特許 7746117 水処理システム及び水処理方法

(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】

(24)【登録日】2025-09-19

(45)【発行日】2025-09-30

(54)【発明の名称】水処理システム及び水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20230101AFI20250922BHJP

   B01D 61/10 20060101ALI20250922BHJP

   B01D 61/52 20060101ALI20250922BHJP

   C02F 1/469 20230101ALI20250922BHJP

   B01D 61/58 20060101ALI20250922BHJP

【ＦＩ】

C02F1/44 A

B01D61/10

B01D61/52

C02F1/44 J

C02F1/469

B01D61/58

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021173933

(22)【出願日】2021-10-25

(65)【公開番号】P2023063877

(43)【公開日】2023-05-10

【審査請求日】2024-07-26

(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】佐々木 慶介

(72)【発明者】

【氏名】中村 勇規

(72)【発明者】

【氏名】寺師 亮輔

(72)【発明者】

【氏名】須藤 史生

【審査官】石田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特許第６７９９６５７（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０２０－１９９４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０２５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１１９０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１２４４８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｂ０１Ｄ ６１／１０

Ｂ０１Ｄ ６１／５２

Ｃ０２Ｆ １／４６９

Ｂ０１Ｄ ６１／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一つの逆浸透膜装置と、前記少なくとも一つの逆浸透膜装置の下流に位置する少なくとも一つの電気再生式脱イオン装置と、を有する水処理システムであって、
前記少なくとも一つの逆浸透膜装置の上流に位置し、前記水処理システムに供給される原水の温度に応じて、前記少なくとも一つの逆浸透膜装置への供給水の温度調整を行う第１の熱交換器と、
前記少なくとも一つの逆浸透膜装置と前記少なくとも一つの電気再生式脱イオン装置との間に位置し、前記電気再生式脱イオン装置への供給水を冷却する第２の熱交換器と、を有し、
前記原水の温度は前記逆浸透膜装置の処理水の温度より低く、
前記第１の熱交換器は前記水処理システムの外部との間で熱交換を行う外部熱交換器であり、前記第２の熱交換器は前記水処理システムの内部で熱交換を行う内部熱交換器であり、前記第１の熱交換器は加熱器として作動する、水処理システム。

【請求項2】

少なくとも一つの逆浸透膜装置と、前記少なくとも一つの逆浸透膜装置の下流に位置する少なくとも一つの電気再生式脱イオン装置と、を有する水処理システムであって、
前記少なくとも一つの逆浸透膜装置の上流に位置し、前記水処理システムに供給される原水の温度に応じて、前記少なくとも一つの逆浸透膜装置への供給水の温度調整を行う第１の熱交換器と、
前記少なくとも一つの逆浸透膜装置と前記少なくとも一つの電気再生式脱イオン装置との間に位置し、前記電気再生式脱イオン装置への供給水を冷却する第２の熱交換器と、を有し、
前記原水の温度は前記電気再生式脱イオン装置の処理水の温度より高く、
前記第１の熱交換器は前記水処理システムの内部で熱交換を行う内部熱交換器であり、前記第２の熱交換器は前記水処理システムの外部との間で熱交換を行う外部熱交換器であり、前記第２の熱交換器は冷却器として作動する、水処理システム。

【請求項3】

前記第１の熱交換器と前記逆浸透膜装置との間に位置し、前記逆浸透膜装置への供給水を冷却する第３の熱交換器を有する、請求項２に記載の水処理システム。

【請求項4】

少なくとも一つの逆浸透膜装置と、前記少なくとも一つの逆浸透膜装置の下流に位置する少なくとも一つの電気再生式脱イオン装置と、を有する水処理システムであって、
前記少なくとも一つの逆浸透膜装置の上流に位置し、前記水処理システムに供給される原水の温度に応じて、前記少なくとも一つの逆浸透膜装置への供給水の温度調整を行う第１の熱交換器と、
前記少なくとも一つの逆浸透膜装置と前記少なくとも一つの電気再生式脱イオン装置との間に位置し、前記電気再生式脱イオン装置への供給水を冷却する第２の熱交換器と、を有し、
前記第２の熱交換器と前記電気再生式脱イオン装置との間に位置し、前記電気再生式脱イオン装置への供給水を冷却する熱交換器を有し、前記第１の熱交換器は前記水処理システムの外部との間で熱交換を行う外部熱交換器であり、前記第２の熱交換器は前記水処理システムの内部で熱交換を行う内部熱交換器であり、前記外部熱交換器は加熱器または冷却器として作動する、水処理システム。

