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公開番号2024096077
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-11
出願番号2023222161
出願日2023-12-28
発明の名称流体中の全有機炭素を低減するための装置及び方法
出願人サーモオリオンインク.
代理人個人,個人,個人
主分類C02F 1/32 20230101AFI20240704BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】入口と第1のユースポイントディスペンサとの間の浄水システムの水流路を通って流れる水の全有機物含有量を低減するように構成された浄水モジュールを提供する。
【解決手段】
浄水モジュールは、浄水システムの水流路と流体連通し、かつその一部を形成する、水流路内の第1の再循環水流路ループを画定する。浄水モジュールは、第1の再循環水流路ループに流体接続されたポンプ、紫外放射線処理装置、及びタンクを含み、よって、浄水システムの水流路への入口に進入する水は、ポンプによって、浄水モジュールの第1の再循環水流路ループを通して1回以上循環させて、全有機物含有量が低減された浄化水を生成する。浄化水は、第1のユースポイントディスペンサにおいて浄水システムから選択的に分配可能である。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
浄水モジュールであって、
水流路内にあり、かつ入口を有する第１の再循環水流路ループであって、前記浄水モジュールの前記水流路と流体連通し、かつその一部を形成する、第１の再循環水流路ループと、
前記第１の再循環水流路ループに流体接続されたポンプ、紫外放射線処理装置、及びタンクと、
任意選択で、第１のユースポイントディスペンサと、を備え、
前記浄水システムの前記水流路への前記入口に進入する水を、前記ポンプによって、前記浄水モジュールの前記第１の再循環水流路ループを通して１回以上循環させて、任意選択で、前記入口に進入する水をイオン交換媒体に曝露することなく、全有機物含有量が低減された強化水を生成し、任意選択で、前記第１の再循環水流路が、イオン交換媒体を含まず、
前記強化水が、全有機物含有量が低減されており、任意選択で、前記第１のユースポイントディスペンサにおいて前記浄水システムから分配可能である、浄水モジュール。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記浄水システムの前記水流路への前記入口に進入する水が、１０ｐｐｂを超える全有機物含有量を有する、請求項１に記載の浄水モジュール。
【請求項３】
前記紫外放射線処理装置と前記浄水モジュールの前記タンクとの間の前記第１の再循環水流路ループ内に位置付けられた第１のユースポイントディスペンサを備えている、請求項１に記載の浄水モジュール。
【請求項４】
前記水流路に流体接続された、逆浸透装置、少なくとも１つの充填床濾過装置、濾過装置、及び第２のユースポイントディスペンサのうちの少なくとも１つと、
前記ポンプ、並びに前記紫外放射線処理装置、前記任意選択の第１のユースポイントディスペンサ、前記少なくとも１つの充填床濾過装置、前記濾過装置、前記第２のユースポイントディスペンサ、及び前記タンクのうちの少なくとも１つを通して、水流を１回以上循環させることによって画定される第２の再循環水流路ループであって、前記浄水モジュールの前記水流路と流体連通し、かつその一部を形成する、第２の再循環水流路ループと、を更に備え、
前記浄水モジュールを通る水流が、前記第２の再循環水流路ループの前記少なくとも１つの充填床濾過装置、前記濾過装置、及び前記第２のユースポイントディスペンサを迂回する、請求項３に記載の浄水モジュール。
【請求項５】
前記浄水モジュールの前記水流路に流体接続された分配セクションを更に備え、前記セクションが、前記第１の再循環水流路ループと前記第２の再循環水流路ループとの間の前記浄水モジュールの前記水流路を通って流れる前記水の流れを分配するように構成されている、請求項４に記載の浄水モジュール。
【請求項６】
前記分配セクションが、前記紫外放射線処理装置の出口と流体連通する入口と、前記タンクへの入口と流体連通する第１の出口と、少なくとも１つの充填床濾過装置と流体連通する第２の出口と、を備えている、請求項５に記載の浄水モジュール。
【請求項７】
前記浄水モジュールを通る前記水の流れを制御するための、前記第１の再循環水流路ループに流体接続された第１の弁を更に備えている、請求項６に記載の浄水モジュール。
【請求項８】
前記第１の弁が、前記浄水モジュールの前記水流路の前記第２の再循環水流路ループを通る前記水の流れを遮断することによって前記浄水モジュールを通る前記水の流れを分配するように構成された前記セクションの下流に位置付けられている、請求項７に記載の浄水モジュール。
