理水を前記前処理手段に流通させる工程と、を含む、水処理システムの運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水処理システムおよびその運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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、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分離装置と、膜分離装置からの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ものが知られている。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、日本薬局方の要求を担保するために、例えば６０℃以上の熱水を系内に通水することで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。

【0003】

上述した純水製造装置の殺菌方法として、膜分離装置と電気式脱イオン水製造装置に一括して熱水を通水して殺菌する方法がある。この方法には、膜分離装置と電気式脱イオン水製造装置を個別に殺菌する場合に比べて、水使用量や工程数を削減することでより効率的な殺菌処理が可能になるというメリットがある一方、次のようなデメリットもある。すなわち、殺菌処理中に膜分離装置に対して通常運転時と同等の供給圧力で熱水を供給することができず、したがって、通常運転時と同様の膜分離処理が行えないため、電気式脱イオン水製造装置に対する給水の水質基準を満たさなくおそれがある。そこで、特許文献１には、純水製造装置で製造された純水を加熱して系内に通水する方法が記載されている。具体的には、純水製造装置で製造された純水を原水タンクに一旦貯留し、その純水を加熱して膜分離装置と電気式脱イオン水製造装置に順次供給した後に原水タンクに還流させることで、熱水を系内で循環させる方法が記載されている。この方法によれば、加熱殺菌用の熱水として純水製造装置で製造される純水が用いられるため、殺菌処理中の電気式脱イオン水製造装置へのイオン負荷を軽減することが期待される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－７４１０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、原水タンクに純水を貯留する過程で、原水タンクから膜分離装置までの給水ラインには原水が流れるため、その内部にはイオン負荷の高い原水が滞留することになる。したがって、給水ラインに、軟水器、活性炭ろ過器、フィルタなど、保有水量が比較的大きい前処理装置が設けられていると、その内部にイオン負荷の高い原水が滞留することになり、系内のイオン総量が大きくなってしまう。その結果、殺菌処理中に電気式脱イオン水製造装置へのイオン負荷が増大し、殺菌処理後の純水製造時の処理水質に悪影響を及ぼすおそれがある。このような水質悪化は、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る。

【0006】

そこで、本発明の目的は、処理水の水質悪化を抑制する水処理システムおよびその運転方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した目的を達成するために、本発明の水処理システムは、被処理水を貯留するタンクと、膜分離装置とイオン交換装置とを含む水処理手段と、水処理手段に供給される被処理水の前処理を行う前処理手段と、タンクから前処理手段を経由して水処理手段に至る給水ラインと、水処理手段で得られた処理水を流通させてタンクに還流させる第１の還流ラインと、第１の還流ラインから分岐して前処理手段の上流側または下流側で給水ラインに接続し、第１の還流ラインを流れる処理水を前処理手段に還流させる第２の還流ラインと、前処理手段に対して第２の還流ラインが接続された側と反対側で給水ラインに接続し、前処理手段に還流される処理水を外部に排出させる排出ラインと、を有している。

【0008】

また、本発明の水処理システムの運転方法は、被処理水を貯留するタンクと、膜分離装置とイオン交換装置とを含む水処理手段と、水処理手段に供給される被処理水の前処理を行う前処理手段と、を有する水処理システムの運転方法であり、タンクとは別の供給源から前処理手段と水処理手段とに被処理水を供給し、水処理手段で得られた処理水をタンクに還流させる工程と、処理水をタンクに貯留する前または貯留した後に、タンクとは別の供給源から前処理手段を介さずに水処理手段に被処理水を供給し、水処理手段で得られた処理水を前処理手段に流通させる工程と、を含んでいる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、処理水の水質悪化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る純水製造装置の概略構成図である。

【図2】本発明の第２の実施形態に係る純水製造装置の概略構成図である。

【図3】本発明の第３の実施形態に係る純水製造装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。以下の各実施形態に共通する構成要素については、図面に同じ符号を付して重複する説明は適宜省略する。本明細書では、本発明の水処理システムとして、医薬品製造などに使用される純水、具体的には精製水または注射用水を製造する純水製造装置を例に挙げて説明する。なお、本明細書において、精製水とは、常水を、蒸留、イオン交換、逆浸透、限外ろ過、またはそれらの組み合わせにより精製したものを意味し、注射用水とは、精製水を滅菌し、発熱性物質（エンドトキシン）試験や無菌試験に適合したものを意味する。このような精製水および注射用水としては、例えば、日本薬局方で規定されたものを例示することができる。

【0012】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る純水製造装置の概略構成図である。なお、図示した純水製造装置の構成は、単なる一例であり、本発明を制限するものではなく、装置の使用目的や用途、要求性能に応じて適宜変更可能であることは言うまでもない。

【0013】

純水製造装置１は、被処理水（原水）を順次処理して純水を製造し、その純水を純水供給装置（図示せず）に供給するものであり、原水タンク２と、水処理手段としての膜分離装置３と、同じく水処理手段としての電気式脱イオン水製造装置（以下、「ＥＤＩ装置」ともいう）４とを有している。また、詳細は後述するが、本実施形態の純水製造装置１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、通常運転の合間に、熱水により系内の生菌数を低減させる殺菌処理が定期的に行われる。純水製造装置１は、そのような殺菌処理を実行する制御部（制御手段）５をさらに有している。

【0014】

膜分離装置３は、原水に含まれる不純物を除去して処理水を生成する装置であり、原水タンク２から供給される原水を、不純物を含む濃縮水と不純物が除去された透過水（処理水）とに分離する逆浸透膜（ＲＯ膜）を有している。膜分離装置３の分離膜としては、後述する加熱殺菌用の熱水に対する耐熱性を有する限り、ＲＯ膜に限定されず、例えば、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、ナノろ過膜（ＮＦ膜）などを用いることができる。ただし、処理水質の向上の観点から、ＮＦ膜またはＲＯ膜を用いることが好ましく、ＲＯ膜を用いることがより好ましい。なお、膜分離装置３は、複数のＲＯ膜を有していてもよく、それらは、直列に接続されていてもよく、並列に接続されていてもよく、直列と並列を組み合わせて接続されていてもよい。ここでいう「直列に接続される」とは、被処理水が複数のＲＯ膜で順次処理されることを意味し、隣接する２つのＲＯ膜において、上流側のＲＯ膜で分離された透過水が下流側のＲＯ膜に被処理水として供給されることを意味する。この場合、上流側のＲＯ膜で分離された透過水が下流側のＲＯ膜でさらに処理されるため、より良好な水質の処理水を得ることができる。

【0015】

膜分離装置３には、膜分離装置３に原水を供給する給水ラインＬ１と、膜分離装置３からの透過水を流通させる透過水ラインＬ２と、膜分離装置３からの濃縮水（以下、「ＲＯ濃縮水」ともいう）を流通させるＲＯ濃縮水ラインＬ３とが接続されている。給水ラインＬ１は、原水タンク２から後述する軟水器１３を経由して膜分離装置３に至るラインであり、その上流側で開閉弁Ｖ１を介して原水タンク２に接続されている。透過水ラインＬ２は、その下流側でＥＤＩ装置４に接続され、ＲＯ濃縮水ラインＬ３は、その下流側で原水タンク２に接続されている。原水タンク２には、開閉弁Ｖ２を介して原水供給ラインＬ４が接続され、後述するように、必要に応じて原水が供給される。また、給水ラインＬ１と原水供給ラインＬ４との間には、原水供給ラインＬ４から原水タンク２を介さずに給水ラインＬ１に原水を供給するための原水導入ラインＬ５が設けられている。原水導入ラインＬ５は、開閉弁Ｖ２の上流側で原水供給ラインＬ４から分岐し、開閉弁Ｖ１の下流側で開閉弁Ｖ３を介して給水ラインＬ１に接続されている。なお、原水導入ラインＬ５の代わりに、外部の原水供給源と給水ラインＬ１とを直接接続する別のラインが設けられていてもよい。給水ラインＬ１のうち原水タンク２と開閉弁Ｖ１との間には、開閉弁Ｖ１１を介して原水排出ラインＬ１１が接続されている。