【請求項5】

前記電気再生式脱イオン装置とユースポイントとの間に位置するサブシステムと、を有し、
前記サブシステムは、前記電気再生式脱イオン装置の処理水をさらに処理するための水処理装置と、前記水処理装置の処理水を前記水処理装置の上流に戻す第２の再循環ラインと、を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の水処理システム。

【請求項6】

前記逆浸透膜装置への供給水の温度は１５℃以上、４０℃以下の範囲に制御される、請求項１から５のいずれか１項に記載の水処理システム。

【請求項7】

前記電気再生式脱イオン装置への供給水の温度は１０以上、３０℃以下の範囲に制御される、請求項１から６のいずれか１項に記載の水処理システム。

【請求項8】

前記原水はシリカとホウ素を含み、前記逆浸透膜装置の処理水のシリカ濃度が１００ｐｐｂ以下、ホウ素濃度が５０ｐｐｂ以下である、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9】

少なくとも一つの逆浸透膜装置と、前記少なくとも一つの逆浸透膜装置の下流に位置する少なくとも一つの電気再生式脱イオン装置と、を有する水処理システムにおける水処理方法であって、
前記少なくとも一つの逆浸透膜装置への供給水の温度を、前記逆浸透膜装置の上流に位置する第１の熱交換器によって、前記水処理システムに供給される原水の温度に応じて調整することと、
前記電気再生式脱イオン装置への供給水を、前記逆浸透膜装置と前記電気再生式脱イオン装置との間に位置する第２の熱交換器によって冷却することと、を有し、
前記原水の温度は前記逆浸透膜装置の処理水の温度より低く、
前記第１の熱交換器は前記水処理システムの外部との間で熱の授受を行う外部熱交換器であり、前記第２の熱交換器は前記水処理システムの内部で熱交換する内部熱交換器であり、前記第１の熱交換器は加熱器として作動する、水処理方法。

【請求項10】

少なくとも一つの逆浸透膜装置と、前記少なくとも一つの逆浸透膜装置の下流に位置する少なくとも一つの電気再生式脱イオン装置と、を有する水処理システムにおける水処理方法であって、
前記少なくとも一つの逆浸透膜装置への供給水の温度を、前記逆浸透膜装置の上流に位置する第１の熱交換器によって、前記水処理システムに供給される原水の温度に応じて調整することと、
前記電気再生式脱イオン装置への供給水を、前記逆浸透膜装置と前記電気再生式脱イオン装置との間に位置する第２の熱交換器によって冷却することと、を有し、
前記原水の温度は前記電気再生式脱イオン装置の処理水の温度より高く、
前記第１の熱交換器は前記水処理システムの内部で熱交換する内部熱交換器であり、前記第２の熱交換器は前記水処理システムの外部との間で熱の授受を行う外部熱交換器であり、前記第２の熱交換器は冷却器として作動する、水処理方法。

【請求項11】

前記第１の熱交換器と前記逆浸透膜装置との間に位置する第３の熱交換器によって、前記逆浸透膜装置への供給水を冷却することを有する、請求項１０に記載の水処理方法。

【請求項12】

少なくとも一つの逆浸透膜装置と、前記少なくとも一つの逆浸透膜装置の下流に位置する少なくとも一つの電気再生式脱イオン装置と、を有する水処理システムにおける水処理方法であって、
前記少なくとも一つの逆浸透膜装置への供給水の温度を、前記逆浸透膜装置の上流に位置する第１の熱交換器によって、前記水処理システムに供給される原水の温度に応じて調整することと、
前記電気再生式脱イオン装置への供給水を、前記逆浸透膜装置と前記電気再生式脱イオン装置との間に位置する第２の熱交換器によって冷却することと、
前記第２の熱交換器と前記電気再生式脱イオン装置との間に位置する熱交換器によって、前記電気再生式脱イオン装置への供給水を冷却することと、を有し、
前記第１の熱交換器は前記水処理システムの外部との間で熱の授受を行う外部熱交換器であり、前記第２の熱交換器は前記水処理システムの内部で熱交換する内部熱交換器であり、前記外部熱交換器は加熱器または冷却器として作動する、水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は水処理システム及び水処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