【請求項９】
前記第２の再循環水流路ループを通る水再循環時間の期間が、前記第１の再循環水流路ループを通る水循環時間の期間未満である、請求項４に記載の浄水モジュール。
【請求項１０】
前記第１のユースポイントディスペンサから分配された水が、少なくとも、１０ｐｐｂ未満の全有機物含有量を有するＡＳＴＭタイプＩＩと同様のイオン純度である、請求項４に記載の浄水モジュール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、上水処理に関し、より具体的には、高純度な研究室品質の水を生成する装置及び方法に関する。
続きを表示（約 3,800 文字）【背景技術】
【０００２】
浄水システムは、科学的な試験及び解析の分野を含む様々な用途のための高品質な研究室グレード又は試薬グレードの水を提供するために使用される。こうした用途の多くは、水の全有機炭素（total organic carbon、「ＴＯＣ」）が約１０パーツパービリオン（parts-per-billion、「ｐｐｂ」）以下であることが必要である。米国試験材料協会（American Society for Testing and Materials、「ＡＳＴＭ」）に規定されているように、ＡＳＴＭタイプＩの水が最高純度であり、これは、高速液体クロマトグラフィ（high performance liquid chromatography、「ＨＰＬＣ」）、原子吸光分光測定法、組織培養、などに使用される。ＡＳＴＭタイプＩＩの水は、純度がより低く、血液学的処置、血清学的処置、マイクロ生物学的処置に使用され得る。ＡＳＴＭタイプＩＩＩの水は、尿検査、寄生虫学的処置、及び組織学的処置などの一般的な研究室の定性的分析に好適である。これらの規格は、汚染物質の許容限度を定めることを意図しているが、理想的な状態では、水は、中性の水分子と平衡するヒドロニウムイオン及びヒドロキシドイオンだけしか含まないはずである。いくらかのレベルの二酸化炭素が水中に溶解することは、よくあることである。水中に存在する有機肥料もまた、水の品質に影響を及ぼし得るので、定量化が必要である。したがって、一貫性を目的とし、またブランクを目的として、イオン性汚染物質のレベル及び有機汚染物質のレベルを最小に保つことが重要である。
【０００３】
水を浄化するための１つの従来の技法は、供給水を蒸発させ、次いで蒸気を捕捉及び凝縮してイオンを除去して、高純度の製品水を生成する、蒸留である。このタイプの水は、最高純度であり得、通常、低レベルの無機イオン及び水中の有機汚染物質を所望するユーザによって使用される。水を浄化するための別の従来の技法は、逆浸透（reverse osmosis、「ＲＯ」）であり、これは、イオンが枯渇した高純度の製品水を生成するために、薄い多孔質膜を通した選択的な浸透に依存するが、この水をタイプＩに指定するのを妨げる残留イオン含有量を有する。水を浄化するための更に別の従来の技法は、脱イオン化（deionization、「ＤＩ」）であり、これは、イオンを除去することができる官能基を有する材料を含有するイオン交換樹脂層に供給水の流れを通過させる。水を浄化するための更に別の従来の技法は、電気脱イオン化（electro-deionization、「ＥＤＩ」）であり、これは、イオン交換樹脂層全体にわたって電界を印加する。ＥＤＩユニットに提供される水は、ＲＯ装置による前処理が必要であり、供給水が特に硬質である場合は、硬水軟化剤によって軟化させることが必要であり得る。
【０００４】
上で説明した浄化技術は、通常、研究室品質又は試薬グレードの水として使用するのに必要な純度を有する製品水を提供するために組み合わせられる。例えば、ある設計の従来の浄水システムは、逆浸透（「ＲＯ」）、それに続く紫外線（ultraviolet、「ＵＶ」）放射線処理装置と、１つ以上の充填床塔内にイオン交換器、炭素粒子、及びフィルタの組み合わせを含むユースポイントポリッシャ塔との組み合わせによって確立した技術を用いて、最高で約５ｐｐｂのＴＯＣレベルを達成し得る。浄化システム内の水は、浄水システム内のいかなる部分にも長時間滞留させることができないので、少なくともＵＶ処理モジュール及びユースポイントポリッシャ塔を通して継続的に水を再循環させる。
【０００５】
ユースポイントポリッシャ塔は、イオン汚染物質及び有機物質を最小限に抑えるために使用されるが、汚染物質（別様には浸出液と称される）が水中に浸出し、したがって、水のＴＯＣレベルを上昇させる傾向がある。より具体的には、交換器の加水分解安定性が制限されるため、ポリッシング塔の充填床から有機物質が浸出する。水を浄水システム及び充填床を通して継続的に再循環させることにより、浸出液が充填床から水中に継続的に蓄積される。しかしながら、ＵＶ処理装置は、充填床を介した有機物質の水の流れの中への導入に見合うほど十分な効率ではない。結果として、イオン汚染物質を除去するように調製された先行技術の浄水システムは、例えば、ＨＰＬＣ又は医薬タブレットの溶解のために、又はＴＯＣ分析に必要とされる標準物を調製する際に、２ｐｐｂ以下のＴＯＣレベルを有する水を一貫して生成することができない。