【0016】

給水ラインＬ１には、送水ポンプ１１と、熱交換器１２と、軟水器１３と、加圧ポンプ１４とが設けられている。なお、熱交換器１２と軟水器１３の位置は逆であってもよい。

【0017】

送水ポンプ１１は、加圧ポンプ１４と共に、原水タンク２に貯留された原水を膜分離装置３に供給する機能を有し、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てもよい。熱交換器１２は、季節によって変動する原水の温度を一定温度（例えば２５℃）に制御することで、膜分離装置３の処理水質や処理量を安定させるために用いられるとともに、後述する加熱殺菌用の熱水を生成するためにも用いられる。軟水器１３は、内部にイオン交換樹脂（例えばカチオン交換樹脂、好ましくはＮａ型の強酸性アニオン交換樹脂）が充填され、膜分離装置３に供給される原水からカルシウムやマグネシウムなどの硬度成分を除去する機能を有している。なお、図示していないが、軟水器１３には、食塩水によるイオン交換樹脂の再生（イオン交換能力の回復）を行うためのラインが接続されている。加圧ポンプ１４は、その回転数を制御するインバータ（図示せず）を備えていてもよく、それにより、膜分離装置３への原水の供給圧力を調整する機能を有していてもよい。

【0018】

給水ラインＬ１のうち熱交換器１２と軟水器１３との間には、開閉弁Ｖ１２が設けられ、その下流側近傍には、開閉弁Ｖ１３を介して置換水排出ラインＬ１２が接続されている。また、給水ラインＬ１のうち軟水器１３と加圧ポンプ１４との間には、開閉弁Ｖ３１が設けられ、その上流側近傍には、開閉弁Ｖ３２を介して純水還流ラインＬ２１が接続されている。なお、開閉弁Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ３１，Ｖ３２は、軟水器１３と各ラインＬ１，Ｌ１３，Ｌ２１との連通状態を切り替える流路切替手段として機能する。純水還流ライン（第２の還流ライン）Ｌ２１は、後述する純水返送ラインＬ９を流れる純水を給水ラインＬ１から軟水器１３に還流させるために、純水返送ラインＬ９から分岐して軟水器１３の下流側で給水ラインＬ１に接続されている。それに応じて、置換水排出ラインＬ１２は、軟水器１３に還流される純水を外部に排出するために、軟水器１３の上流側で給水ラインＬ１に接続されている。ただし、これとは逆に、純水還流ラインＬ２１が、軟水器１３の上流側で給水ラインＬ１に接続され、置換水排出ラインＬ１２が、軟水器１３の下流側で給水ラインＬ１に接続されていてもよい。なお、開閉弁Ｖ１２，Ｖ１３の代わりに、給水ラインＬ１と置換水排出ラインＬ１２との接続部に三方弁が設けられていてもよく、開閉弁Ｖ３１，Ｖ３２の代わりに、給水ラインＬ１と純水還流ラインＬ２１との接続部に三方弁が設けられていてもよい。

【0019】

また、給水ラインＬ１には、開閉弁Ｖ３３を備えたバイパスラインＬ２２が接続されている。バイパスラインＬ２２は、給水ラインＬ１のうち、置換水排出ラインＬ１２との接続部の上流側（具体的には、開閉弁Ｖ１２の上流側）と純水還流ラインＬ２１との接続部の下流側（具体的には、開閉弁Ｖ３１の下流側）とを接続し、軟水器１３を介さずに膜分離装置３に原水を供給するために設けられている。換言すると、バイパスラインＬ２２は、給水ラインＬ１と置換水排出ラインＬ１２との接続部と、軟水器１３と、給水ラインＬ１と純水還流ラインＬ２１との接続部とをバイパスするように、給水ラインＬ１に接続されている。なお、開閉弁Ｖ３３は、給水ラインＬ１とバイパスラインＬ２２との連通状態を切り替える流路切替手段として機能する。

【0020】

給水ラインＬ１には、脱炭酸装置と紫外線殺菌器が設けられていてもよい。脱炭酸装置は、原水を脱炭酸処理して、原水に含まれる炭酸ガスを除去する機能を有し、紫外線殺菌器は、給水ラインＬ１を流れる原水を紫外線照射により殺菌するために用いられる。脱炭酸装置としては、例えば、脱炭酸膜や脱炭酸塔などが挙げられる。また、給水ラインＬ１には、膜分離装置３に供給される原水から残留塩素を除去するために、活性炭ろ過器が設けられていてもよく、原水に還元剤を注入する手段が設けられていてもよい。なお、膜分離装置３に供給される原水の前処理を行う前処理手段として、軟水器１３の代わりに、活性炭ろ過器が設けられていてもよく、その場合、活性炭ろ過器の下流側に、活性炭ろ過器から生じる微粉炭を捕捉して除去するフィルタが設けられていてもよい。

【0021】

透過水ラインＬ２には開閉弁Ｖ４が設けられ、その下流側近傍には、透過水返送ラインＬ６が接続されている。透過水返送ラインＬ６は、開閉弁Ｖ５を介して透過水ラインＬ２から分岐し、原水タンク２に接続されている。なお、原水タンク２上部のスペースに余裕がある場合には、開閉弁Ｖ４，Ｖ５は、原水タンク２に近接する位置に設けられていてもよい。また、開閉弁Ｖ４，Ｖ５の代わりに、透過水ラインＬ２と透過水返送ラインＬ６との接続部に三方弁が設けられていてもよい。透過水ラインＬ２のうち上記接続部の上流側には、膜分離装置３からの透過水中に溶存する酸素や二酸化炭素を除去する膜脱気装置が設けられていてもよい。ＲＯ濃縮水ラインＬ３には、好ましくは原水タンク２に近接する位置に開閉弁Ｖ１４が設けられ、その上流側近傍には、開閉弁Ｖ１５を介してＲＯ濃縮水排出ラインＬ１３が接続されている。なお、開閉弁Ｖ１４，Ｖ１５の代わりに、ＲＯ濃縮水ラインＬ３とＲＯ濃縮水排出ラインＬ１３との接続部に三方弁が設けられていてもよい。

【0022】

ＥＤＩ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り、透過水ラインＬ２を通じて膜分離装置３から供給される透過水を処理して脱イオン水（純水）を製造するものである。ＥＤＩ装置４には、ＥＤＩ装置４からの純水を流通させる純水ラインＬ７と、ＥＤＩ装置４からの濃縮水（以下、「ＥＤＩ濃縮水」ともいう）を流通させるＥＤＩ濃縮水ラインＬ８とが接続されている。純水ラインＬ７は、その下流側で純水供給装置の純水タンク（図示せず）に接続され、ＥＤＩ濃縮水ラインＬ８は、その下流側で原水タンク２に接続されている。また、図示していないが、ＥＤＩ装置４には、ＥＤＩ装置４からの電極水を外部に排出する電極水排出ラインが接続されている。

【0023】

一例として、ＥＤＩ装置４は、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。脱塩室には、透過水ラインＬ２を通じて膜分離装置３からの透過水が被処理水として供給され、濃縮室には、同じく膜分離装置３からの透過水が濃縮水として供給される。なお、陽極および陰極をそれぞれ収容する電極室にも、同じく膜分離装置３からの透過水が電極水として供給される。膜分離装置３から脱塩室に透過水が供給されると、透過水中のイオン成分は、脱塩室内のイオン交換体でイオン交換されて除去される。イオン成分が除去された透過水は、脱イオン水（純水）として、脱塩室から純水ラインＬ７を通じてＥＤＩ装置４から排出される。このとき、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、イオン交換体から脱離して脱塩室に隣接する濃縮室に移動する。こうして濃縮室に移動したイオン成分は、濃縮室を流れる濃縮水に取り込まれ、ＥＤＩ濃縮水ラインＬ８を通じてＥＤＩ装置４から排出される。一方で、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保持され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。