水処理システムでは、逆浸透膜装置、電気再生式脱イオン装置などの水処理装置が直列に配置されている。それぞれの水処理装置には好適な水温条件があり、各水処理装置への供給水の温度は、熱交換器によって適切な温度に調整される。特許文献１には、逆浸透膜装置への供給水を熱交換器で加熱した後、逆浸透膜装置の処理水から排熱を回収し、この排熱で逆浸透膜装置への供給水を予備加熱する水処理システムが開示されている。この水処理システムによれば、逆浸透膜装置の好適な水温条件まで被処理水を加熱するための熱エネルギーが節約され、水処理システムの熱効率を高めることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実開昭４９－９８３９４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

原水の温度は、水処理システムの設置環境（高温地域、低温地域）によって変動するほか、原水を製造するための原料水の種類（地下水、市水など）によっても変動する。特許文献１に記載された水処理システムでは、逆浸透膜装置の排熱を逆浸透膜装置への供給水の予備加熱に利用しているが、温度調整が必要な水処理装置は逆浸透膜装置だけではない。例えば、電気再生式脱イオン装置の好適な水温は逆浸透膜装置の好適な水温とは異なる。従って、個々の水処理装置に対して熱効率の最適化を図っても、水処理システム全体の熱効率を改善することは困難である。

【0005】

本発明は、逆浸透膜装置と電気再生式脱イオン装置とを備え、様々な原水温度に対してシステム全体の熱効率の改善が可能な水処理システム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】

【0006】

本発明の水処理システムは、少なくとも一つの逆浸透膜装置と、少なくとも一つの逆浸透膜装置の下流に位置する少なくとも一つの電気再生式脱イオン装置と、少なくとも一つの逆浸透膜装置の上流に位置し、水処理システムに供給される原水の温度に応じて、少なくとも一つの逆浸透膜装置への供給水の温度調整を行う第１の熱交換器と、少なくとも一つの逆浸透膜装置と少なくとも一つの電気再生式脱イオン装置との間に位置し、電気再生式脱イオン装置への供給水を冷却する第２の熱交換器と、を有する。一態様では、原水の温度は逆浸透膜装置の処理水の温度より低く、第１の熱交換器は水処理システムの外部との間で熱交換を行う外部熱交換器であり、第２の熱交換器は水処理システムの内部で熱交換を行う内部熱交換器であり、第１の熱交換器は加熱器として作動する。他の態様では、原水の温度は電気再生式脱イオン装置の処理水の温度より高く、第１の熱交換器は水処理システムの内部で熱交換を行う内部熱交換器であり、第２の熱交換器は水処理システムの外部との間で熱交換を行う外部熱交換器であり、第２の熱交換器は冷却器として作動する。さらに他の態様では、第２の熱交換器と電気再生式脱イオン装置との間に位置し、電気再生式脱イオン装置への供給水を冷却する熱交換器を有し、第１の熱交換器は水処理システムの外部との間で熱交換を行う外部熱交換器であり、第２の熱交換器は水処理システムの内部で熱交換を行う内部熱交換器であり、外部熱交換器は加熱器または冷却器として作動する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、逆浸透膜装置と電気再生式脱イオン装置とを備え、様々な原水温度に対してシステム全体の熱効率の改善が可能な水処理システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態に係る水処理システムの概略構成図である。

