(57)【要約】【課題】  被処理水の制菌処理用に特別の機器を設けることなく制菌処理を行うことのできる、電気脱イオン装置を備えた水処理システム、及び当該水処理システムを用いた被処理水の制菌方法を提供する。【解決手段】  水処理システム１は、電気脱イオン装置２と、前記電気脱イオン装置２の陰極室２２からの排水を前記電気脱イオン装置２の前段の所定の場所に通水する返送管９とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気脱イオン装置と、前記電気脱イオン装置の陰極室からの排水を制菌対象箇所に導入させる配管とを備えることを特徴とする水処理システム。
【請求項２】
電気脱イオン装置と、前記電気脱イオン装置の陰極室からの排水を前記電気脱イオン装置の前段の所定の場所に通水する返送管とを備えることを特徴とする水処理システム。
【請求項３】
前記電気脱イオン装置の後段に接続され、前記電気脱イオン装置からの処理水が供給されるユースポイントと、前記ユースポイントからの排水を前記電気脱イオン装置に通水する送液管とをさらに備え、
前記返送管は、前記電気脱イオン装置の陰極室からの排水を前記送液管の所定の場所に通水することを特徴とする請求項２に記載の水処理システム。
【請求項４】
前記電気脱イオン装置の陰極室からの排水は、連続的に又は間欠的に通水されることを特徴とする請求項２又は３に記載の水処理システム。
【請求項５】
電気脱イオン装置の陰極室からの排水を制菌対象箇所に導入させて、前記制菌対象箇所における菌の発生及び／又は増殖を抑制することを特徴とする制菌方法。
【請求項６】
電気脱イオン装置の陰極室からの排水を当該電気脱イオン装置の前段に通水し、前記電気脱イオン装置に供給される被処理水中の菌の発生及び／又は増殖を抑制することを特徴とする制菌方法。
【請求項７】
前記電気脱イオン装置に供給される被処理水は、前記電気脱イオン装置からの処理水が供給されるユースポイントからの排水であり、
前記電気脱イオン装置の陰極室からの排水を前記被処理水に合流させることを特徴とする請求項６に記載の制菌方法。
【請求項８】
前記脱イオン装置の陰極室からの排水を、連続的に又は間欠的に通水することを特徴とする請求項６又は７に記載の制菌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気脱イオン装置を備えた制菌処理が可能な水処理システム及び電気脱イオン装置を備えた水処理システムにおける制菌方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体工場、医薬品製造工場、電力施設等において、水中のイオンを減少させた脱イオン水が用いられている。この脱イオン水の製造には、イオン交換樹脂や電気脱イオン装置を備える脱イオン水製造システムが用いられている。このような脱イオン水製造システムにおいては、装置の運転開始時に又は定期的に殺菌洗浄処理を行う必要があり、仮に被処理水に菌類等の微生物が混入したとしても、その菌類の増殖を抑制し、処理生産水の水質が悪化しないようにすることが求められる。
【０００３】
このような菌類の増殖を抑制する方法として、従来、前処理装置に８０℃以上の熱水を通水し、電気脱イオン装置に６０℃以上の熱水を通水して電気脱イオン装置を殺菌することで、電気脱イオン装置から流出する生菌を低レベルに維持する方法（特許文献１参照）、電気脱イオン装置の濃縮水原水を紫外線殺菌装置にて殺菌する方法（特許文献２参照）、電気脱イオン装置内に発生したスライムを薬品洗浄により除去する方法等が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−４７０５４号公報
【特許文献２】特開２０００−２７９９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、前処理装置及び電気脱イオン装置に通水する水の水温を上昇させる必要があるため、脱イオン水製造システムにさらに加熱装置を設ける必要があるという問題があった。
【０００５】
また、特許文献２に記載の方法も、紫外線による殺菌処理を行うために、さらに紫外線照射装置を設ける必要があるとともに、紫外線による殺菌処理は、紫外線を照射した時に一時的に殺菌効果があるのみで、紫外線照射後に菌が混入した場合にその菌の繁殖を効果的に抑制することができないという問題があった。
【０００６】
一方、純水装置の経路内には、菌が発生及び／又は増殖し得るため、スライムが発生する。そのため、薬品洗浄によりこのスライムを除去することが考えられる。この方法によれば、安価に被処理水中の菌の発生及び／又は増殖を抑制することができるが、投入した洗浄薬品により純水装置の部材が早期に劣化するおそれがあった。
【０００７】
これらの問題点に鑑みて、本発明は、被処理水の制菌処理用に特別の機器を設けることなく被処理水を制菌することのできる、電気脱イオン装置を備えた水処理システム、及び制菌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】