【0024】

純水ラインＬ７には開閉弁Ｖ６が設けられ、その上流側近傍には、開閉弁Ｖ７を介して純水返送ラインＬ９が接続されている。純水返送ライン（第１の還流ライン）Ｌ９は、ＥＤＩ装置４からの純水（処理水）を流通させて原水タンク２に還流させるために、純水ラインＬ７から分岐して原水タンク２に接続されている。これにより、例えば、装置起動時や運転再開時、ユースポイントで純水の需要がない場合に純水供給装置の純水タンク（図示せず）内の水位が変動しないときなど、純水製造装置１内で純水の循環運転を行うこともできる。すなわち、純水ラインＬ７の開閉弁Ｖ６が閉鎖され、純水返送ラインＬ９の開閉弁Ｖ７が開放されることで、純水返送ラインＬ９を通じてＥＤＩ装置４で製造される純水を原水タンク２に還流させることができる。なお、開閉弁Ｖ６，Ｖ７の代わりに、純水ラインＬ７と純水返送ラインＬ９との接続部に三方弁が設けられていてもよい。

【0025】

純水ラインＬ７のうち純水返送ラインＬ９との接続部の上流側には、フィルタと紫外線殺菌器が設けられていてもよい。フィルタは、ＥＤＩ装置４から生じる破砕樹脂を捕捉して除去する機能を有し、紫外線殺菌器は、純水ラインＬ７を流れる純水を紫外線照射により殺菌するために用いられる。なお、製造される純水が医薬品製造用の精製水として使用される場合など、純水の生菌数管理が必要な場合には、紫外線殺菌器は設けられていることが好ましい。ＥＤＩ濃縮水ラインＬ８には、（図では離れているが）好ましくは原水タンク２に近接する位置に開閉弁Ｖ１６が設けられ、その上流側近傍には、開閉弁Ｖ１７を介してＥＤＩ濃縮水排出ラインＬ１４が接続されている。純水返送ラインＬ９には、純水還流ラインＬ２１との接続部の下流側に開閉弁Ｖ１８が設けられている。なお、純水返送ラインＬ９の開閉弁Ｖ１８の上流側近傍には、後述する殺菌準備工程時に純水を外部に排出するための純水排出ラインが接続されていてもよい。また、開閉弁Ｖ１６，Ｖ１７の代わりに、ＥＤＩ濃縮水ラインＬ８とＥＤＩ濃縮水排出ラインＬ１４との接続部に三方弁が設けられていてもよい。

【0026】

なお、ＥＤＩ装置４の代わりに、あるいはそれに加えて、膜分離装置３からの透過水を処理するイオン交換装置として、非再生型または再生型の混床式イオン交換樹脂塔が設けられていてもよい。

【0027】

純水製造装置１の通常運転（純水製造）時には、原水タンク２に貯留された原水が膜分離装置３やＥＤＩ装置４などで順次処理され、こうして得られた純水が純水ラインＬ７を通じて純水供給装置（図示せず）に供給される採水工程が行われる。具体的には、原水タンク２に貯留された原水は、送水ポンプ１１の作動により、給水ラインＬ１を通じて熱交換器１２および軟水器１３に供給される。熱交換器１２において一定温度（例えば２５℃）に調節された原水は、軟水器１３において硬度成分が除去された後、加圧ポンプ１４の作動により膜分離装置３に供給され、そこで膜分離処理により透過水とＲＯ濃縮水とに分離される。透過水は、透過水ラインＬ２を通じてＥＤＩ装置４に供給され、ＲＯ濃縮水は、その全てがＲＯ濃縮水ラインＬ３からＲＯ濃縮水排出ラインＬ１３を通じて外部に排出される。ＥＤＩ装置４に供給された透過水は、脱塩処理によりイオン成分が除去された後、純水として純水ラインＬ７を通じて純水供給装置（図示せず）へと送られる。このとき、ＥＤＩ濃縮水は、その全てがＥＤＩ濃縮水ラインＬ８を通じて原水タンク２に返送され、ＥＤＩ装置４からの電極水は、後述する熱水殺菌工程中も含め常時、その全てが電極水排出ライン（図示せず）を通じて外部に排出される。

【0028】

なお、原水タンク２には水位センサ（図示せず）が設けられ、上述した採水工程時には、その水位センサにより検知された原水タンク２内の水位に応じて、原水供給ラインＬ４を通じて原水タンク２に原水が供給される。具体的には、原水タンク２内の水位が所定の下限水位以下になると、原水供給ラインＬ４の開閉弁Ｖ２が開放されて原水が供給され、原水タンク２内の水位が所定の上限水位に達すると、原水供給ラインＬ４の開閉弁Ｖ２が閉鎖されて原水の供給が停止される。

【0029】

本実施形態の純水製造装置１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、上述した採水工程の合間に、熱水により系内の生菌数を低減させる殺菌処理が定期的に行われる。以下、この熱水殺菌方法について詳細に説明する。

【0030】

（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として、純水製造装置１の系内を純水で置換する工程であり、第１の準備工程から第３の準備工程までの３つのステップからなる。

【0031】

［第１の準備工程］
第１の準備工程は、純水製造装置１の通常運転（純水製造）時に原水タンク２に貯留されていた原水を外部に排出する工程である。

【0032】

第１の準備工程では、まず、給水ラインＬ１の開閉弁Ｖ１が閉鎖されるとともに、送水ポンプ１１が停止され、それと同時に、加圧ポンプ１４が停止されることで、純水製造装置１の通常運転が停止される。そして、原水排出ラインＬ１１の開閉弁Ｖ１１が開放され、原水タンク２内の原水が原水排出ラインＬ１１を通じて外部に排出される。その後、原水タンク２に設けられた水位センサ（図示せず）により、例えば、原水タンク２内の水位が所定の下限水位以下になったことが確認されると、原水排出ラインＬ１１の開閉弁Ｖ１１が閉鎖され、原水の排出が停止されることで第１の準備工程が終了する。

【0033】

原水の排出は、原水タンク２が完全に空になるまで行ってもよいが、その場合、送水ポンプ２の吸込側に空気が取り込まれ、以下の第２の準備工程で送水ポンプ１１が起動される際にその空気を含んだ水が送水ポンプ１１に流れてしまい、送水ポンプ１１が破損するおそれがある。そのため、原水の排出は、送水ポンプ１１の起動時の空気混入を抑制する観点から、原水タンク２が完全に空になるまでは行わずに、原水タンク２内に所定量の原水を残した状態で終了することが好ましい。ただし、送水ポンプ１１として自動エア抜き弁を備えたものを用いる場合には、原水タンク２を完全に空にするまで原水の排出を行ってもよい。

【0034】

［第２の準備工程］
第２の準備工程は、第１の準備工程でほぼ空になった原水タンク２に純水を貯留する工程である。第２の準備工程が実行されることで、軟水器１３を含む給水ラインＬ１を除いて、系内のほとんどが純水で置換される。

【0035】

原水排出ラインＬ１１の開閉弁Ｖ１１が閉鎖されることで第１の準備工程が終了すると、原水導入ラインＬ５の開閉弁Ｖ３が開放され、送水ポンプ１１と加圧ポンプ１４が起動される。このとき、給水ラインＬ１の開閉弁Ｖ１２，Ｖ３１は開放され、置換水排出ラインＬ１２の開閉弁Ｖ１３と純水還流ラインＬ２１の開閉弁Ｖ３２とバイパスラインＬ２２の開閉弁Ｖ３３とは閉鎖されている。そのため、給水ラインＬ１は軟水器１３に連通されており、給水ラインＬ１とバイパスラインＬ２２との連通、軟水器１３と置換水排出ラインＬ１２との連通、および、軟水器１３と純水還流ラインＬ２１との連通はそれぞれ遮断されている（第１の連通状態）。こうして、原水供給ラインＬ４を流れる原水が原水タンク２を介さずに原水導入ラインＬ５を通じて給水ラインＬ１に供給されることを除いて、純水製造装置１において採水工程時と同様の純水製造が行われ、第２の準備工程が開始される。