【０００６】
先行技術の浄水システムにおいて述べた上記の問題、並びに他の問題及び懸案事項の観点から、水がシステムから分配される場合を除いて、ユースポイントポリッシャ塔を通した水の再循環を回避しながら又は最小限に抑えながら、少なくともＵＶ放射線処理装置を通して水を再循環させ、それによって、２ｐｐｂ以下のＴＯＣレベルを有する水を一貫して生成するように構成された浄水システムの一部を形成する、浄水モジュールを提供する必要がある。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、従来の浄水モジュール及びシステムの前述した及び他の欠陥及び欠点を克服する。本発明は、特定の実施形態に関連して考察されるが、本発明は、本明細書において説明される具体的な実施形態に限定されないことが理解されるであろう。
【０００８】
本発明の１つの実施形態によれば、入口と第１のユースポイントディスペンサとの間の浄水システムの水流路を通って流れる水の全有機物含有量を低減するように構成された浄水モジュールが提供される。浄水モジュールは、浄水システムの水流路と流体連通し、かつその一部を形成する、水流路内の第１の再循環水流路ループを画定する。第１の再循環水流路ループは、イオン交換媒体を含まなくてもよい（好ましくは、含まない）。浄水モジュールは、第１の再循環水流路ループに流体接続されたポンプ、紫外放射線処理装置、及びタンクを含み、よって、浄水システムの水流路への入口に進入する水は、ポンプによって、浄水モジュールの第１の再循環水流路ループを通して１回以上循環させて、全有機物含有量が低減された浄化水を生成する。浄化水は、第１のユースポイントディスペンサにおいて浄水システムから選択的に分配可能である。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、入口と少なくとも第１のユースポイントディスペンサ及び第２のユースポイントディスペンサとの間の水流路を通って流れる水を浄化するための浄水システムが提供される。浄水システムは、水流路に流体接続された逆浸透装置、ポンプ、紫外放射線処理装置、少なくとも１つの充填床装置、限外濾過装置などの濾過装置、及びタンクを含む。濾過装置は、限外濾過装置であり得るが、限外濾過装置以外の他の濾過装置が好適である場合、これは必須ではないことが理解されるべきである。更に、濾過装置は任意選択であることが理解されるべきである。本開示は、様々な要素の例示的な配置順序を記載しているが、記載される様々な要素の配置は、変更することができることが理解されるべきである。浄水システムは、浄水システムの水流路の一部を形成し、ポンプ、紫外放射線処理装置、第１のユースポイントディスペンサ、及びタンクを連続的に通して水流を１回以上循環させることによって画定される、第１の再循環水流路ループと、浄水システムの水流路の一部を形成し、ポンプ、紫外放射線処理装置、第１のユースポイントディスペンサ、少なくとも１つの充填床濾過装置、濾過装置（存在する場合）、第２のユースポイントディスペンサ、及びタンクを連続的に通して水流を１回以上循環させることによって画定される、第２の再循環流路ループと、を含む。第１のユースポイントディスペンサは、膜ベースの、多孔質ポリマーベースの、又は繊維若しくは管ベースのフィルタであり得る濾過装置を含むことができることが理解されるべきである。第２のユースポイントディスペンサもまた、膜ベースの、又は多孔質ポリマーベースの、又は繊維若しくは管ベースのフィルタであり得る濾過装置を含むことができる。このために、ディスペンサの場合のように別個の濾過装置を存在させることは任意選択であり、ディスペンサは、ユースポイント（point of use、ＰＯＵ）濾過装置を備えることができる。この目的のために、第１の再循環流路ループを通る水流は、少なくとも１つの充填床濾過装置、濾過装置（存在する場合）、及び第２の再循環流路ループの第２のユースポイントディスペンサを迂回することができる。第１の再循環流路ループは、イオン交換媒体を含まなくてもよい（好ましくは、含まない）。
【００１０】
本発明の様々な追加の特徴及び利点は、添付の図面と併せて解釈される１つ以上の例示的な実施形態の以下の詳細な説明を検討することにより、当業者にはより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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