JP7129965B2 - Pure water production method, pure water production system, ultrapure water production method, and ultrapure water production system - Google Patents
Pure water production method, pure water production system, ultrapure water production method, and ultrapure water production system Download PDFInfo
- Publication number
- JP7129965B2 JP7129965B2 JP2019235255A JP2019235255A JP7129965B2 JP 7129965 B2 JP7129965 B2 JP 7129965B2 JP 2019235255 A JP2019235255 A JP 2019235255A JP 2019235255 A JP2019235255 A JP 2019235255A JP 7129965 B2 JP7129965 B2 JP 7129965B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- treated
- reverse osmosis
- electrodeionization
- osmosis membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/08—Apparatus therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
- B01D61/026—Reverse osmosis; Hyperfiltration comprising multiple reverse osmosis steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
- B01D61/46—Apparatus therefor
- B01D61/463—Apparatus therefor comprising the membrane sequence AC or CA, where C is a cation exchange membrane
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
- B01D61/46—Apparatus therefor
- B01D61/48—Apparatus therefor having one or more compartments filled with ion-exchange material, e.g. electrodeionisation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/58—Multistep processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
- C02F1/4693—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis
- C02F1/4695—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis electrodeionisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
- C02F2001/422—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange using anionic exchangers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
- C02F2001/425—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange using cation exchangers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/108—Boron compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/02—Non-contaminated water, e.g. for industrial water supply
- C02F2103/04—Non-contaminated water, e.g. for industrial water supply for obtaining ultra-pure water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Description
本発明は、原水中に含まれるホウ素を十分に除去して、所望の水質となる超純水が得られる超純水製造方法及び超純水製造システム並びに水質と水回収率のバランスが良好な純水製造方法及び純水製造システムに関する。 The present invention provides an ultrapure water production method and an ultrapure water production system capable of sufficiently removing boron contained in raw water to obtain ultrapure water having a desired quality, and an ultrapure water production system having a good balance between water quality and water recovery rate. The present invention relates to a pure water production method and a pure water production system.
従来、水処理において、各種イオン成分や硬度成分の除去のため、膜処理手段、イオン交換手段、脱炭酸装置等を用いて、純水や超純水が製造されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in water treatment, pure water and ultrapure water are produced using membrane treatment means, ion exchange means, decarbonation equipment, etc., in order to remove various ion components and hardness components.
また、半導体製造のような非常に精密な機器を製造する現場においては、その製造する部品について高い清浄度が求められ、この部品等の洗浄には超純水が用いられる。近年では、この超純水中のホウ素の含有量も非常に低いレベルが求められ、種々の水処理方法が検討されている。
また、安全性などの面から、近年は、薬液を使用しない方法での超純水製造が求められている。
In addition, in the field of manufacturing very precise equipment such as semiconductor manufacturing, high cleanliness is required for the parts to be manufactured, and ultrapure water is used for washing these parts. In recent years, a very low level of boron content in this ultrapure water is required, and various water treatment methods are being investigated.
In addition, from the viewpoint of safety, in recent years, there has been a demand for ultrapure water production by a method that does not use chemicals.
電気式脱イオン装置は、硬度スケールを発生させることなく、ホウ素の除去も良好に行えるため、高純度の水を得るために有用で、超純水製造システムに好適に用いられる装置である。しかも、通常のイオン交換樹脂塔と異なり、酸やアルカリのような薬液による再生が必要ないため、近年、超純水装置製造への利用が急激に進んでいる。 Since the electrodeionization apparatus can remove boron well without generating hardness scale, it is useful for obtaining high-purity water and is suitable for use in an ultrapure water production system. Moreover, unlike ordinary ion-exchange resin towers, regeneration with chemicals such as acids and alkalis is not required.
なお、電気式脱イオン装置は、被処理水中に硬度成分と炭酸の両者が含有されていると、硬度スケールが発生し、処理水質の低下を招くため、通常、電気式脱イオン装置の前段に、硬度成分を除去する逆浸透膜装置と、炭酸を除去する脱炭酸装置が設けられ、超純水製造システムが構成されている(例えば、特許文献1~2参照)。なお、電気脱イオン装置の被処理水中に炭酸が含有されていると、電気脱イオン装置のホウ素除去能力が低下することも知られている(例えば、特許文献1参照)。
In the case of an electrodeionization apparatus, if the water to be treated contains both hardness components and carbonic acid, hardness scale is generated and the quality of the treated water is lowered. , a reverse osmosis membrane device for removing hardness components and a decarbonation device for removing carbonic acid are provided to constitute an ultrapure water production system (see
また、超純水の製造においては、DO(溶存酸素)を高度に除去する必要もあり、真空脱気装置、脱気膜装置が使われるが、前記脱炭酸装置がこの機能を担う場合も多い。 In addition, in the production of ultrapure water, it is necessary to remove DO (dissolved oxygen) to a high degree, and a vacuum degassing device and a degassing membrane device are used, but the decarboxylation device often performs this function. .