上記課題を解決するために、本発明の水処理システムは、電気脱イオン装置と、前記電気脱イオン装置の陰極室からの排水を制菌対象箇所に導入させる配管とを備えることを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
電気脱イオン装置の陰極室からの排水は、電気脱イオン装置中で電気分解された電解還元水であり、酸化還元電位の低い水であるため、当該排水を制菌対象箇所に導入させると、制菌対象箇所における水の酸化還元電位が低くなり、菌類の増殖が起こりにくい環境になる。したがって、上記発明（請求項１）によれば、電気脱イオン装置の陰極室から酸化還元電位の低い排水を制菌対象箇所に導入させることで、制菌対象箇所における菌の発生及び／又は増殖を効果的に抑制することができる。
【００１０】
また、本発明の水処理システムは、電気脱イオン装置と、前記電気脱イオン装置の陰極室からの排水を前記電気脱イオン装置の前段の所定の場所に通水する返送管とを備えることを特徴とする（請求項２）。
【００１１】
上記発明（請求項２）によれば、電気脱イオン装置の陰極室から酸化還元電位の低い排水を電気脱イオン装置の被処理水に通水することのできる返送管を備えているため、被処理水中の菌の発生及び／又は増殖を効果的に抑制することができるとともに、陰極室からの排水を有効利用することができる。また、被処理水の制菌処理用に特別な装置を設ける必要がないため、被処理水の制菌処理費用を安価にすることができるとともに、水処理システムをコンパクトにすることができる。さらに、被処理水に陰極室からの排水を通水することで被処理水の酸化還元電位が低下するため、電気脱イオン装置の部材の劣化、特に、電気脱イオン装置のイオン交換膜の酸化劣化を抑制することができる。
【００１２】
上記発明（請求項２）においては、前記電気脱イオン装置の後段に接続され、前記電気脱イオン装置からの処理水が供給されるユースポイントと、前記ユースポイントからの排水を前記電気脱イオン装置に通水する送液管とをさらに備え、前記返送管は、前記電気脱イオン装置の陰極室からの排水を前記送液管の所定の場所に通水することが好ましい（請求項３）。
【００１３】
水処理システムが循環型の水処理システムであると、被処理水中に菌が発生及び／又は増殖しやすいため、上記発明（請求項３）によれば、被処理水中の菌の発生及び／又は増殖を効果的に抑制することができるとともに、ユースポイントからの排水及び電気脱イオン装置の陰極室からの排水を有効に利用することができる。
【００１４】
上記発明（請求項２，３）においては、前記電気脱イオン装置の陰極室からの排水が、連続的に又は間欠的に通水されることが好ましい（請求項４）。
【００１５】
電気脱イオン装置の陰極室からの排水は、その酸化還元電位（ＯＲＰ値）により制菌効果が異なるが、上記発明（請求項４）によれば、電気脱イオン装置の陰極室からの排水が合流する被処理水の酸化還元電位を制御することで、所望の制菌効果を得ることができる。
【００１６】
本発明の制菌方法は、電気脱イオン装置の陰極室からの排水を制菌対象箇所に導入させて、前記制菌対象水箇所における菌の発生及び／又は増殖を抑制することを特徴とする（請求項５）。
【００１７】
上記発明（請求項５）によれば、電気脱イオン装置の陰極室からの排水を制菌対象箇所に導入させるだけの簡単な構成で、制菌対象箇所における菌の発生及び／又は増殖を抑制することができる。
【００１８】
本明細書において、「制菌」には、菌類の発生を抑制すること、菌類を死滅させることにより菌類の増殖を抑制すること、及び菌類を死滅させることなく菌類の増殖を抑制することが含まれる。
【００１９】
また、本発明の制菌方法は、電気脱イオン装置の陰極室からの排水を当該電気脱イオン装置の前段に通水し、前記電気脱イオン装置に供給される被処理水中の菌の発生及び／又は増殖を抑制することを特徴とする（請求項６）。
【００２０】
上記発明（請求項６）によれば、電気脱イオン装置の陰極室からの排水を電気脱イオン装置の前段に通水するだけの簡単な構成により、電気脱イオン装置の被処理水を制菌することができる。
【００２１】
上記発明（請求項６）においては、前記電気脱イオン装置に供給される被処理水が、前記電気脱イオン装置からの処理水が供給されるユースポイントからの排水であり、前記電気脱イオン装置の陰極室からの排水を前記被処理水に合流させることが好ましい（請求項７）。
【００２２】
上記発明（請求項６，７）においては、前記脱イオン装置の陰極室からの排水を、連続的に又は間欠的に通水することが好ましい（請求項８）。
【００２３】