【0036】

第２の準備工程（第１の処理）では、純水ラインＬ７の開閉弁Ｖ６が閉鎖され、純水返送ラインＬ９の開閉弁Ｖ７，Ｖ１８が開放されることで、ＥＤＩ装置４で得られた純水（処理水）は、純水ラインＬ７から純水返送ラインＬ９を通じて、原水タンク２に供給されて貯留される。こうして、原水タンク２と、膜分離処置３およびＥＤＩ装置４と、膜分離処置３およびＥＤＩ装置４から原水タンク２までの各ラインＬ２，Ｌ６～Ｌ７，Ｌ９とが純水（透過水を含む）で置換される。なお、ＲＯ濃縮水は、採水工程時と同様に、ＲＯ濃縮水ラインＬ３からＲＯ濃縮水排出ラインＬ１３を通じて外部に排出される。ＥＤＩ濃縮水も、ＥＤＩ濃縮水ラインＬ８の開閉弁Ｖ１６が閉鎖され、ＥＤＩ濃縮水排出ラインＬ１４の開閉弁Ｖ１７が開放されることで、ＥＤＩ濃縮水ラインＬ８からＥＤＩ濃縮水排出ラインＬ１４を通じて外部に排出される。

【0037】

なお、第２の準備工程では、採水工程時と同様に、膜分離装置３の処理水質や処理量を安定させるために、熱交換器１２により原水の温度が一定温度（例えば２５℃）に調節されることが好ましい。また、原水タンク２への純水の供給（貯留）は、純水返送ラインＬ９に流入した純水を一定量、図示しない純水排出ラインを通じて外部に排出した後に開始されてもよい。そのタイミングは、制御部５が有するタイマを用いて決定されてもよく、純水の流通経路（すなわち、純水ラインＬ７、純水返送ラインＬ９、および純水排出ライン）内に設けられた水質検出手段（図示せず）を用いて決定されてもよく、その両方を用いて決定されてもよい。水質検出手段としては、特に限定されず、例えば、導電率計や比抵抗計を用いることができる。

【0038】

第２の準備工程は、例えば、水位センサ（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に達したことが確認されるまで行われる。なお、後述する熱水殺菌工程では、系内の保有水量が多いほど、純水の加熱や冷却に要する時間が長くなるため、このときの上限水位は、熱水殺菌を実施するために必要な保有水量が確保される限り、できるだけ低く設定されていることが好ましい。ただし、上述したように、熱水殺菌工程中はＥＤＩ装置４からの電極水が常時外部に排出されるため、系内の保有水量は減り続けることになる。したがって、上限水位としては、そのような排出分を見込んだ最小限の保有水量となるような水位に設定されていることが好ましい。

【0039】

［第３の準備工程］
第３の準備工程は、軟水器１３に純水を通水し、第２の準備工程において純水で置換されなかった軟水器１３内を純水で置換する工程である。

【0040】

原水タンク２内の水位が所定の上限水位に達したことが確認されると、第３の準備工程が開始される。第３の準備工程（第２の処理）では、給水ラインＬ１の開閉弁Ｖ１２，Ｖ３１と純水返送ラインＬ９の開閉弁Ｖ１８が閉鎖され、バイパスラインＬ２２の開閉弁Ｖ３３と置換水排出ラインＬ１２の開閉弁Ｖ１３と純水還流ラインＬ２１の開閉弁Ｖ３２とが開放される。これにより、給水ラインＬ１と軟水器１３との連通が遮断され、給水ラインＬ１がバイパスラインＬ２２に連通され、軟水器１３が置換水排出ラインＬ１２と純水還流ラインＬ２１とにそれぞれ連通される（第２の連通状態）。こうして、給水ラインＬ１に供給される原水が軟水器１３をバイパスして（すなわち、軟水器１３で処理されずに）膜分離装置３に供給されることを除いて、純水製造装置１において第２の準備工程時と同様の純水製造が行われる。そして、純水返送ラインＬ９を流れる純水は、純水還流ラインＬ２１を通じて給水ラインＬ１に還流され、軟水器１３を採水工程時とは逆向きに流れた後、給水ラインＬ１から置換水排出ラインＬ１２を通じて外部に排出される。こうして、第２の準備工程において純水で置換されなかった系内のうち、比較的容量の大きい軟水器１３に純水が通水され、軟水器１３内が純水で置換される。

【0041】

第３の準備工程を終了するか否かは、好ましくは、軟水器１３内が純水で十分に置換されたか否かに基づいて判定される。軟水器１３内が純水で十分に置換されたか否かは、例えば、置換水排出ラインＬ１２に設けられた水質検出手段（図示せず）の検出結果に基づいて判定することができる。具体的には、置換水排出ラインＬ１２からの排水の水質が所定の水質を満たしていると判定された場合に、軟水器１３内が純水で十分に置換されたと判定し、第３の準備工程を終了すると判定することができる。水質検出手段としては、特に限定されず、例えば、導電率計や比抵抗計を用いることができる。あるいは、第３の準備工程は、ＥＤＩ装置４の脱塩室出口付近に設けられた流量センサ（図示せず）により、純水の積算流量が所定値以上になったことが確認されたタイミングで終了してもよく、予め設定された所定の通水時間が経過したタイミングで終了してもよい。

【0042】

なお、上述した殺菌準備工程では、第２の準備工程において軟水器１３を除いた系内の純水置換が行われた後、第３の準備工程において軟水器１３内の純水置換が行われるが、その順序は逆であってもよい。すなわち、第１の準備工程の終了後、第３の準備工程が実行され、軟水器１３内が純水で置換された後、第２の準備工程が実行され、軟水器１３を除く系内が純水で置換されてもよい。ただし、その場合、第２の準備工程では、軟水器１３内がすでに純水で置換されているため、上述した場合とは異なり、膜分離装置３には軟水器１３をバイパスした原水が供給される。具体的には、給水ラインＬ１の開閉弁Ｖ１２，Ｖ３１と純水還流ラインＬ２１の開閉弁Ｖ３２とが閉鎖されるとともに、好ましくは置換水排出ラインＬ１２の開閉弁Ｖ１３が閉鎖され、バイパスラインＬ２２の開閉弁Ｖ３３と純水返送ラインＬ８の開閉弁Ｖ１８とが開放される。これにより、給水ラインＬ１と軟水器１３との連通が遮断され、給水ラインＬ１がバイパスラインＬ２２に連通され、好ましくは軟水器１３と置換水排出ラインＬ１２との連通が遮断され、軟水器１３と純水還流ラインＬ２１との連通が遮断される（第３の連通状態）。こうして、給水ラインＬ１に供給される原水は、軟水器１３をバイパスして膜分離装置３に供給され、ＥＤＩ装置４からの純水は、純水ラインＬ７から純水返送ラインＬ９を通じて、原水タンク２に供給されて貯留される。

【0043】

（熱水殺菌工程）
熱水殺菌工程は、純水製造装置１の系内を熱水により殺菌する工程である。具体的には、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１２により６０℃以上、好ましくは８０℃以上に加熱し、一定時間保持した後、系内の温度が膜分離装置３による膜分離処理に適した温度になるまで冷却する工程である。