脱炭酸装置しては、脱気塔、真空脱気塔、脱気膜等が存在するが、電気脱イオン装置の前段に設置する脱炭酸装置としては、薬液不使用で運転可能で、かつ装置が小型であるということ、炭酸の除去能力が高いこと、さらに、DO(溶存酸素)も除去可能という観点から、脱気膜を用いた膜脱気装置(MDG)が用いられることが多いが、この膜脱気装置は、多数の中空糸を束ねた中空糸膜からなり、この中空糸間の隙間は、例えば150μm程度と狭くなっている。そのため、膜脱気装置は異物に対して脆弱な構造である。 As a decarbonation device, there are a degassing tower, a vacuum degassing tower, a degassing membrane, and the like. A membrane degassing device (MDG) using a degassing membrane is often used from the viewpoint that it is small, has a high ability to remove carbonic acid, and can also remove DO (dissolved oxygen). This membrane degassing device consists of a hollow fiber membrane in which a large number of hollow fibers are bundled, and the gap between the hollow fibers is as narrow as about 150 μm, for example. Therefore, the membrane degassing device has a structure that is vulnerable to foreign matter.
そのため、超純水製造システム内で、何らかの原因によって異物が混入して、その異物を含む被処理水が膜脱気装置に供給されると、詰まりが発生して処理を継続することができなくなる。一方、超純水製造システムにおいては、継続して超純水を供給することが強く求められており、膜脱気装置を用いる限り、現状、そのリスクを解消する方法が存在しない。 Therefore, if foreign matter is mixed in the ultrapure water production system for some reason and the water to be treated containing the foreign matter is supplied to the membrane degassing device, clogging occurs and the treatment cannot be continued. . On the other hand, ultrapure water production systems are strongly required to continuously supply ultrapure water, and as long as membrane degassing equipment is used, there is currently no way to eliminate this risk.
そこで、本発明は、炭酸除去のための膜脱気装置を用いることなく、安定した運転が可能な超純水製造方法及び超純水製造システムの提供を目的とする。また、その検討過程において見出した、水質と水回収率とのバランスの良好な純水製造方法及び純水製造システムの提供も目的とする Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrapure water production method and an ultrapure water production system capable of stable operation without using a membrane degassing device for removing carbonic acid. Another object is to provide a pure water production method and a pure water production system that have a good balance between water quality and water recovery rate, which were discovered in the course of the study.
本発明の超純水製造方法は、被処理水を、第1の逆浸透膜装置で処理した後、続けて、電気式脱イオン装置及びホウ素除去装置の順で処理して、ホウ素濃度が1ng/L以下である超純水を得る超純水製造方法であって、前記電気式脱イオン装置は、前記電気式脱イオン装置の被処理水が供給される脱塩室と、前記脱塩室内に充填された陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混合体と、を有し、前記電気式脱イオン装置の被処理水が、炭酸を1mg/L超含有し、かつ、前記電気式脱イオン装置の処理水が、前記炭酸が除去され、ホウ素を1μg/L以下含有することを特徴とする。
In the ultrapure water production method of the present invention, the water to be treated is treated with the first reverse osmosis membrane device, and then treated with the electrodeionization device and the boron removal device in that order, and the boron concentration is 1 ng. /L or less, wherein the electrodeionization device comprises a desalination chamber to which water to be treated of the electrodeionization device is supplied, and a desalination chamber. a mixture of an anion exchange resin and a cation exchange resin filled in the electrodeionization apparatus, the water to be treated of the electrodeionization apparatus contains more than 1 mg/L of carbonic acid, and the electrodeionization The treated water of the apparatus is characterized in that the carbonic acid has been removed and contains 1 μg/L or less of boron.
本発明の純水製造方法は、被処理水を、第1の逆浸透膜装置で処理した後、続けて、電気式脱イオン装置で処理する純水製造方法において、前記電気式脱イオン装置は、前記電気式脱イオン装置の被処理水が供給される脱塩室と、前記脱塩室内に充填された陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混合体と、を有し、前記電気式脱イオン装置の被処理水が、炭酸を1mg/L超含有し、かつ、前記電気式脱イオン装置の処理水が、前記炭酸が除去され、ホウ素を1μg/L以下含有し、前記電気式脱イオン装置の濃縮水を、前記第1の逆浸透膜装置の濃縮水と混合して混合濃縮水とし、その混合濃縮水を第2の逆浸透膜装置に通水して得られた透過水を前記第1の逆浸透膜装置の前段に循環させることを特徴とする。
The pure water production method of the present invention is a pure water production method in which the water to be treated is treated with a first reverse osmosis membrane device and then subsequently treated with an electrodeionization device, wherein the electrodeionization device is a deionization chamber to which the water to be treated of the electrodeionization apparatus is supplied; and a mixture of anion exchange resin and cation exchange resin filled in the deionization chamber, wherein The water to be treated by the ionization device contains more than 1 mg/L of carbonic acid, and the water treated by the electrodeionization device has the carbonic acid removed and contains 1 μg/L or less of boron, and the electrodeionization device contains 1 μg/L or less of boron. The concentrated water of the device is mixed with the concentrated water of the first reverse osmosis membrane device to obtain mixed concentrated water, and the mixed concentrated water is passed through the second reverse osmosis membrane device. It is characterized by circulating to the front stage of the first reverse osmosis membrane device .