電気脱イオン装置の陰極室からの排水は、その酸化還元電位（ＯＲＰ値）により制菌効果が異なるが、上記発明（請求項８）によれば、電気脱イオン装置の陰極室からの排水が合流する被処理水の酸化還元電位を制御することで、所望の制菌効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、被処理水の制菌処理用に特別の機器を設けることなく制菌処理を行える、電気脱イオン装置を備えた水処理システム及び制菌方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態に係る水処理システムを、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る水処理システムの概略構成図であり、図２は、本発明の一実施形態に係る水処理システムにおける電気脱イオン装置の概略構成図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態に係る水処理システム１は、電気脱イオン装置２と、電気脱イオン装置２の後段に接続されたユースポイント３と、電気脱イオン装置２の前段に接続された脱炭酸装置４と、ユースポイント３の後段に接続され、ユースポイント３からの排水を貯蔵する貯水タンク５と、ユースポイント３の後段と貯水タンク５とを接続する第１の送液管７と、貯水タンク５と脱炭酸装置４とを接続する第２の送液管８と、第２の送液管８の途中に設けられたポンプ６と、電気脱イオン装置２の陰極室から第２の送液管８の途中に接続された返送管９と、電気脱イオン装置２の後段とユースポイント３の前段とを接続する第３の送液管１０とを備える。
【００２７】
電気脱イオン装置２は、図２に示すように、陽極２０１、陰極２０２、陽極２０１と陰極２０２との間に交互に配列されたカチオン交換膜２０３及びアニオン交換膜２０４、並びにカチオン交換膜２０３とアニオン交換膜２０４とを交互に配列することにより形成された陽極室２１、陰極室２２、脱塩室２３及び濃縮室２４を備えている。
【００２８】
ユースポイント３の前段は、第３の送液管１０により電気脱イオン装置２の後段と接続されている。ユースポイント３としては、例えば、燃料電池の燃料改質器等を挙げることができる。燃料電池からの排水は、燃料電池内でのエネルギー生産時の化学反応によって生成される水であり、清浄な水であるため、燃料電池からの排水を大規模な制菌処理を行う必要はないが、ユースポイント３として燃料電池を用いれば、簡単な構成により、燃料電池に好適に使用可能な制菌された処理水を得ることができる。
【００２９】
脱炭酸装置４としては、例えば、空気曝気方式のものを用いることができる。曝気用の空気は、脱炭酸装置４に接続された洗気装置（図示せず）中でバブリングされて浄化処理された後、脱炭酸装置４内の水中に吹き込まれる。この洗気装置には、電気脱イオン装置２の濃縮室２４又は陽極室２１からの排水が導入される。これにより、電気脱イオン装置２からの排水を有効利用することができる。なお、この洗気装置からの排水は、系外に排出される。
【００３０】
貯水タンク５は、第１の送液管７によりユースポイント３と接続されており、ユースポイント３からの排水が一時的に貯蔵される。また、貯水タンク５の後段は、第２の送液管８により脱炭酸装置４の前段と接続されている。なお、ユースポイント３からの排水に不純物が含まれている場合には、ユースポイント３と貯水タンク５との間に、それらの不純物を除去するための膜分離装置が設けられていてもよい。
【００３１】
ポンプ６は、貯水タンク５に貯蔵された被処理水を脱炭酸装置４に送液し得るものであれば、特に限定されるものではない。ポンプ６は、第２の送液管８の途中に設けられており、ポンプ６により貯水タンク５に貯蔵されている被処理水を脱炭酸装置４に送液することができる。
【００３２】
返送管９は、電気脱イオン装置２の陰極室２２から第２の送液管８の途中に接続されている送液管であり、電気脱イオン装置２の陰極室２２からの排水は、返送管９を介して第２の送液管８の途中に導入される。
【００３３】
このような構成を有する水処理システム１においては、ユースポイント３からの排水を貯蔵した貯水タンク５から、第２の送液管８を通じて脱炭酸装置４に被処理水が通水される。脱炭酸装置４に通水された被処理水は、脱炭酸処理が行われた後に、電気脱イオン装置２の脱塩室２３に通水される。電気脱イオン装置２により脱イオン処理がされた処理水（生産水）は、ユースポイント３に供給される。
【００３４】
電気脱イオン装置２の陰極室２２からの排水（カソード水）は、電気脱イオン装置２の陰極室２２から第２の送液管８の途中に接続されている返送管９を通じて、第２の送液管８の途中（脱炭酸ユニット４の前段）に通水される。このカソード水は、電気脱イオン装置２中で電気分解された電解還元水であり、酸化還元電位の低い水であるため、被処理水にカソード水が添加されると、被処理水の酸化還元電位が低くなり、菌類の増殖が起こりにくい環境となる。そのため、電気脱イオン装置２にて処理される被処理水中における菌の発生及び／又は増殖を抑制することができる。
【００３５】
電気脱イオン装置２の陰極室２２からの排水（カソード水）は、第２の送液管８の途中に、連続的に通水されてもよいし、所定の間隔をおいて間欠的に通水されてもよい。間欠的に通水される場合、その通水間隔は特に制限されるものではない。また、第２の送液管８の途中へのカソード水の通水量は、被処理水を制菌し得る量であればよい。
【００３６】
