(57)【要約】【課題】熱水での殺菌を繰り返しても、逆浸透膜表面へのスケールの付着が防止でき、簡易に、純水製造装置を殺菌できるようにした純水製造装置の殺菌方法および純水製造装置を提供する。【解決手段】純水製造装置１の被処理水を貯留する原水タンク２内の原水を、熱水供給手段としての第１熱交換器３で加熱する。この加熱した熱水に、酸添加手段としての塩酸供給装置９から塩酸を添加し、炭酸カルシウム飽和溶解度以下のｐＨに調整した酸性の熱水を逆浸透膜装置５に供給する。この酸性の熱水での殺菌を１０〜６０分間継続し、逆浸透膜装置５などを徐々に降温し、殺菌を終了する。殺菌終了後、純水製造装置１は、必要に応じて純水などで全体をすすぎ洗浄し、その後、原水タンク２から原水を送出し、逆浸透膜装置５などで原水を処理して純水を製造する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆浸透膜装置を備える純水製造装置の殺菌方法であって、
前記逆浸透膜装置に、酸性の熱水を通すことを特徴とする純水製造装置の殺菌方法。
【請求項２】
前記酸性の熱水は、熱水に酸を添加したものである請求項１に記載の純水製造装置の殺菌方法。
【請求項３】
前記酸性の熱水は、ｐＨが６．５以下かつ温度６０℃以上のものである請求項１または２に記載の純水製造装置の殺菌方法。
【請求項４】
逆浸透膜装置と、この逆浸透膜装置に熱水を供給する熱水供給手段と、を備える純水製造装置であって、
前記熱水に酸を添加する酸添加手段をさらに備える純水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、純水製造装置の殺菌方法および純水製造装置に関し、特に、逆浸透膜装置を備える純水製造装置を熱水で殺菌する殺菌方法および純水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、食品、医薬品、または半導体製品などの製造その他の用途に用いられる純水を製造する装置として、脱イオン装置および逆浸透膜装置などを備える純水製造装置が知られている。こうした純水製造装置では、有機物やイオンなどの不純物を含む市水や工業用水など（以下、「原水」という）を被処理水とし、原水中の不純物を除去して純水を製造する。
【０００３】
このような純水製造装置は、装置内部で菌が繁殖することを防止するため、必要に応じて殺菌される。純水製造装置内部の殺菌方法としては、過酸化水素などの殺菌用薬剤を装置内部に通液する方法や、６０℃以上の熱水を装置内部に通液する方法が知られている。
【０００４】
熱水を純水製造装置内部に通液して殺菌する方法としては、純水製造装置に供給される被処理水を加熱して純水製造装置に通す方法がある（例えば特許文献１）。特許文献１に記載された純水製造装置は、純水製造装置の被処理水を貯留した原水タンク、および逆浸透膜装置や電気再生式の脱イオン装置などの水処理機器を備え、これらの水処理機器と原水タンクとの間に熱交換器を備える。そして、この純水製造装置を殺菌する場合は、原水タンクから取り出した原水を熱交換器で加熱して逆浸透膜装置などの水処理機器に供給する。
【０００５】
上記の熱水による純水製造装置の殺菌方法によれば、原水タンクから供給される原水を加熱するという簡易な操作により、装置内部の菌を加熱殺菌して、純水製造装置を殺菌することができる。
【０００６】
しかし、上記方法では、熱水による殺菌処理を繰り返すと、装置内部にカルシウムなどを含む析出物質（以下、「スケール」という）が付着し、製造される純水の水質低下や装置の閉塞による処理効率の低下などの問題を引き起こすことが明らかになった。特に、カルシウムイオンなどを含む原水を加熱して殺菌を行なう場合、逆浸透膜の表面に炭酸カルシウムが濃縮され易く、逆浸透膜の表面にスケールが付着しやすいことが明らかになった。