【図2】逆浸透膜装置における水温とシリカ除去効率との関係を示す図である。

【図3】電気再生式脱イオン装置における水温とシリカ除去効率との関係を示す図である。

【図4】電気再生式脱イオン装置における水温とホウ素除去効率との関係を示す図である。

【図5】第２の実施形態に係る水処理システムの概略構成図である。

【図6】第３の実施形態に係る水処理システムの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明のいくつかの実施形態について説明する。各実施形態の水処理システム１０１，２０１，３０１は、１次システムＳ１と２次システムＳ２とを有している。２次システムＳ２は、１次システムＳ１の下流且つユースポイント２の上流に位置している。１次システムＳ１は原水から純水を製造し、２次システムＳ２は純水から超純水を製造する。２次システムＳ２はサブシステムとも呼ばれる。２次システムＳ２は、１次システムＳ１の電気再生式脱イオン装置１８の処理水をさらに処理するための様々な水処理装置２１～２５を有している。２次システムＳ２で製造された超純水（水処理装置の処理水）はユースポイント２に送られる。２次システムＳ２で製造された超純水のうち、ユースポイント２で使用されなかった超純水は、２次システムＳ２の母管Ｌ２に接続された第２の再循環ラインＬ３によって、水処理装置２１～２５の上流側に戻される。２次システムＳ２内では純水または超純水が常時循環している。２次システムＳ２は、純水または超純水が循環する範囲であり、母管Ｌ２及び第２の再循環ラインＬ３と、母管Ｌ２及び第２の再循環ラインＬ３上に設置されたすべての設備を含む。ユースポイント２は母管Ｌ２から分岐するラインＬ４によって水処理システム１０１，２０１，３０１と接続されている。

【0010】

各実施形態で詳しく説明するが、水処理システム１０１，２０１，３０１は、逆浸透膜装置１４の上流に位置し、水処理システムに供給される原水の温度に応じて、逆浸透膜装置１４への供給水の温度調整を行う第１の熱交換器３１と、逆浸透膜装置１４と電気再生式脱イオン装置１８との間に位置し、電気再生式脱イオン装置１８への供給水を冷却する第２の熱交換器３２と、を有している。実施形態により、第１の熱交換器３１と第２の熱交換器３２の一方は、水処理システムの内部で熱交換を行う内部熱交換器として、他方は、水処理システムの外部との間で熱交換を行う外部熱交換器として作動する。水処理システムに供給される原水はシリカとホウ素を含み、逆浸透膜装置１４の処理水のシリカ濃度は１００ｐｐｂ以下、ホウ素濃度は５０ｐｐｂ以下となる。電気再生式脱イオン装置１８の処理水のシリカ濃度は１００ｐｐｔ以下、ホウ素濃度は５０ｐｐｔ以下となる。

【0011】

（第１の実施形態）
図１（ａ）に、本発明の第１の実施形態に係る水処理システム１０１の概略構成を示す。本実施形態では、水処理システム１０１に供給される原水の水温は所定の温度範囲（例えば１５℃）より低い。上述のように、水処理システム１０１は１次システムＳ１と２次システムＳ２とに区分されるため、まず１次システムＳ１について説明し、次に２次システムＳ２について説明する。なお、１次システムＳ１と２次システムＳ２を構成する装置は以下に説明するものに限らず、他のタンク、ポンプ等が必要に応じて設置されることがある。

【0012】

１次システムＳ１には、被処理水の流通する母管Ｌ１に沿って、被処理水の流通する方向に、上流から下流に、原水タンク１１と、原水ポンプ１２と、第２の熱交換器３２と、第１の熱交換器３１と、少なくとも一つの逆浸透膜装置１４と、少なくとも一つの電気再生式脱イオン装置１８（ＥＤＩ）と、が直列に配置されており、被処理水は、逆浸透膜装置１４と電気再生式脱イオン装置１８との間で再び第２の熱交換器３２を通る。少なくとも一つの逆浸透膜装置１４は、単段の逆浸透膜装置と、直列に接続された複数段の逆浸透膜装置の両者を含み、以下の説明では単に逆浸透膜装置１４という。少なくとも一つの電気再生式脱イオン装置１８は、単段の電気再生式脱イオン装置と、直列に接続された複数段の電気再生式脱イオン装置の両者を含み、以下の説明では単に電気再生式脱イオン装置１８という。逆浸透膜装置１４と電気再生式脱イオン装置１８の少なくともいずれかを複数段直列配置することで、水質の一層の向上が可能となる。図示は省略するが、逆浸透膜装置１４と電気再生式脱イオン装置１８との間に、炭酸や溶存酸素を除去するための膜脱気装置、イオン交換樹脂装置、紫外線照射装置、ホウ素選択性樹脂装置の少なくともいずれかを設けてもよい。