本発明の超純水製造システムは、被処理水を、第1の逆浸透膜装置、電気式脱イオン装置及びホウ素除去装置で順番に処理して、ホウ素濃度が1ng/L以下である超純水を得るための超純水製造システムであって、前記電気式脱イオン装置は、前記電気式脱イオン装置の被処理水が供給される脱塩室と、前記脱塩室内に充填された陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混合体と、を有し、前記電気式脱イオン装置の被処理水が、炭酸を1mg/L超含有し、かつ、前記電気式脱イオン装置の処理水が、前記炭酸が除去され、ホウ素を1μg/L以下含有し、前記第1の逆浸透膜装置の濃縮水と前記電気式脱イオン装置の濃縮水との濃縮混合水を処理するための第2の逆浸透膜装置と、前記第2の逆浸透膜装置の透過水を、前記第1の逆浸透膜装置の前段に循環させる循環配管と、を有することを特徴とする。
In the ultrapure water production system of the present invention, the water to be treated is sequentially treated with the first reverse osmosis membrane device, the electrodeionization device and the boron removal device to obtain an ultrapure water with a boron concentration of 1 ng / L or less. An ultrapure water production system for obtaining water, wherein the electrodeionization device comprises a desalination chamber to which the water to be treated of the electrodeionization device is supplied, and a shade filled in the desalination chamber. a mixture of an ion exchange resin and a cation exchange resin, the water to be treated by the electrodeionization apparatus contains more than 1 mg/L of carbonic acid, and , the second for treating the concentrated mixed water of the concentrated water from the first reverse osmosis membrane device and the concentrated water from the electrodeionization device, from which carbonic acid has been removed and contains 1 μg/L or less of boron; It is characterized by having a reverse osmosis membrane device and a circulation pipe for circulating the permeated water of the second reverse osmosis membrane device to the front stage of the first reverse osmosis membrane device.
本発明の純水製造システムは、被処理水を、第1の逆浸透膜装置及び電気式脱イオン装置で順番に処理する純水製造システムであって、前記電気式脱イオン装置は、前記電気式脱イオン装置の被処理水が供給される脱塩室と、前記脱塩室内に充填された陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混合体と、を有し、前記電気式脱イオン装置の被処理水が、炭酸を1mg/L超含有し、かつ、前記電気式脱イオン装置の処理水が、前記炭酸が除去され、ホウ素を1μg/L以下含有し、前記第1の逆浸透膜装置の濃縮水と前記電気式脱イオン装置の濃縮水との濃縮混合水を処理するための第2の逆浸透膜装置と、前記第2の逆浸透膜装置の透過水を、前記第1の逆浸透膜装置の前段に循環させる循環配管と、を有することを特徴とする。
The pure water production system of the present invention is a pure water production system in which water to be treated is treated in turn by a first reverse osmosis membrane device and an electrodeionization device , wherein the electrodeionization device a deionization chamber to which water to be treated in the deionization device is supplied; and a mixture of anion exchange resin and cation exchange resin filled in the deionization chamber, The water to be treated contains more than 1 mg/L of carbonic acid, and the water treated by the electrodeionization device contains 1 μg/L or less of boron from which the carbonic acid has been removed, and the first reverse osmosis membrane device. a second reverse osmosis membrane device for treating a concentrated mixed water of the concentrated water of and the concentrated water of the electrodeionization device; and a circulation pipe for circulating to the front stage of the permeable membrane device.
本発明の超純水製造方法及び超純水製造システムによれば、炭酸除去のための膜脱気装置を使用することなく、炭酸及びホウ素の除去を達成でき、かつ、異物の混入に起因する膜脱気装置の詰まりの不具合を生じることがないため、超純水製造システムの安定した運転を可能とする。 According to the ultrapure water production method and the ultrapure water production system of the present invention, carbonic acid and boron can be removed without using a membrane degassing device for carbonic acid removal. Since clogging of the membrane degassing device does not occur, stable operation of the ultrapure water production system is possible.