【0044】

第３の準備工程が終了すると、原水導入ラインＬ５の開閉弁Ｖ３が閉鎖され、原水導入ラインＬ５を通じた給水ラインＬ１への原水の供給が停止されると同時に、給水ラインＬ１の開閉弁Ｖ１が開放され、原水タンク２から給水ラインＬ１への純水の供給が開始される。そして、給水ラインＬ１の開閉弁Ｖ１２，Ｖ３１と透過水ラインＬ２の開閉弁Ｖ４と純水返送ラインＬ９の開閉弁Ｖ７，Ｖ１８とが開放され、バイパスラインＬ２２の開閉弁Ｖ３３と純水ラインＬ７の開閉弁Ｖ６と純水還流ラインＬ２１の開閉弁Ｖ３２と置換水排出ラインＬ１２の開閉弁Ｖ１３とが閉鎖される。これにより、熱水殺菌工程が開始され、原水タンク２に貯留された純水は、軟水器１３を含む給水ラインＬ１、膜分離装置３、透過水ラインＬ２、ＥＤＩ装置４、純水ラインＬ７、および純水返送ラインＬ９を通じて循環される。それと同時に、熱交換器１２に熱媒体（例えば蒸気）が供給され、循環する純水が６０℃以上、好ましくは８０℃以上に加熱されて保持される。こうして、高温に保持された純水（熱水）の循環により、純水製造装置１の系内が殺菌される。

【0045】

このとき、透過水返送ラインＬ６の開閉弁Ｖ５が開放されることで、透過水返送ラインＬ６にも熱水が通水されて殺菌される。また、ＲＯ濃縮水ラインＬ３の開閉弁Ｖ１４とＥＤＩ濃縮水ラインＬ８の開閉弁Ｖ１６が開放され、ＲＯ濃縮水排出ラインＬ１３の開閉弁Ｖ１５とＥＤＩ濃縮水排出ラインＬ１４の開閉弁Ｖ１７とが閉鎖されることで、ＲＯ濃縮水ラインＬ３とＥＤＩ濃縮水ラインＬ８にも熱水が通水されて殺菌される。なお、熱水殺菌工程中は、軟水器１３で発生するガスを排出するために、軟水器１３の上部に設けられたエア抜き弁（図示せず）が常時または間欠的に開放されてもよい。

【0046】

熱水の循環が一定時間行われた後、熱水の冷却が開始される。具体的には、熱交換器１２への熱媒体の供給が停止され、その代わりに、熱交換器１２への冷媒（例えば冷水）の供給が開始される。これにより、循環する熱水が冷却され、例えば４５℃未満になるまで冷却される。

【0047】

なお、熱水殺菌工程での熱水の温度は、熱水の循環経路内に設けられた温度センサ（図示せず）の検出値に基づいて調整される。温度センサの位置は特に限定されないが、熱水の循環方向において熱交換器１２からできるだけ離れた位置であることが好ましく、より好ましくは、熱交換器１２の入口付近である。すなわち、この付近では、放熱の影響で熱水の温度が最も低くなるため、この付近での熱水の温度が所望の殺菌温度を下回らないように調整することで、系内の十分な殺菌効果を確保することができる。また、ＲＯ濃縮水ラインＬ３やＥＤＩ濃縮水ラインＬ８にも温度センサを設置して、それらに通水される熱水の温度を監視してもよい。熱水殺菌工程での原水の昇温速度は、急激な温度変化による各機器へのダメージを少なくするために、０．１～１５℃／ｍｉｎであることが好ましい。また、熱水の降温速度も、急激な温度変化による影響を軽減するために、０．１～１５℃／ｍｉｎであることが好ましい。

【0048】

（ＲＯ立ち上げ工程）
ＲＯ立ち上げ工程は、純水製造装置１の通常運転を再開する前に、膜分離装置３の立ち上げ運転として実施される工程であり、所定の水質を満たす透過水が得られるまで行われる。

【0049】

循環する熱水が冷却され、膜分離装置３による膜分離処理に適した温度（例えば４５℃未満）になると、熱水殺菌工程からＲＯ立ち上げ工程に移行され、膜分離装置３において採水工程時と同様の膜分離処置が行われる。このとき、膜分離処置３からの透過水は、透過水ラインＬ２の開閉弁Ｖ４が閉鎖され、透過水返送ラインＬ６の開閉弁Ｖ５が開放されることで、その全てが透過水ラインＬ２から透過水返送ラインＬ６を通じて原水タンク２に還流される。一方、ＲＯ濃縮水は、ＲＯ濃縮水ラインＬ３の開閉弁Ｖ１４が閉鎖され、ＲＯ濃縮水排出ラインＬ１３の開閉弁Ｖ１５が開放されることで、ＲＯ濃縮水ラインＬ３からＲＯ濃縮水排出ラインＬ１３を通じて外部に排出される。

【0050】

ＲＯ立ち上げ工程は、上述したように、膜分離処置３からの透過水の水質が所定の水質を満たすようになるまで行われる。透過水の水質が所定の水質を満たしたか否かは、例えば、膜分離処置３の二次側の出口付近に設置した導電率センサ（図示せず）により透過水の導電率を検出し、その検出値が所定値（例えば、１５μＳ／ｃｍ）以下になったか否かによって判定することができる。また、ＲＯ立ち上げ工程を終了するか否かは、透過水の水質が所定の水質を満たしたか否かに加えて、透過水の流量とＲＯ濃縮水の流量がそれぞれ安定したか否かに基づいて判定されてもよい。それぞれの流量が安定したか否かは、流量センサを用いて判定されてもよく、流量が安定するまでの時間を予め試運転で計測しておき、その時間が経過したか否かに基づいて判定されてもよい。

【0051】

（ＥＤＩ立ち上げ工程）
ＥＤＩ立ち上げ工程は、純水製造装置１の通常運転を再開する前に、ＥＤＩ装置４の立ち上げ運転として、ＲＯ立ち上げ工程から引き続き実施される工程であり、所定の水質を満たす純水が得られるまで行われる。

【0052】

膜分離処置３からの透過水の水質が所定の水質を満たしたことが確認されると、透過水ラインＬ２の開閉弁Ｖ４が開放されるとともに、透過水返送ラインＬ６の開閉弁Ｖ５が閉鎖され、膜分離処置３からの透過水がＥＤＩ装置４に供給される。こうして、ＥＤＩ立ち上げ工程が開始されると、ＥＤＩ装置４において採水工程時と同様の脱塩処理が行われ、純水ラインＬ７の開閉弁Ｖ６が閉鎖されるとともに、純水返送ラインＬ９の開閉弁Ｖ７が開放される。これにより、ＥＤＩ装置４からの純水は、純水ラインＬ７から純水返送ラインＬ９を通じて原水タンク２に還流される。また、ＥＤＩ濃縮水も、ＥＤＩ濃縮水ラインＬ８の開閉弁Ｖ１６が開放され、ＥＤＩ濃縮水排出ラインＬ１４の開閉弁Ｖ１７が閉鎖されることで、ＥＤＩ濃縮水ラインＬ８を通じて原水タンク２に還流される。

【0053】

ＥＤＩ立ち上げ工程は、上述したように、ＥＤＩ装置４からの純水の水質が所定の水質を満たすようになるまで行われる。純水の水質が所定の水質を満たしたか否かは、例えば、ＥＤＩ装置４の脱塩室出口付近に設置した導電率センサ（図示せず）により純水の導電率を検出し、その検出値が所定値（例えば、１μＳ／ｃｍ）以下になったか否かによって判定することができる。また、ＥＤＩ立ち上げ工程を終了するか否かは、純水の水質が所定の水質を満たしたか否かに加えて、純水の流量とＥＤＩ濃縮水の流量とＥＤＩ電極水の流量がそれぞれ安定したか否かに基づいて判定されてもよい。それぞれの流量が安定したか否かは、流量センサを用いて判定されてもよく、流量が安定するまでの時間を予め試運転で計測しておき、その時間が経過したか否かに基づいて判定されてもよい。

【0054】

ＥＤＩ立ち上げ工程が終了すると、純水ラインＬ７の開閉弁Ｖ６が開放され、純水返送ラインＬ９の開閉弁Ｖ７が閉鎖されることで、純水製造装置１において通常運転が再開され、純水製造装置１で製造された純水が純水ラインＬ７を通じて液体供給装置（図示せず）に供給される。