【0013】

原水タンク１１は、１次システムＳ１の上流に設けられた前処理システム（図示せず）で製造された原水や、後段設備で発生した後に回収される水（純水、超純水、電気再生式脱イオン装置１８の濃縮水、電極水等）を貯蔵する。原水ポンプ１２は、原水タンク１１に貯蔵された原水を送出し、第２の熱交換器３２に供給した後、第１の熱交換器３１に供給する。

【0014】

第１の熱交換器３１は、逆浸透膜装置１４への供給水を所定の温度まで加熱する加熱器として作動する。第１の熱交換器３１は、逆浸透膜装置１４の上流に位置し、水処理システム１０１の外部との間で熱交換を行う外部熱交換器である。第１の熱交換器３１は、逆浸透膜装置１４への供給水を加熱する。逆浸透膜装置１４への供給水の水温が低すぎると、供給水の粘性が上がり、供給水が逆浸透膜装置１４を透過しにくくなる。これによって、逆浸透膜装置１４の圧力損失が増加し、原水ポンプ１２の動力費やポンプ容量が増える可能性がある。また、圧力損失の低減のために逆浸透膜装置１４のエレメントあたりの流量を減らすと、エレメントの個数が増える。一方、逆浸透膜装置１４への供給水の水温が高すぎると、膜材料の溶出、供給水中の溶解成分の析出、生物由来のスライム生成といった問題が生じやすくなる。第１の熱交換器３１は、逆浸透膜装置１４への供給水の水温を１５℃以上４０℃以下、好ましくは２０～３０℃程度に調整する。逆浸透膜装置１４は被処理水に含まれる微粒子、イオン成分、シリカ等を除去する。

【0015】

第２の熱交換器３２は、逆浸透膜装置１４と電気再生式脱イオン装置１８との間に設けられている。第２の熱交換器３２は、逆浸透膜装置１４の処理水ないし電気再生式脱イオン装置１８への供給水を所定の温度まで冷却する。第２の熱交換器３２は水処理システム１０１の内部で熱交換を行う内部熱交換器である。矢印は熱の移動方向を示す。後述するように、電気再生式脱イオン装置１８への供給水の温度が低いとホウ素の除去率が向上する。所定の温度は１０～３０℃程度、好ましくは１５～２４℃程度である。電気再生式脱イオン装置１８は被処理水に含まれるイオン成分を除去する。電気再生式脱イオン装置１８は被処理水に含まれるシリカやホウ素も除去する。電気再生式脱イオン装置１８の処理水は２次システムＳ２のサブタンク１９に貯蔵される。

【0016】

上述のように、逆浸透膜装置１４への低温の供給水は、第１の熱交換器３１で加温される前に第２の熱交換器３２で加温される。このため、第１の熱交換器３１で必要とする熱エネルギーが節約される。一方、逆浸透膜装置１４の高温の処理水は、逆浸透膜装置１４への低温の供給水に熱エネルギーを奪われることで、電気再生式脱イオン装置１８への供給水として適した温度まで冷却される。熱エネルギーが不要な部位から熱エネルギーが必要な部位に、熱交換によって熱エネルギーを移動しているため、１次システムＳ１全体のエネルギー使用効率が改善される。

【0017】

サブシステムＳ２は、電気再生式脱イオン装置１８とユースポイント２との間に位置している。２次システムＳ２には、被処理水の流通する母管Ｌ２に沿って、被処理水の流通する方向に、上流から下流に、サブタンク（純水タンク）１９と、純水ポンプ２０と、熱交換器２１と、紫外線照射装置２２と、イオン交換装置２３と、膜脱気装置２４と、限外ろ過膜装置２５と、が直列に配置されている。純水ポンプ２０はサブタンク１９に貯蔵された純水を送出し、熱交換器２１に供給する。ユースポイント２に供給される超純水は一般に、要求水温（例えば２４～２６℃程度）が定められている。熱交換器２１は、ユースポイント２に供給される超純水の温度を調整するために設けられている。第２の熱交換器３２で電気再生式脱イオン装置１８への供給水を冷却した場合、電気再生式脱イオン装置１８の処理水を加熱することが一般的であるため、熱交換器２１は加熱器とすることができる。しかし、電気再生式脱イオン装置１８からの入熱や、純水ポンプ２０からの排熱、第２の再循環ラインＬ３を流れる循環水量の増加などで被処理水の水温が上昇する場合、熱交換器２１は被処理水を冷却することもあり得る。従って、被処理水を冷却する可能性のある場合、熱交換器２１は冷却加熱の両方が可能なものであることが好ましい。紫外線照射装置２２は被処理水に紫外線を照射し、被処理水に含まれる有機物を分解する。イオン交換装置２３は紫外線照射装置２２で発生した分解生成物を除去する。膜脱気装置２４は被処理水に含まれる溶存酸素を除去する。限外ろ過膜装置２５は被処理水に含まれる微粒子を除去する。このようにして製造された超純水はユースポイント２に送られ、ユースポイント２で使用されなかった水は第２の再循環ラインＬ３を通って、サブタンク１９に戻される。