したがって、本発明の超純水製造方法及び超純水製造システムによれば、所定の水質の超純水を長期間安定して得ることができる。 Therefore, according to the ultrapure water production method and the ultrapure water production system of the present invention, ultrapure water of predetermined water quality can be stably obtained for a long period of time.
また、本発明の純水製造方法及び純水製造システムによれば、炭酸除去のための膜脱気装置を使用することなく水処理でき、異物の混入に起因する膜脱気装置の詰まりの不具合を生じることがないため、安定した純水製造ができる。また、本発明の純水製造方法は、水質と水回収率のバランスが良好な処理水を得ることができる。 In addition, according to the pure water production method and the pure water production system of the present invention, water can be treated without using a membrane deaerator for removing carbonic acid, and clogging of the membrane deaerator due to contamination by foreign matter is avoided. stable production of pure water. Moreover, the pure water production method of the present invention can obtain treated water having a good balance between water quality and water recovery rate.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態に係る超純水製造方法について、図1を参照しながら詳細に説明する。
(First embodiment)
First, the ultrapure water production method according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
[超純水製造方法]
本発明の一実施形態である超純水製造方法は、被処理水を、第1の逆浸透膜装置で処理した後、続けて、電気式脱イオン装置及びホウ素除去装置の順で処理して、ホウ素濃度が1ng/L以下である超純水を得る超純水製造方法である。
[Ultrapure water production method]
In the ultrapure water production method according to one embodiment of the present invention, water to be treated is treated with a first reverse osmosis membrane device, and then treated with an electrodeionization device and a boron removal device in that order. and an ultrapure water production method for obtaining ultrapure water having a boron concentration of 1 ng/L or less.
そして、この超純水製造方法においては、電気式脱イオン装置の被処理水が、炭酸を1mg/L超含有し、かつ、電気式脱イオン装置の処理水が、炭酸が除去され、ホウ素を1μg/L以下含有することを特徴とする。 In this ultrapure water production method, the water to be treated in the electrodeionization apparatus contains more than 1 mg/L of carbonic acid, and the treated water in the electrodeionization apparatus is free of carbonic acid and free of boron. It is characterized by containing 1 μg/L or less.
この超純水製造方法を説明するにあたって、まず、この超純水製造方法に用いる超純水製造システムについて、図面を参照しながら説明する。ここで用いられる超純水製造システムは、図1に示したように、第1の逆浸透膜装置2、電気式脱イオン装置3、ホウ素除去装置4の順番で被処理水を処理する構成となっている超純水製造システム1である。
Before explaining this ultrapure water production method, first, an ultrapure water production system used in this ultrapure water production method will be explained with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the ultrapure water production system used here has a configuration in which the water to be treated is treated in the order of the first reverse
本実施形態で用いられる第1の逆浸透膜装置2(RO1)は、本分野で公知の逆浸透膜装置を特に限定せずに用いることができ、被処理水中に含まれる有機不純物や塩類を除去する。第1の逆浸透膜装置2に使用される逆浸透膜としては、例えば、酢酸セルロース、脂肪族ポリアミド系若しくは芳香族ポリアミド系又はこれらの複合系からなる各種有機高分子膜或いはセラミック膜等が使用できる。
The first reverse osmosis membrane device 2 (RO1) used in the present embodiment can be a reverse osmosis membrane device known in the art without particular limitation, and removes organic impurities and salts contained in the water to be treated. Remove. As the reverse osmosis membrane used in the first reverse
また、第1の逆浸透膜装置2に使用される逆浸透膜としては、超低圧型、低圧型、中圧型又は高圧型のいずれも適用することができるが、ホウ素除去率の観点から中圧型又は高圧型が好ましい。例えば、原水のホウ素濃度が高い場合には、中圧型又は高圧型を用いることで、後段のホウ素除去の負担を軽減することが可能である。膜モジュールの形式としては、中空糸型モジュール、管状型モジュール、スパイラル型モジュール、平膜型モジュール等が適用でき、単位容積あたりの膜面積が大きくとれるスパイラル型モジュールが好ましい。
In addition, as the reverse osmosis membrane used in the first reverse
この第1の逆浸透膜装置2は、逆浸透膜装置を2つ直列に接続した2段逆浸透膜装置(2段RO)としてもよい。電気式脱イオン装置3への供給水の水質が向上するため、電気式脱イオン装置3以降への負担が小さくなり、得られる超純水の水質の向上が期待される。また、本実施形態においては、電気式脱イオン装置3の供給水の水質の許容範囲が広いため、第1の逆浸透膜装置2は1段で行うことにより、純水装置1を簡略化させ、かつ高純度な超純水を得ることも可能である。