【0055】

以上、本実施形態によれば、給水ラインＬ１のうち、軟水器（前処理手段）１３の下流側に純水還流ライン（第２の還流ライン）Ｌ２１を介して純水返送ライン（第１の還流ライン）Ｌ９が接続され、軟水器１３の上流側に置換水排出ラインＬ１２が接続されていることで、純水返送ラインＬ９を流れる純水を軟水器１３に還流させて外部に排出することが可能になる。これにより、熱水（加熱された純水）による殺菌処理を実行する前に、軟水器１３に純水を通水することが可能になり、従来の方法ではイオン負荷の高い原水が滞留していた軟水器１３の内部を純水で置換することが可能になる。その結果、殺菌処理中のＥＤＩ装置４へのイオン負荷を低減することができ、殺菌処理後の純水製造時にＥＤＩ装置４の処理水質が悪化することを未然に抑制することができる。

【0056】

バイパスラインＬ２２と置換水排出ラインＬ１２の用途は、上述した用途に限定されず、例えば、軟水器１３内のイオン交換樹脂の逆洗を行うために、バイパスラインＬ２２と置換水排出ラインＬ１２が使用されてもよい。すなわち、原水タンク２に貯留された原水を逆洗水として軟水器１３の出口から流入させ、軟水器１３の入口を通じて外部に排出するために、バイパスラインＬ２２と置換水排出ラインＬ１２が使用されてもよい。換言すると、軟水器１３には、イオン交換樹脂の逆洗を行うためのラインが接続されているが、そのような既存のラインを置換水排出ラインＬ１２やバイパスラインＬ２２として流用してもよい。

【0057】

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る純水製造装置の概略構成図である。本実施形態は、原水の前処理を行う前処理手段として活性炭ろ過器が追加されている点で第１の実施形態と異なっている。以下、そのような相違点を中心に説明する。

【0058】

本実施形態では、給水ラインＬ１のうち軟水器１３の下流側、具体的には、軟水器１３の出口と純水還流ラインＬ２１との接続部との間に、活性炭ろ過器１５とフィルタ（図示せず）がこの順に設けられている。活性炭ろ過器１５は、上述したように、膜分離装置３に供給される原水から残留塩素を除去する機能を有し、フィルタは、活性炭ろ過器１５から生じる微粉炭を捕捉して除去する機能を有している。これに伴い、本実施形態では、バイパスラインＬ２２は、軟水器１３と活性炭ろ過器１５（およびフィルタ）をバイパスするように給水ラインＬ１に接続されている。なお、軟水器１３と活性炭ろ過器１５の位置は逆であってもよいが、軟水器１３の下流側に活性炭ろ過器１５が設けられていると、原水に含まれる残留塩素が活性炭ろ過器１５で除去される前に、軟水器１３に原水が通水されることで、軟水器１３内での生菌の繁殖を抑制することができる。そのため、活性炭ろ過器１５の位置は、図示したように軟水器１３の下流側であることが好ましい。

【0059】

本実施形態では、第１の実施形態と同様の方法で、熱水による殺菌処理が実行される。すなわち、原水タンク２に貯留されていた原水が外部に排出された後（殺菌準備工程の第１の準備工程）、原水タンク２に純水が貯留され、軟水器１３および活性炭ろ過器１５を含む給水ラインＬ１を除いて、系内のほとんどが純水で置換される（同第２の準備工程）。その後、軟水器１３および活性炭ろ過器１５に純水が通水されることで、軟水器１３および活性炭ろ過器１５内も純水で置換される（同第３の準備工程）。そして、純水製造装置１の系内が熱水により殺菌された後（熱水殺菌工程）、所定の水質を満たす透過水が得られるまで、膜分離装置３の立ち上げ運転が実施される（ＲＯ立ち上げ工程）。引き続き、所定の水質を満たす純水が得られるまで、ＥＤＩ装置４の立ち上げ運転が実施された後（ＥＤＩ立ち上げ工程）、純水製造装置１の通常運転が再開される。したがって、本実施形態では、第１の実施形態に比べて前処理手段として用いられる機器が増えたとしても、工程数を増加させることなく、熱水殺菌方法を実行することができる。

【0060】

（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る純水製造装置の概略構成図である。本実施形態は、軟水器が２系統設けられているとともに、原水の前処理を行う前処理手段として、活性炭ろ過器が追加されている点で第１の実施形態と異なっている。以下、そのような相違点を中心に説明する。

【0061】

本実施形態では、第１の実施形態の軟水器１３が並列に２つ設けられ、それに伴い、第１の実施形態の送水ポンプ１１も２つ設けられている。具体的には、給水ラインＬ１の上流側が２つの分岐ラインＬ１ａ，Ｌ１ｂに分岐し、それぞれ開閉弁Ｖ１ａ，Ｖ１ｂを介して原水タンク２に接続されている。そして、第１の分岐ラインＬ１ａに、第１の送水ポンプ１１ａと第１の軟水器１３ａが設けられ、第２の分岐ラインＬ１ｂに、第２の送水ポンプ１１ｂと第２の軟水器１３ｂが設けられている。これにより、軟水器１３が１つしか設けられていない第１の実施形態では、軟水器１３の再生処理を行うために純水製造装置１の運転を停止せざるを得ないのに対し、本実施形態では、２つの軟水器１３ａ，１３ｂの一方で再生処理を行っている間にも他方で原水を処理することができる。そのため、２つの軟水器１３ａ，１３ｂの一方の機能が低下しても、純水製造装置１の運転を継続することができる。なお、本実施形態では、給水ラインＬ１の上流側が２つの分岐ラインＬ１ａ，Ｌ１ｂに分岐していることに伴い、第１の実施形態の原水導入ラインＬ５も２つ設けられている。すなわち、第１の分岐ラインＬ１ａには、開閉弁Ｖ３ａを介して第１の原水導入ラインＬ５ａが接続され、第２の分岐ラインＬ１ｂには、開閉弁Ｖ３ｂを介して第２の原水導入ラインＬ５ｂが接続されている。

【0062】

また、本実施形態では、第１の実施形態の軟水器１３が２つ設けられていることに伴い、第１の実施形態の軟水器１３に付随する構成（すなわち、置換水排出ラインＬ１２、純水還流ラインＬ２１、バイパスラインＬ２２、および開閉弁Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ３１～Ｖ３３）も、第１の分岐ラインＬ１ａと第２の分岐ラインＬ１ｂにそれぞれ、第１の実施形態と同様に設けられている。以下、第１の軟水器１３ａに付随する構成と第２の軟水器１３ｂに付随する構成とを区別するために、第１の軟水器１３ａに付随する構成には、冒頭に「第１の」を付すとともに符号に添字「ａ」を付すことがあり、第２の軟水器１３ｂに付随する構成には、冒頭に「第２の」を付すとともに符号に添字「ｂ」を付すことがある。例えば、第１の軟水器１３ａに付随して設けられた、置換水排出ラインＬ１２、純水還流ラインＬ２１、およびバイパスラインＬ２２は、それぞれ、第１の置換水排出ラインＬ１２ａ、第１の純水還流ラインＬ２１ａ、および第１のバイパスラインＬ２２ａである。また、第２の軟水器１３ｂに付随して設けられた、置換水排出ラインＬ１２、純水還流ラインＬ２１、およびバイパスラインＬ２２は、それぞれ、第２の置換水排出ラインＬ１２ｂ、第２の純水還流ラインＬ２１ｂ、および第２のバイパスラインＬ２２ｂである。