【0018】

図２は、逆浸透膜装置１４における水温とシリカ除去率との関係の測定例を示している。水温が高くなるとシリカの除去率は低下するが、除去率の大きな低下は見られず、温度の影響は限定的である。一方、図示は省略するが、逆浸透膜装置１４のホウ素除去率はそれほど高くなく、ホウ素除去率の観点からは、逆浸透膜装置１４への供給水の水温は特に限定されない。図３は、電気再生式脱イオン装置１８における水温とシリカの除去率との関係の測定例を示している。水温が高くなるとシリカの除去率は高まり、水温が低くなるとシリカの除去率は低下する。

【0019】

図４は電気再生式脱イオン装置１８における水温とホウ素除去率との関係の測定例を示している。水温範囲によって異なる電気再生式脱イオン装置１８を用いているため、便宜上、結果を図４（ａ）と４（ｂ）に分けて示している。電気再生式脱イオン装置１８への供給水は、ホウ素（５～２０ｐｐｂ）、シリカ（５～１０ｐｐｂ）、炭酸（１ｐｐｍ）を含んでいる。ここで、炭酸濃度は、Ｈ₂ＣＯ₃、ＨＣＯ₃ ^-、ＣＯ₃ ^2-などの炭酸成分の総量の濃度をＣＯ₂換算濃度として表したものである。供給水の温度が低いとホウ素の除去率が向上する。例えば、供給水のホウ素濃度が１０ｐｐｂ、電気再生式脱イオン装置１８の処理水のホウ素濃度が６０ｐｐｔ（除去率９９.４％）、目標値が５０ｐｐｔであったとする。この場合、水温を１℃程度低下させることで除去率が０.０５％程度向上することが見込まれるので、水温を２℃程度低下させると目標値の５０ｐｐｔ（除去率９９.５％）に到達する。

【0020】

このように、ホウ素を高効率で除去できるのは電気再生式脱イオン装置１８に限られるので、電気再生式脱イオン装置１８の供給水の温度はホウ素の除去に適した温度としている。この結果、シリカは電気再生式脱イオン装置１８で除去されにくくなるため、逆浸透膜装置１４でできるだけ多くのシリカを除去することが望ましい。しかし、上述のように逆浸透膜装置１４の供給水の温度はシリカ除去率に大きな影響を与えない。一方、逆浸透膜装置１４の処理水の温度が高くなりすぎると、電気再生式脱イオン装置１８の供給水の温度を第２の熱交換器３２で十分に低下することができなくなることもあり得る。以上より、逆浸透膜装置１４への供給水の水温は１５℃以上４０℃以下とし、電気再生式脱イオン装置１８への供給水の温度は１０～３０℃としている。