This first reverse
本実施形態で用いられる電気式脱イオン装置3(EDI)は、本分野で公知の電気式脱イオン装置を特に限定せずに用いることができ、主として塩類を除去する。 電気式脱イオン装置3は、第1の逆浸透膜装置2で得られた透過水中のイオン成分を除去すると共に、炭酸及びホウ素も除去する。
The electrodeionization device 3 (EDI) used in this embodiment can be any known electrodeionization device in this field without particular limitation, and mainly removes salts. The
電気式脱イオン装置3は、例えば、陽極と陰極の間に交互に配置された陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とを有し、陰イオン交換膜と陽イオン交換膜によって仕切られた脱塩室と、除去されたイオン成分を含む濃縮水が流入する濃縮室とを交互に有している。そして、電気式脱イオン装置3は、脱塩室内に充填された陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂との混合体と、直流電圧を印加するための電極を有している。
The
電気式脱イオン装置3において、例えば、被処理水は脱塩室及び濃縮室に並行して供給され、脱塩室の陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混合体が被処理水中のイオン成分を吸着する。吸着されたイオン成分は直流電流の作用により濃縮室に移行されて、濃縮室の濃縮水は系外に排出される。
In the
電気式脱イオン装置3は、イオン交換樹脂を再生するための、酸やアルカリのような薬品を一切使用せずに連続的にイオン成分の除去を行うことができる。そのため、超純水製造における安全性の向上や製造コスト削減、装置の小型化などを実現することができ、製造効率の向上につながる。
The
本実施形態で用いられるホウ素除去装置4は、電気式脱イオン装置3の後段に配置され、電気式脱イオン装置3で処理された処理水から、さらにホウ素を効率よく除去できる装置である。このホウ素除去装置4としては、例えば、電気式脱イオン装置、ホウ素選択性イオン交換樹脂装置或いはホウ素選択性イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂及び/又は陰イオン交換樹脂の混床式イオン交換樹脂装置のいずれかが挙げられる。以下、これら装置について説明する。
The
電気式脱イオン装置は、上記した電気式脱イオン装置3における説明と同一内容であるため省略する。なお、このホウ素除去装置4として電気式脱イオン装置を選択した場合、2つの電気式脱イオン装置が直列に接続した、2段の電気式脱イオン装置(2段EDI)という構成となる。
The description of the electrodeionization apparatus is omitted because it is the same as the description of the
ホウ素選択性イオン交換樹脂装置は、ホウ素を選択的に吸着できる公知のものが挙げられ、特に限定されることなく用いることができる。このホウ素選択性イオン交換樹脂としては、具体的には、官能基として多価アルコール基を導入した、例えばアンバーライト(登録商標:ローム・アンド・ハース社製)IRA-743T、ダイヤイオンCRB02(三菱化成社製)等を挙げることができる。 The boron-selective ion-exchange resin apparatus includes known ones capable of selectively adsorbing boron, and can be used without particular limitation. Specific examples of the boron-selective ion-exchange resin include, for example, Amberlite (registered trademark: manufactured by Rohm and Haas) IRA-743T, Diaion CRB02 (Mitsubishi Kasei Co., Ltd.) and the like.
また、ホウ素選択性イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂及び/又は陰イオン交換樹脂の混床式イオン交換樹脂装置は、イオン交換樹脂塔に上記したホウ素選択性イオン交換樹脂と、その他のイオン交換樹脂とを混合した混床式の構成である。この場合、ホウ素選択性イオン交換樹脂と混合するイオン交換樹脂として、例えば、強酸性陽イオン交換樹脂及び/又は強塩基性陰イオン交換樹脂を混合したものが例示できる。より具体的には、ホウ素選択性イオン交換/陽イオン交換混床樹脂、ホウ素選択性イオン交換/陰イオン交換混床樹脂、ホウ素選択性イオン交換/陽イオン交換/陰イオン交換混床樹脂が挙げられる。 In addition, the mixed bed type ion exchange resin apparatus of the boron selective ion exchange resin and the cation exchange resin and/or the anion exchange resin includes the above boron selective ion exchange resin and other ion exchange resin in the ion exchange resin tower. It is a mixed-bed configuration that mixes In this case, as the ion exchange resin to be mixed with the boron-selective ion exchange resin, for example, a mixture of a strongly acidic cation exchange resin and/or a strongly basic anion exchange resin can be exemplified. More specifically, boron-selective ion-exchange/cation-exchange mixed bed resins, boron-selective ion-exchange/anion-exchange mixed-bed resins, and boron-selective ion-exchange/cation-exchange/anion-exchange mixed bed resins are mentioned. be done.
ここで、強酸性陽イオン交換樹脂としては、イオン交換樹脂の加水分解が少なく有機陽イオン成分の超純水への溶出が少ないため、官能基としてスルホン酸基を有するスチレン系樹脂などが好ましい。強酸性陽イオン交換樹脂としては、イオン選択性の低い陽イオン成分を除去できることからH型が好ましい。 Here, as the strongly acidic cation exchange resin, a styrene-based resin having a sulfonic acid group as a functional group is preferable because the ion exchange resin is less hydrolyzed and the organic cation component is less eluted into ultrapure water. As the strongly acidic cation exchange resin, the H-type is preferable because it can remove cation components with low ion selectivity.