【0063】

なお、第１の実施形態では送水ポンプ１１と軟水器１３との間に設けられていた熱交換器１２は、本実施形態では、２つの軟水器１３ａ，１３ｂの下流側、すなわち、給水ラインＬ１のうち２つの分岐ラインＬ１ａ，Ｌ１ｂの合流部の下流側に設けられている。ただし、コストが許せば、第１の実施形態と同様に、送水ポンプ１１ａ，１１ｂと軟水器１３ａ，１３ｂの間にそれぞれ熱交換器１２が設けられていてもよい。

【0064】

さらに、本実施形態では、給水ラインＬ１のうち熱交換器１２と加圧ポンプ１４との間に、活性炭ろ過器１５とフィルタ（図示せず）とがこの順に設けられている。活性炭ろ過器１５は、膜分離装置３に供給される原水の前処理を行う前処理手段として機能し、上述したように、膜分離装置３に供給される原水から残留塩素を除去するために用いられる。フィルタは、活性炭ろ過器１５から生じる微粉炭を捕捉して除去する機能を有している。

【0065】

また、給水ラインＬ１のうち熱交換器１２と活性炭ろ過器１５との間には、開閉弁Ｖ２１が設けられ、その下流側近傍には、開閉弁Ｖ２２を介して第３の置換水排出ラインＬ１６が接続されている。また、給水ラインＬ１のうち活性炭ろ過器１５と加圧ポンプ１４との間には、開閉弁Ｖ３４が設けられ、その上流側近傍には、開閉弁Ｖ３５を介して第３の純水還流ラインＬ２３が接続されている。なお、開閉弁Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ３４，Ｖ３５は、活性炭ろ過器１５と各ラインＬ１，Ｌ１６，Ｌ２３との連通状態を切り替える流路切替手段として機能する。第３の純水還流ライン（第２の還流ライン）Ｌ２３は、純水返送ラインＬ９を流れる純水を給水ラインＬ１から活性炭ろ過器１５に還流させるために、純水返送ラインＬ９から分岐して活性炭ろ過器１５の下流側で給水ラインＬ１に接続されている。それに応じて、第３の置換水排出ラインＬ１６は、活性炭ろ過器１５に還流される純水を外部に排出するために、活性炭ろ過器１５の上流側で給水ラインＬ１に接続されている。ただし、これとは逆に、第３の純水還流ラインＬ２３が、活性炭ろ過器１５の上流側で給水ラインＬ１に接続され、第３の置換水排出ラインＬ１６が、活性炭ろ過器１５の下流側で給水ラインＬ１に接続されていてもよい。開閉弁Ｖ２１，Ｖ２２の代わりに、給水ラインＬ１と第３の置換水排出ラインＬ１６との接続部に三方弁が設けられていてもよく、開閉弁Ｖ３４，Ｖ３５の代わりに、給水ラインＬ１と第３の純水還流ラインＬ２３との接続部に三方弁が設けられていてもよい。

【0066】

また、給水ラインＬ１には、開閉弁Ｖ３６を備えた第３のバイパスラインＬ２４が接続されている。第３のバイパスラインＬ２４は、給水ラインＬ１のうち、第３の置換水排出ラインＬ１２との接続部の上流側（具体的には、開閉弁Ｖ２１の上流側）と第３の純水還流ラインＬ２３との接続部の下流側（具体的には、開閉弁Ｖ３４の下流側）とを接続し、活性炭ろ過器１５を介さずに膜分離装置３に原水を供給するために設けられている。なお、開閉弁Ｖ３６は、給水ラインＬ１と第３のバイパスラインＬ２４との連通状態を切り替える流路切替手段として機能する。

【0067】

本実施形態における採水工程は、原水が２つの軟水器１３ａ，１３ｂのうち一方に供給され、熱交換器１２を通過した後に活性炭ろ過器１５に供給されることを除いて、第１の実施形態と同様である。一方で、本実施形態における熱水殺菌方法の各工程は、上述のような構成の変更に伴い、特に殺菌準備工程のうち第３の準備工程の手順が第１の実施形態と異なっている。以下、本実施形態の熱水殺菌方法について、純水製造装置１の採水工程時に２つの軟水器１３ａ，１３ｂのうち第１の軟水器１３ａに純水が供給される場合を例に挙げて、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

【0068】

殺菌準備工程における第２の準備工程では、２つの軟水器１３ａ，１３ｂと活性炭ろ過器１５を含む給水ラインＬ１が純水で置換されないが、第３の準備工程では、そのうち、まず、活性炭ろ過器１５に純水が通水され、活性炭ろ過器１５内が純水で置換される。

【0069】

具体的には、第２の準備工程が終了すると、給水ラインＬ１の開閉弁Ｖ２１，Ｖ３４と純水返送ラインＬ９の開閉弁Ｖ１８とが閉鎖され、第３のバイパスラインＬ２４の開閉弁Ｖ３６と第３の置換水排出ラインＬ１６の開閉弁Ｖ２２と第３の純水還流ラインＬ２３の開閉弁Ｖ３５とが開放される。これにより、給水ラインＬ１と活性炭ろ過器１５との連通が遮断され、給水ラインＬ１が第３のバイパスラインＬ２４に連通され、活性炭ろ過器１５が第３の置換水排出ラインＬ１６と第３の純水還流ラインＬ２３とにそれぞれ連通される（第２の連通状態）。こうして、第１の軟水器１３ａと熱交換器１２を通過した原水は、活性炭ろ過器１５をバイパスして（すなわち、活性炭ろ過器１５で処理されずに）膜分離装置３に供給される。そして、膜分離装置３に供給された原水は、そこで処理され、引き続きＥＤＩ装置４で処理された後、純水として純水返送ラインＬ９に供給される。純水返送ラインＬ９を流れる純水は、第３の純水還流ラインＬ２３を通じて給水ラインＬ１に還流され、活性炭ろ過器１５を採水工程時とは逆向きに流れた後、給水ラインＬ１から第３の置換水排出ラインＬ１６を通じて外部に排出される。こうして、活性炭ろ過器１５に純水が通水され、活性炭ろ過器１５内が純水で置換される。

【0070】

活性炭ろ過器１５への純水の通水は、例えば、導電率計や比抵抗計などの水質検出手段により、第３の置換水排出ラインＬ１６からの排水の水質が所定の水質を満たしていると判定された場合に終了することができる。あるいは、ＥＤＩ装置４の脱塩室出口付近に設けられた流量センサ（図示せず）により、純水の積算流量が所定値以上になったことが確認されたタイミングで終了してもよく、予め設定された所定の通水時間が経過したタイミングで終了してもよい。

【0071】

活性炭ろ過器１５内が純水で置換されると、次に、第１の実施形態の軟水器１３の場合と同様に、第２の軟水器１３ｂに純水が通水され、第２の軟水器１３ｂ内が純水で置換される。

【0072】

具体的には、第３の純水還流ラインＬ２３の開閉弁Ｖ３５と第３の置換水排出ラインＬ１６の開閉弁Ｖ２２が閉鎖され、活性炭ろ過器１５への純水の通水が停止されるとともに、第２の純水還流ラインＬ２１ｂの開閉弁Ｖ３２ｂと第２の置換水排出ラインＬ１２ｂの開閉弁Ｖ１３ｂが開放される。これにより、純水返送ラインＬ９を流れる純水は、第２の純水還流ラインＬ２１ｂを通じて第２の分岐ラインＬ１ｂに還流され、第２の軟水器１３ｂを採水工程時とは逆向きに流れた後、第２の分岐ラインＬ１ｂから第２の置換水排出ラインＬ１２ｂを通じて外部に排出される。こうして、第２の軟水器１３ｂに純水が通水され、第２の軟水器１３ｂ内が純水で置換される。

【0073】

第２の軟水器１３ｂへの純水の通水は、例えば、導電率計や比抵抗計などの水質検出手段により、第２の置換水排出ラインＬ１２ｂからの排水の水質が所定の水質を満たしていると判定された場合に終了することができる。あるいは、ＥＤＩ装置４の脱塩室出口付近に設けられた流量センサ（図示せず）により、純水の積算流量が所定値以上になったことが確認されたタイミングで終了してもよく、予め設定された所定の通水時間が経過したタイミングで終了してもよい。