【特許文献１】特開２００１−４７０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易で、かつ、スケールの発生を防止した熱水殺菌ができる純水製造装置の殺菌方法およ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】
【０００８】
本発明の純水製造装置の殺菌方法は、酸性の熱水を逆浸透膜装置に通すことを特徴とする。
【０００９】
具体的には、酸性の熱水はｐＨが３〜６．５、特に３〜６程度となるように調整されるとともに温度が６０℃以上、特に８０℃以上となるように加温された水であることが好ましい。
【００１０】
中性の水のｐＨを調整して酸性の熱水を得る方法としては、純水製造装置の被処理水として用いられる原水に塩酸、硫酸、クエン酸、および硝酸などの酸を添加する方法が挙げられる。酸の添加は、逆浸透膜装置前段に行なえばよく、逆浸透膜装置からの透過水をこの逆浸透膜装置前段に循環させる場合は、この透過水に酸を添加してもよい。また、逆浸透膜装置からの濃縮水をこの逆浸透膜装置に循環させる場合は、この濃縮水に酸を添加してもよい。
【００１１】
なお、酸性の熱水のｐＨは、上述した範囲の値であることが好ましいが、純水製造時に逆浸透膜装置に供給される原水のｐＨより低ければよい。原水のカルシウムイオンおよび炭酸イオンの濃度が、炭酸カルシウムのスケールを生成しないような濃度である場合でも、逆浸透膜装置を熱水殺菌する工程で、カルシウムイオンおよび炭酸イオンが逆浸透膜で濃縮され、かつ、加温状態となっているために、逆浸透膜の濃縮面にスケールが生成される恐れがある。このようなスケールの生成を防止するため、本発明では熱水のｐＨは、逆浸透膜装置の濃縮水のカルシウムイオンと炭酸イオン（重炭酸イオン含む）のイオン積が、酸性の熱水の温度での炭酸カルシウムの飽和溶解度以下になるような値に調整することが好ましい。
【００１２】
逆浸透膜処理装置に供給する酸性の熱水は、ｐＨ調整の前、または後のいずれに加熱してもよい。特に、原水タンクから取り出した原水を加熱し、この加熱した原水を逆浸透膜装置に供給する直前に酸を添加して酸性の熱水を調整して逆浸透膜装置などの純水製造装置を殺菌することが好ましい。
【００１３】
原水は、炭酸カルシウム濃度として１０〜１５０ｍｇ／Ｌ程度のカルシウムイオンや炭酸イオンなどの不純物を含むが、本発明によれば、逆浸透膜装置に供給する熱水を酸性とすることで、炭酸カルシウムの飽和溶解度を高め、逆浸透膜表面へのスケールの付着を防止できる。このため、本発明によれば、原水タンクに貯留された原水を熱水殺菌に利用した場合でも、スケールの発生を防止できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、原水タンクに貯留された原水を利用することで、簡易に純水製造装置を殺菌でき、しかも、原水を利用した場合に特に生成されやすいスケールを防止できる。また、原水利用の代わりにカルシウムイオンなどの不純物を含まない純水を使用して熱水殺菌することが考えられるが、純水を利用した熱水殺菌では、原水タンクの水を純水と置換する必要が生じる。本発明では、原水タンクの原水を利用して熱水殺菌できるため、原水タンク内の水を置換するために必要な時間および水を節約できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、図面を用いて本発明について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る純水製造装置１の模式図である。
【００１６】