ここで用いられる強酸性陽イオン交換樹脂の市販品として、Duolite CGP(ローム・アンド・ハース社製)、ダイヤイオンSKT20L(三菱化学(株)社製)等が挙げられる。 Commercial products of the strongly acidic cation exchange resin used here include Duolite CGP (manufactured by Rohm and Haas), Diaion SKT20L (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and the like.
また、強塩基性陰イオン交換樹脂としては、イオン交換樹脂の加水分解が少なく有機系陰イオン成分の超純水への溶出が少ないため、官能基として第4級アンモニウム基を有するスチレン系樹脂などが好ましく用いられる。強塩基性陰イオン交換樹脂は、イオン選択性の低い陰イオン成分を除去できることからOH型が好ましい。 In addition, as a strongly basic anion exchange resin, since the ion exchange resin is less hydrolyzed and the organic anion component is less eluted into ultrapure water, a styrene resin having a quaternary ammonium group as a functional group, etc. is preferably used. The strongly basic anion exchange resin is preferably OH type because it can remove anion components with low ion selectivity.
ここで用いられる強塩基性陰イオン交換樹脂の市販品として、Duolite AGP(ローム・アンド・ハース社製)、ダイヤイオンSAT20L(三菱化学(株)社製)等が挙げられる。 Commercial products of the strongly basic anion exchange resin used here include Duolite AGP (manufactured by Rohm and Haas) and Diaion SAT20L (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).
このような超純水製造システムを用いる場合、被処理水を第1の逆浸透膜装置2で処理した後、続けて、電気式脱イオン装置3で処理し、さらにホウ素除去装置4で処理する。このとき、第1の逆浸透膜装置2及びホウ素除去装置4は、従来公知の方法により処理を行えばよい。一方、電気式脱イオン装置3は、その被処理水として炭酸とホウ素を含有しており、それらの除去をバランスよく行うように運転、処理する。
When such an ultrapure water production system is used, the water to be treated is treated with the first reverse
第1の逆浸透膜装置2の被処理水(供給水)としては、シリカスケールの発生抑制の観点から、シリカ成分に対する硬度成分の比の値[硬度/シリカ]を1以上とすることが好ましい。この比の値は、より好ましくは2以上、さらに好ましくは、5以上である。
上記の比[硬度/シリカ]は、例えば、次の式で算出できる。
[硬度/シリカ] = 硬度濃度(Ca+Mgの炭酸カルシウム換算値) ÷ シリカ濃度(as SiO2)
As for the water to be treated (supply water) of the first reverse
The above ratio [hardness/silica] can be calculated, for example, by the following formula.
[Hardness/Silica] = hardness concentration (calcium carbonate conversion value of Ca + Mg) ÷ silica concentration (as SiO 2 )
また、第1の逆浸透膜装置2への被処理水(供給水)は、必要に応じ、酸やアルカリを添加してpHを調整してもよい。また、必要に応じシリカスケール防止剤、硬度スケール防止剤や制菌剤を添加していてもよい。
Moreover, the water to be treated (supply water) to the first reverse
第1の逆浸透膜装置2は、通常公知の超純水製造方法と同様に運転すればよく、その水回収率は、硬度スケールやシリカスケールの発生を避けるため、ランゲラーインデックスやシリカの飽和溶解度等を考慮して設定する。水質にもよるが、例えば、第1の逆浸透膜装置2の水回収率は70~90%程度で運転可能である。
The first reverse
すなわち、電気式脱イオン装置3に供給する被処理水を炭酸濃度が1mg/L超、好ましくは1mg/L超50mg/L以下含有するものとしつつ、処理後の処理水として炭酸を十分に除去し(例えば、10μg/L(ppb)以下となるように)、かつ、ホウ素濃度を1μg/L以下とする。これは、電気式脱イオン装置3の被処理水としては、その前段で炭酸が十分に除去されておらず(脱炭酸装置が設けられておらず)、その処理後の処理水では、炭酸濃度が低減され、かつ、ホウ素濃度も所定の濃度以下となるように処理されることを表している。
That is, while the water to be treated supplied to the
なお、電気式脱イオン装置3の処理水としては、ホウ素濃度が500ng/L(ppt)以下の処理水がより好ましく、ホウ素濃度が100ng/L(ppt)以下の処理水がさらに好ましい。
As the treated water of the
電気式脱イオン装置3の処理水の炭酸濃度を上記範囲とすることにより、後段に設置する装置への炭酸の影響を最小限とすることが可能である。
By setting the carbonic acid concentration of the treated water of the
本実施形態において、その技術的な意味は、超純水の製造を効率的に行うために、この電気式脱イオン装置3で、炭酸とホウ素を同時に除去するとともに、これらの除去をバランス良く行う点にある。