【0021】

（第１の実施形態の変形例）
図１（ｂ）～（ｄ）に第１の実施形態の変形例を示す。図１（ｂ）に示す変形例では、第２の熱交換器３２と電気再生式脱イオン装置１８との間にＲＯ処理水タンク１５とＲＯ処理水移送ポンプ１６が設けられている。ＲＯ処理水タンク１５は逆浸透膜装置１４の処理水を貯蔵し、ＲＯ処理水移送ポンプ１６はＲＯ処理水タンク１５に貯蔵された水を電気再生式脱イオン装置１８に供給する。電気再生式脱イオン装置１８の前段にＲＯ処理水タンク１５とＲＯ処理水移送ポンプ１６があることで、電気再生式脱イオン装置１８と逆浸透膜装置１４とを別々に運転することができる。また、ＲＯ処理水タンク１５がバッファタンクとして機能するため、１次システムＳ１がユースポイント２での超純水使用量の変動に対する影響を受けづらくなる。図１（ｃ）に示す変形例では、電気再生式脱イオン装置１８の処理水の少なくとも一部を逆浸透膜装置１４の上流（本変形例では原水タンク１１）に戻す第１の再循環ラインＬ５が設けられている。サブシステムＳ２は、第１の再循環ラインＬ５の分岐部とユースポイント２との間に位置している。後段のサブタンク１９が満水になった際に、第１の再循環ラインＬ５で水を循環させることで、１次システムＳ１の運転を継続することができる。１次システムＳ１の運転を停止すると、水が滞留している部分で水質が低下する可能性がある。１次システムＳ１を連続運転することで、水の滞留を抑制し、高い水質を安定的に維持することができる。後段のサブタンク１９に送水可能となったときは、第１の再循環ラインＬ５の弁（図示せず）を閉じて、電気再生式脱イオン装置１８の処理水の全量をサブタンク１９に送水する。あるいは、第１の再循環ラインＬ５の弁の開度を絞って、電気再生式脱イオン装置１８の処理水の一部をサブタンク１９に送水し、残りを逆浸透膜装置１４の上流に戻してもよい。図１（ｄ）に示す変形例は図１（ｂ）に示す変形例と図１（ｃ）を組み合わせたものである。この場合、第１の再循環ラインＬ５はＲＯ処理水タンク１５に接続してもよい。

【0022】

（第２の実施形態）
図５（ａ）に、本発明の第２の実施形態に係る水処理システム２０１の概略構成を示す。以下、第１の実施形態との差異を中心に説明する。説明を省略した構成や効果は第１の実施形態と同様である。本実施形態では、水処理システム２０１に供給される原水の水温は所定の温度範囲（例えば４０℃）より高い。第１の実施形態と異なり、第２の熱交換器３２は冷却のために、水処理システム２０１の内部の冷却源（低温の原水）を利用できない。このため、第２の熱交換器３２は、冷却器として作動する外部熱交換器としている。

【0023】

第１の熱交換器３１は第１の実施形態と異なり、冷却器として作動する。原水は第１の熱交換器３１によって、逆浸透膜装置１４への供給水として適した温度まで冷却される。電気再生式脱イオン装置１８の処理水の温度は、水処理システム２０１に供給される原水の温度より低くなっている。そこで、第１の熱交換器３１は水処理システム２０１の内部で熱交換を行う内部熱交換器としている。このような構成によって、電気再生式脱イオン装置１８の低温の処理水を逆浸透膜装置１４への供給水の冷却に用いることができる。また、２次システムＳ１の熱交換器２１が加熱器として用いられる場合、熱交換器２１への供給水が第１の熱交換器３１で予備加熱されるので、熱交換器２１の負荷が低減する。このため、水処理システム２０１全体のエネルギー使用効率が改善される。

【0024】

（第２の実施形態の変形例）
図５（ｂ）～（ｅ）に第２の実施形態の変形例を示す。図５（ｂ）に示す変形例では、逆浸透膜装置１４と第２の熱交換器３２との間にＲＯ処理水タンク１５とＲＯ処理水移送ポンプ１６が設けられている。ＲＯ処理水タンク１５は逆浸透膜装置１４の処理水を貯蔵し、ＲＯ処理水移送ポンプ１６はＲＯ処理水タンク１５に貯蔵された水を電気再生式脱イオン装置１８に供給する。図５（ｃ）に示す変形例では、電気再生式脱イオン装置１８の処理水の少なくとも一部を逆浸透膜装置１４の上流（本変形例では原水タンク１１）に戻す第１の再循環ラインＬ５が設けられている。サブシステムＳ２は、第１の再循環ラインＬ５の分岐部とユースポイント２との間に位置している。図５（ｄ）に示す変形例は図５（ｂ）に示す変形例と図１（ｃ）を組み合わせたものである。この場合、第１の再循環ラインＬ５はＲＯ処理水タンク１５に接続してもよい。図５（ｂ）～（ｄ）に示す変形例の効果は図１（ｂ）～（ｄ）に示す変形例と同様である。図５（ｅ）に示す変形例では、第１の熱交換器３１と逆浸透膜装置１４との間に、逆浸透膜装置１４への供給水を冷却する第３の熱交換器３３が設けられている。第３の熱交換器３３は水処理システム２０１の外部との間で熱交換を行う外部熱交換器であり、原水温度が高く第１の熱交換器３１だけで逆浸透膜装置１４への供給水の温度を十分に下げることができない場合に設けることができる。