純水製造装置１は、水処理機器としての活性炭塔４、逆浸透膜装置５、膜脱気装置６および電気再生式の脱イオン装置８、並びにこれらの水処理機器に供給する被処理水を貯留する原水タンク２を備える。純水製造装置１は、さらに、熱水供給手段としての第１熱交換器３、第２熱交換器７、および酸添加手段としての塩酸供給装置９を備える。原水タンク２、第１熱交換器３、活性炭塔４、逆浸透膜装置５、膜脱気装置６、第２熱交換器７および脱イオン装置８の順に直列に配置され、配管２１〜２８により接続されている。
【００１７】
この純水製造装置１は、原水から不純物を除去して、比抵抗が１５ＭΩ・ｃｍ程度の純水（「一次純水」という）を製造するものである。なお、本発明に係る純水製造装置は、少なくとも逆浸透膜装置を含み、市水などの不純物を含む被処理水から純水を製造するものであり、純水製造装置１に例示された水処理機器のほかに、さらにサブシステム（または二次純水システム）などを含んでもよい。サブシステムは、例えば、紫外線酸化装置、脱イオン装置、および限外濾過膜装置などを備え、一次純水にわずかに含まれる不純物を除去し、超純水を製造する。
【００１８】
以下、上記の純水製造装置１による純水製造方法について説明する。原水タンク２には、配管２１を通じて市水などの原水が純水製造装置１の被処理水として供給され、原水タンク２内に貯留される。原水タンク２に貯留された原水は、ポンプなどの送液手段（図示せず）により原水タンク２から送出され、第１熱交換器３によって、処理に適した温度（例えば２０〜２５℃）に調整され、活性炭塔４、逆浸透膜装置５、膜脱気装置６、および脱イオン装置８により処理され、不純物が除去された純水として、配管２８から取り出される。
【００１９】
配管２８から取り出された純水は、このまま、またはサブシステムによりさらに処理された後、食品、医薬品（精製水および注射用水含む）または半導体製品の製造や、蒸気発生などに用いられる。
【００２０】
純水製造装置１は、装置内部を殺菌するため、熱水により適宜、殺菌処理される。以下、本発明に係る純水製造装置１の殺菌方法について説明する。
【００２１】
純水製造装置１の殺菌に際しては、まず、配管２２を介して原水タンク２内に貯留された原水を第１熱交換器３に供給する。原水は、第１熱交換器３で加熱され、活性炭塔４を通った後、塩酸添加装置９から供給される塩酸によりｐＨ調整され、逆浸透膜装置５に供給される。
【００２２】
逆浸透膜装置５の透過水は、配管２５から膜脱気装置６に送り、配管２７に接続された循環配管４１および配管２１を介して原水タンク２に戻す。一方、逆浸透膜装置５の濃縮水は、循環配管４２から原水タンク２に戻す。このような循環によれば、逆浸透膜装置５に供給する液体を徐々に昇温できるため、原水の加熱に必要なエネルギー量を低減でき、また、逆浸透膜装置５などが急激な温度変化にさらされてダメージを受けることを防止できる。
【００２３】
上記循環により、逆浸透膜装置５に供給される液体の温度が所定の温度に達すれば、第１熱交換器３の出力を調整し、所定温度の酸性の熱水を１０〜６０分間、逆浸透膜装置５に通液して逆浸透膜装置５を含む純水製造装置１を殺菌する。この殺菌工程での酸性の熱水の温度は６０℃以上、特に８０℃以上が好ましい。純水製造装置１は、所定時間、酸性の熱水で殺菌したのち、原水タンク２に配管２１から原水を受け入れながら、循環配管４２に接続された排出管４３などから濃縮液を排出して純水製造装置１を徐々に降温させ、殺菌を終了する。
【００２４】
次に、塩酸の添加による酸性の熱水調整方法について詳細に説明する。本実施形態では、塩酸供給装置９は、塩酸を貯留する塩酸タンクおよびこの塩酸タンクと配管２４とに接続された酸供給管とを含む。塩酸供給装置９は、逆浸透膜装置５に供給される熱水が、逆浸透膜装置５で濃縮されても炭酸カルシウムの飽和溶解度以下となる所定のｐＨ値となるように、原水に塩酸を添加する。酸性の熱水のｐＨは、原水のカルシウムイオン濃度および炭酸イオン濃度（重炭酸イオン含む）と、逆浸透膜装置５による濃縮度合いと、熱水の温度（例えば８０℃）から熱水の炭酸カルシウム溶解度を求め、この炭酸カルシウム溶解度が飽和溶解度以下の範囲となる値とする。