In this embodiment, the technical meaning is that, in order to efficiently produce ultrapure water, the
上記のような水質となるように処理するために、本実施形態では、電気式脱イオン装置3の回収率を80%以上90%未満として処理をする。このように、従来公知の装置構成における電気式脱イオン装置の通常の回収率よりも回収率を下げて運転することにより、炭酸の除去に加え、ホウ素の除去も十分に行うことができる。ここでは、後段のホウ素除去装置4により所望のホウ素濃度となる超純水を製造するための準備ができる程度にホウ素濃度を低減できる。
In order to treat the water quality as described above, in the present embodiment, the treatment is performed with the recovery rate of the
なお、炭酸の存在によりホウ素除去率が低下する理由は、電気式脱イオン装置において、炭酸が除去されると、次第に電気式脱イオン装置の濃縮水側の炭酸濃度が増加する。すると、この炭酸が脱塩室側に逆流してしまうためと考えられる。水回収率を、80%以上90%未満として処理すると、濃縮水側の炭酸濃度を低下させることができるので、この影響を小さくすることができる。
また、電気式脱イオン装置3の回収率を80%未満としても、ホウ素除去率の向上はほとんど見られないため、電気式脱イオン装置3の回収率を80%未満とすることは好ましくない。
The reason why the boron removal rate decreases due to the presence of carbonic acid is that when carbonic acid is removed in the electrodeionization apparatus, the carbonic acid concentration on the concentrated water side of the electrodeionization apparatus gradually increases. It is considered that this carbonic acid then flows back to the desalting chamber side. If the water recovery rate is set at 80% or more and less than 90%, the carbonic acid concentration on the concentrated water side can be lowered, so that this effect can be reduced.
Even if the recovery rate of the
電気式脱イオン装置3は、好適に炭酸除去とホウ素除去する観点から、処理水流量あたりの電流値を0.4A/(m3/h)から4.0A/(m3/h)が好ましく、0.8A/(m3/h)から2.5A/(m3/h)とすることがより好ましい。
The
電気式脱イオン装置3で上記の処理ができると、その次のホウ素除去装置4の処理によって、ホウ素濃度が1ng/L(1ppt)以下という所望の水質の超純水を効率的に、かつ、膜脱気装置を用いずに得ることができる。すなわち、電気式脱イオン装置3で炭酸を除去してあるため、ホウ素除去装置4への炭酸の影響を排除できるだけでなく、電気式脱イオン装置3でホウ素を除去してあるため、ホウ素除去装置4へのホウ素除去の負担が軽減され、効率的な除去が可能となる。また、膜脱気装置が設置されていないため、異物による膜脱気装置の詰まりという不具合は生じることなく、超純水製造システムを安定的に運転でき、継続して所望の超純水を得ることができる。
なお、ホウ素除去装置4は、電気式脱イオン装置3によって得られた水質(ホウ素濃度)によって、適宜最適なものを選べばよい。
When the above-described treatment is performed by the
The
なお、本実施形態における炭酸は、二酸化炭素、炭酸水素イオン及び炭酸イオンを含むもので、炭酸濃度は、全炭酸(CO2+HCO3 -+CO3 2-)濃度を意味する(ただし、全炭酸濃度はCO2換算濃度である。)。 Carbonic acid in the present embodiment includes carbon dioxide, hydrogen carbonate ions and carbonate ions, and the carbonic acid concentration means the total carbonic acid (CO 2 +HCO 3 − +CO 3 2− ) concentration is the CO2 equivalent concentration.).
(変形例)
上記説明では、電気式脱イオン装置3の運転条件による処理を説明したが、次のように特定の装置を用いることによっても、所望の水質の処理水を得ることができる。
(Modification)
In the above description, the treatment is performed under the operating conditions of the
すなわち、この変形例において用いられる超純水製造システムは、その構成は図1に示したものと同じであるが、この変形例においては、電気式脱イオン装置3として、その脱塩室のセル幅が2mm以上6mm以下の装置を用いる。この変形例においては、その回収率は特に限定されずに、90%以上として運転することができる。 That is, the ultrapure water production system used in this modification has the same configuration as that shown in FIG. A device with a width of 2 mm or more and 6 mm or less is used. In this modified example, the recovery rate is not particularly limited, and can be operated at 90% or more.