【0025】

（第３の実施形態）
図６（ａ）に、本発明の第３の実施形態に係る水処理システム３０１の概略構成を示す。本実施形態では、水処理システム３０１に供給される原水の水温は概ね所定の温度範囲（例えば１５～４０℃）内にある。しかし、逆浸透膜装置１４への供給水の水温が上記所定の温度範囲内で変動する場合や、上記所定の温度の内外を変動する場合がある。このような現象は、原水温度の変動によっても起こり得るが、１次システムＳ１や２次システムＳ２の運転によって引き起こされる場合もある。原水は粗く温度調整された後に原水タンク１１に貯蔵されるが、原水タンク１１には、後段設備で発生した後に回収される水（純水、超純水、電気再生式脱イオン装置１８の濃縮水、電極水等）が受け入れられて、温度が変動することもある。本実施形態では水処理システム３０１に供給される原水の水温は比較的好ましい範囲にあるが、逆浸透膜装置１４への供給水の温度をより好ましい範囲に調整することが望ましいこともある。

【0026】

このため、第１の熱交換器３１は加熱器または冷却器として作動する外部熱交換器（温調器）としている。第２の熱交換器３２は、電気再生式脱イオン装置１８の処理水を、電気再生式脱イオン装置１８への供給水の冷却に利用するため、内部熱交換器として作動する。一方、第２の熱交換器３２だけで、電気再生式脱イオン装置１８への供給水を適切な温度まで冷却できない場合もあるので、電気再生式脱イオン装置１８への供給水を冷却する第４の熱交換器３４を設けている。第４の熱交換器３４は外部熱交換器である。第４の熱交換器３４は第２の熱交換器３２と電気再生式脱イオン装置１８との間に位置している。電気再生式脱イオン装置１８への低温の供給水は、第４の熱交換器３４で冷却される前に第２の熱交換器３２で冷却される。このため、第４の熱交換器３４で必要とする冷却エネルギーが節約される。

【0027】

（第３の実施形態の変形例）
図６（ｂ）～（ｄ）に第３の実施形態の変形例を示す。図６（ｂ）に示す変形例では、逆浸透膜装置１４と第２の熱交換器３２との間にＲＯ処理水タンク１５とＲＯ処理水移送ポンプ１６が設けられている。ＲＯ処理水タンク１５は逆浸透膜装置１４の処理水を貯蔵し、ＲＯ処理水移送ポンプ１６はＲＯ処理水タンク１５に貯蔵された水を電気再生式脱イオン装置１８に供給する。図６（ｃ）に示す変形例では、電気再生式脱イオン装置１８の処理水の少なくとも一部を逆浸透膜装置１４の上流（本変形例では原水タンク１１）に戻す第１の再循環ラインＬ５が設けられている。サブシステムＳ２は、第１の再循環ラインＬ５の分岐部とユースポイント２との間に位置している。図６（ｄ）に示す変形例は図６（ｂ）に示す変形例と図６（ｃ）を組み合わせたものである。この場合、第１の再循環ラインＬ５はＲＯ処理水タンク１５に接続してもよい。図６（ｂ）～（ｄ）に示す変形例の効果は図１（ｂ）～（ｄ）に示す変形例と同様である。

【符号の説明】

【0028】

１４ 逆浸透膜装置
１５ ＲＯ処理水タンク
１８ 電気再生式脱イオン装置
３１ 第１の熱交換器
３２ 第２の熱交換器
３４ 第４の熱交換器
３３ 第３の熱交換器
１０１，２０１，３０１ 水処理システム
Ｌ３ 第２の再循環ライン
Ｌ５ 第１の再循環ライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】