具体的に、カソード水の通水量は、カソード水が合流された被処理水の酸化還元電位（ＯＲＰ値）が、−１０ｍＶ以下となる量であることが好ましく、具体的には、被処理水１Ｌに対しカソード水１０〜５００ｍＬを通水することが好ましい。カソード水が合流された被処理水のＯＲＰ値、及びカソード水の通水量が上記範囲内であれば、被処理水中の菌類の発生及び／又は増殖を効果的に抑制することができる。
【００３７】
本実施形態に係る水処理システム１によれば、電気脱イオン装置２の陰極２２から排出されるカソード水を電気脱イオン装置２の前段に添加するだけの簡単な構成で、被処理水を制菌することができ、被処理水の制菌処理用に特別な機器を設ける必要がない。したがって、被処理水の制菌処理費用を低減することができるとともに、水処理システムの占有面積を小さくすることができる。
【００３８】
また、被処理水の制菌処理に薬品等を使用することもなく、電気脱イオン装置２にて処理される被処理水の酸化還元電位が低くなるため、電気脱イオン装置２の部材の劣化を抑制できる。特に、電気脱イオン装置２のカチオン交換膜２０３及びアニオン交換膜２０４の劣化を抑制することができるため、これらの膜の交換頻度を低減することができる。
【００３９】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００４０】
例えば、本実施形態では、電気脱イオン装置２から第２の送液管８の途中にカソード水を返送する返送管９が接続されているが、返送管９を通じて、電気脱イオン装置２の陰極室２２からの排水を、貯水タンク５に直接的に供給するようにしてもよいし、返送管９を第１の送液管７の途中に接続してもよい。
【００４１】
また、本実施形態では、電気脱イオン装置２のカソード水をその電気脱イオン装置２を備える水処理システムに返送しているが、別の水処理システムにおける制菌対象水にカソード水を合流させてもよい。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００４３】
〔実施例１〕
図３に示す水処理システムを用い、工業用水を逆浸透膜で処理した透過水を被処理水として電気脱イオン装置２に導入し、電気脱イオン装置２からの処理水と電気脱イオン装置２の陰極室からの排水（カソード水）とを混合してサンプル水とした（処理水とカソード水との混合比＝２０：１）。
【００４４】
得られたサンプル水の酸化還元電位（ＯＲＰ値，ｍＶ）を、ＯＲＰ計（製品名：ｐＨメータ Ｄ−２４，堀場製作所株式会社製）を用いて測定した。
また、得られたサンプル水１００μＬをＭ−ＴＧＥ培地に播種し、３０℃の温度条件下で７２時間培養し、Ｍ−ＴＧＥ培地に繁殖した菌の数を計測した。さらに、サンプル水に外部から菌が混入しないようにスクリュー式の蓋をしたビンの中でサンプル水を保管し、１日後、３日後及び７日後のサンプル水中の菌数をそれぞれ計測した。
結果を表１に示す。
【００４５】
〔比較例１〕
図３に示す水処理システムを用い、電気脱イオン装置２からの生産水に陰極室からの排水（カソード水）を混合しない以外は実施例１と同様にして、サンプル水を得た。
【００４６】
得られたサンプル水について、実施例１と同様にしてＯＲＰ値を測定するとともに、培養直後、１日保管後、３日保管後及び７日保管後のサンプル水中の菌数を計測した。
結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
表１に示すように、実施例１のサンプル水は、ＯＲＰ値が−１２０ｍＶで、比較例１のサンプル水のＯＲＰ値に比して低い値であり、菌の増殖が起こりにくい環境であることが確認された。このことは、菌数の計測結果からも同様に確認された。具体的には、比較例１により得られたサンプル水中の菌数は増加しているのに対し、実施例１により得られたサンプル水中の菌数は増加しておらず、菌の増殖が抑制されていることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の水処理システムは、制菌処理を必要とする水処理システム、特に燃料電池用水処理システムにおける制菌処理に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係る水処理システムを示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る水処理システムにおける電気脱イオン装置を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施例における水処理システムを示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…水処理システム
２…電気脱イオン装置
２２…陰極室
３…ユースポイント
７…第１の送液管
８…第２の送液管
９…返送管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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