【0074】

第２の軟水器１３ｂ内が純水で置換されると、最後に、第１の実施形態の軟水器１３の場合と同様に、第１の軟水器１３ａに純水が通水され、第１の軟水器１３ａ内が純水で置換される。

【0075】

具体的には、まず、第２の純水還流ラインＬ２１ｂの開閉弁Ｖ３２ｂと第２の置換水排出ラインＬ１２ｂの開閉弁Ｖ１３ｂが閉鎖され、第２の軟水器１３ｂへの純水の通水が停止される。そして、第１の分岐ラインＬ１ａの開閉弁Ｖ１２ａ，Ｖ３１ａが閉鎖され、第１のバイパスラインＬ２２ａの開閉弁Ｖ３３ａが開放される。これにより、第１の分岐ラインＬ１ａに供給される原水は、第１の軟水器１３ａと活性炭ろ過器１５の両方をバイパスして（すなわち、その両方で処理されずに）膜分離装置３に供給され、膜分離装置３とＥＤＩ装置４で順次処理されて、純水として純水返送ラインＬ９に供給される。このとき、純水返送ラインＬ９を流れる純水は、第１の純水還流ラインＬ２１ａの開閉弁Ｖ３２ａと第１の置換水排出ラインＬ１２ａの開閉弁Ｖ１３ａが開放されることで、第１の純水還流ラインＬ２１ａ通じて第１の分岐ラインＬ１ａに還流される。そして、第１の分岐ラインＬ１ａに還流された純水は、第１の軟水器１３ａを採水工程時とは逆向きに流れた後、第１の分岐ラインＬ１ａから第１の置換水排出ラインＬ１２ａを通じて外部に排出される。こうして、第１の軟水器１３ａに純水が通水され、第１の軟水器１３ａ内が純水で置換される。

【0076】

第１の軟水器１３ａへの純水の通水は、例えば、導電率計や比抵抗計などの水質検出手段により、第１の置換水排出ラインＬ１２ａからの排水の水質が所定の水質を満たしていると判定された場合に終了することができる。あるいは、ＥＤＩ装置４の脱塩室出口付近に設けられた流量センサ（図示せず）により、純水の積算流量が所定値以上になったことが確認されたタイミングで終了してもよく、予め設定された所定の通水時間が経過したタイミングで終了してもよい。

【0077】

こうして殺菌準備工程が終了すると、第１の実施形態と同様の手順で、第１の分岐ラインＬ１ａにだけでなく第２の分岐ラインＬ１ｂにも、原水タンク２からの原水の供給が開始される。こうして熱水殺菌工程が開始され、第１の分岐ラインＬ１ａにだけでなく第２の分岐ラインＬ１ｂにも熱水が通水されて殺菌される。なお、熱水殺菌工程の終了後、ＲＯ立ち上げ工程とＥＤＩ立ち上げ工程を経て、純水製造装置１の運転が再開されることは、第１の実施形態と同様である。

【0078】

なお、上述した第３の準備工程の手順では、活性炭ろ過器１５への純水の通水時に、膜分離装置３に供給される原水が活性炭ろ過器１５をバイパスするため、原水に残留塩素が含まれていると、それが除去されずに膜分離装置３に流入してしまう。そのため、原水タンク２の容量に余裕がある場合には、活性炭ろ過器１５内を置換するための純水として、原水を膜分離装置３とＥＤＩ装置４で順次処理することで得られた純水ではなく、原水タンク２に貯留された純水を用いてもよい。すなわち、先に、上述した手順で２つの軟水器１２ａ，１２ｂへの純水の通水を行った後、原水タンク２に貯留された純水を、給水ラインＬ１を通じて活性炭ろ過器１５に供給し、それにより、活性炭ろ過器１５内を純水で置換してもよい。なお、活性炭ろ過器１５に通水された純水は、膜分離装置３とＥＤＩ装置４で順次処理された後、純水返送ラインＬ９を通じて原水タンク２に還流される。このとき、ＲＯ濃縮水は、ＲＯ濃縮水ラインＬ３からＲＯ濃縮水排出ラインＬ１３を通じて外部に排出されるが、ＥＤＩ濃縮水は、ＥＤＩ濃縮水ラインＬ８からＥＤＩ濃縮水排出ラインＬ１４を通じて外部に排出されてもよく、ＥＤＩ濃縮水ラインＬ８を通じて原水タンク２に返送されてもよい。また、原水タンク２から活性炭ろ過器１５に供給される純水は、第１の軟水器１３ａを経由してもよく、第１の軟水器１３ａをバイパスしてもよい。

【0079】

軟水器１３ａ，１３ｂと同様に、活性炭ろ過器１５も２系統設けられていてもよく、それにより、純水製造装置１の運転を停止することなく活性炭ろ過器１５の逆洗を行うことができる。ただし、活性炭ろ過器１５の逆洗は、一般に、軟水器１３ａ，１３ｂの再生に比べて少ない頻度で済むため、ユースポイントで純水の需要がない時間帯に実施することも可能である。そのため、コスト面を考慮すると、必ずしも活性炭ろ過器１５は２系統設けられていなくてもよい。

【0080】

なお、上述した各実施形態では、第２の準備工程が本発明の「処理水をタンクに還流させる工程」に相当し、第３の準備工程が本発明の「処理水を前処理手段に流通させる工程」に相当する。これらの工程は、熱水殺菌工程（タンクに貯留された処理水を水処理手段と前処理手段とを含む循環経路に沿って循環させつつ、所定の温度まで加熱し、一定時間保持した後に冷却することで、水処理手段と前処理手段とを殺菌する工程）を実行する前に行われる。

【符号の説明】

【0081】

１ 純水製造装置
２ 原水タンク
３ 膜分離装置（水処理手段）
４ ＥＤＩ装置（水処理手段）
５ 制御部（制御手段）
１３，１３ａ，１３ｂ 軟水器（前処理手段）
１５ 活性炭ろ過器（前処理手段）
Ｌ１ 給水ライン
Ｌ５ 原水導入ライン
Ｌ９ 純水返送ライン（第１の還流ライン）
Ｌ１３，Ｌ１３ａ，Ｌ１３ｂ，Ｌ１６ 置換水排出ライン（排出ライン）
Ｌ２１，Ｌ２１ａ，Ｌ２１ｂ，Ｌ２３ 純水還流ライン（第２の還流ライン）
Ｌ２２，Ｌ２２ａ，Ｌ２２ｂ，Ｌ２４ バイパスライン
Ｖ１２，Ｖ１２ａ，Ｖ１２ｂ，Ｖ１３，Ｖ１３ａ，Ｖ１３ｂ，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ３１～Ｖ３３，Ｖ３１ａ～Ｖ３３ａ，Ｖ３１ｂ～Ｖ３３ｂ，Ｖ３４～Ｖ３６ 開閉弁（流路切替手段）

【要約】

【課題】処理水の水質悪化を抑制する。
【解決手段】水処理システム１は、被処理水を貯留するタンク２と、膜分離装置３とイオン交換装置４とを含む水処理手段３，４と、水処理手段３，４に供給される被処理水の前処理を行う前処理手段１３と、タンク２から前処理手段１３を経由して水処理手段３，４に至る給水ラインＬ１と、水処理手段３，４で得られた処理水を流通させてタンク２に還流させる第１の還流ラインＬ９と、第１の還流ラインＬ９から分岐して前処理手段１３の下流側で給水ラインＬ１に接続し、第１の還流ラインＬ９を流れる処理水を前処理手段１３に還流させる第２の還流ラインＬ２１と、前処理手段１３に対して第２の還流ラインＬ２１が接続された側と反対側で給水ラインＬ２１に接続し、前処理手段１３に還流される処理水を外部に排出させる排出ラインＬ１２と、を有している。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】