【００２５】
塩酸の添加量は、逆浸透膜装置５を通る酸性の熱水が所定のｐＨであるように調整することが好ましく、例えば、逆浸透膜装置５の入り口、あるいは濃縮水の出口、または入り口と濃縮水の出口の両方において、通液される液体のｐＨを監視しながら調整するとよい。本実施形態では、逆浸透膜装置５の入り口側に接続される配管２４および逆浸透膜装置５の濃縮水の出口に接続される配管４２または４３に、それぞれ、入り口用のｐＨ計１１と、濃縮水の出口用のｐＨ計１２とを設け、塩酸の添加量を調整する。
【００２６】
塩酸の添加場所は、逆浸透膜装置５の前段であればよく、本実施形態のように、塩酸供給装置９の酸供給管を、逆浸透膜装置５の入り口側に接続された配管２４と接続する代わりに、配管２３、または循環配管４１もしくは４２に酸供給管を接続してもよい。また、原水に塩酸を添加せずに徐々に昇温し、所定温度に達した後に塩酸を添加してもよい。
【００２７】
このように、酸性の熱水を逆浸透膜装置５に通すことで、原水タンク２の原水を利用し、しかも逆浸透膜表面のスケールの付着を防いで、装置の殺菌を行なうことができる。
【実施例】
【００２８】
［実施例］
以下に述べる条件で、図１に示した純水製造装置１を殺菌した。原水タンク２に、原水として炭酸イオン濃度（重炭酸イオン含む）が１００ｍｇ／Ｌ、カルシウムイオン濃度が１２０ｍｇ／Ｌ、全固形分濃度２１０ｍｇ／Ｌの水を貯留し、これを第１熱交換器３で徐々に加熱し、塩酸供給装置９から塩酸を供給してｐＨを調整して逆浸透膜装置５に供給した。逆浸透膜装置５は、膜面積７．９ｍ２、４インチの耐熱性逆浸透膜（ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー社製、ＤＯＷ  ＨＳ−ＲＯ）を備える。逆浸透膜装置５に供給した酸性の熱水のｐＨは６．０、温度は８０℃で１時間、循環処理した。逆浸透膜装置５における水透過率は３０％であり、逆浸透膜濃縮水のカルシウムイオン濃度は１７１ｍｇ／Ｌ、炭酸イオン（重炭酸イオン含む）濃度は１４３ｍｇ／Ｌであった。
【００２９】
上記条件での殺菌を、５回／日の頻度で合計１００回行なったが、殺菌終了後の純水製造時の運転では、逆浸透膜装置５の差圧上昇は生じなかった。また、殺菌を１００回行なった逆浸透膜装置５を５０Ｌの洗浄タンクを用いて塩酸（ｐＨ２）で洗浄し、洗浄液のカルシウム濃度を測定したところ、３０ｍｇ／Ｌであった。
【００３０】
［比較例］
比較例として、原水に塩酸を添加せず、ｐＨが７．５の原水を８０℃に加熱した熱水を用いた他は実施例と同じ条件で純水製造装置１を殺菌した。殺菌終了後の純水製造時の運転では、殺菌回数が増えるに伴い、徐々に差圧上昇が認められるようになった。殺菌回数が１００回になったところで、逆浸透膜装置５を塩酸で洗浄し、洗浄液のカルシウム濃度を測定したところ、３０ｇ／Ｌであった。
【００３１】
実施例および比較例に示すように、本発明では、酸性の熱水を逆浸透膜装置５に通して純水製造装置１を殺菌することで、逆浸透膜表面へのスケールの付着および純水製造装置１の性能劣化を防ぎ、製造される純水の水質悪化を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、ＬＳＩやウェハなどの半導体製品の製造や、医薬品製造などに用いられる超純水製造装置に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る純水製造装置の模式図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      純水製造装置
２      原水タンク
３      第１熱交換器（熱水供給手段）
５      逆浸透膜装置
９      塩酸供給装置（酸添加手段）
【図１】
2005329311.tif 000003