このように脱塩室のセル幅を2mm以上6mm以下と、比較的狭いセル幅の電気式脱イオン装置を用いることによっても、上記説明した炭酸を10μg/L以下、ホウ素を1μg/L以下含有する処理水を得ることができる。なお、脱塩室のセル幅は2mm以上4mm以下がより好ましい。 Thus, even by using an electrodeionization apparatus with a relatively narrow cell width of 2 mm or more and 6 mm or less in the deionization chamber, it is possible to contain 10 μg/L or less of carbonic acid and 1 μg/L or less of boron as described above. can obtain treated water. The cell width of the desalting chamber is more preferably 2 mm or more and 4 mm or less.
隣接する濃縮室側までのイオンの移動速度は、例えば強イオンである塩化物イオンやナトリウムイオンの移動速度と比べて、弱イオンであるホウ素や炭酸の移動速度は小さいため、脱塩室のセル幅の影響が大きく出るものと推測される。すなわち、脱塩室のセル幅を小さくすることで、ホウ素除去率が大きく向上するとともに、炭酸の影響が小さくなり、本実施形態で求める水質の処理水が得られる。 Compared to, for example, the migration speed of strong ions such as chloride ion and sodium ion, the migration speed of ions to the adjacent concentrating compartment side is lower than that of weak ions such as boron and carbonic acid. It is assumed that the width has a large effect. That is, by reducing the cell width of the desalting chamber, the boron removal rate is greatly improved, the influence of carbonic acid is reduced, and treated water having the water quality required in this embodiment can be obtained.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態における超純水製造方法及び超純水製造システムについて、図2を参照しながら説明する。
(Second embodiment)
Next, an ultrapure water production method and an ultrapure water production system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[超純水製造システム]
本実施形態における超純水製造システムは、図2に示したように、第1の逆浸透膜装置2、電気式脱イオン装置3、ホウ素除去装置4の順番で被処理水を処理する構成に加え、第2の逆浸透膜装置11と、第2の逆浸透膜装置11の処理水を循環させる循環配管12とを有する超純水製造システム10である。
[Ultrapure water production system]
As shown in FIG. 2, the ultrapure water production system in this embodiment is configured to treat the water to be treated in the order of the first reverse
ここで、第1の実施形態と同一の構成となる装置は、同じ符号を付して示しており、その説明は省略する。すなわち、第1の逆浸透膜装置2、電気式脱イオン装置3、ホウ素除去装置4については、上記第1の実施形態の説明と同一であるため、以下異なる構成についてのみ説明する。
Here, devices having the same configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. That is, since the first reverse
本実施形態における第2の逆浸透膜装置11は、第1の逆浸透膜装置2と同様に、本分野で公知の逆浸透膜装置を特に限定せずに用いることができ、第1の逆浸透膜装置2と同様に、被処理水中に含まれる有機不純物や炭酸やホウ素等の塩類を除去する。この第2の逆浸透膜装置11は、電気式脱イオン装置3の濃縮水を、第1の逆浸透膜装置2の濃縮水と混合して混合濃縮水とし、その混合濃縮水を被処理水とするものである。そして、その混合濃縮水を、この第2の逆浸透膜装置11で処理して、混合濃縮水中に含まれる塩類等の不純物を除去する。
As with the first reverse
本実施形態における循環配管12は、上記第2の逆浸透膜装置11で得られた処理水(透過水)を、第1の逆浸透膜装置2の前段に返送し、循環させるための配管である。この循環配管12により、第1の逆浸透膜装置2及び電気式脱イオン装置3における濃縮水を、不純物を除去した上で、再度超純水製造のための被処理水として利用できる。
The
[超純水製造方法]
本実施形態における超純水製造方法は、被処理水を第1の逆浸透膜装置2で処理した後、続けて、電気式脱イオン装置3で処理し、さらにホウ素除去装置4で処理する。ここで、第1の逆浸透膜装置2、電気式脱イオン装置3及びホウ素除去装置4は、第1の実施形態で説明した通りの処理を行えばよい。
[Ultrapure water production method]
In the ultrapure water production method of this embodiment, the water to be treated is treated with the first reverse
本実施形態では、さらに、第1の逆浸透膜装置2で処理した際に得られる濃縮水と、電気式脱イオン装置3で処理した際に得られる濃縮水とを混合し、混合濃縮水を得て、この混合濃縮水を第2の逆浸透膜装置11で処理する。この第2の逆浸透膜装置11での処理は、従来公知の方法により処理を行えばよい。なお、ここで得られる濃縮水は、排水とする。
In the present embodiment, furthermore, the concentrated water obtained when treated with the first reverse
一方、上記の第2の逆浸透膜装置11の処理により得られる透過水は、循環配管12を用いて、第1の逆浸透膜装置2の前段に返送、循環する。すなわち、この透過水は、第1の逆浸透膜装置2に再度通水され処理される。
On the other hand, the permeated water obtained by the treatment of the second reverse
このように循環させると、電気式脱イオン装置3の濃縮水には炭酸が含有されることから、第2の逆浸透膜装置11の被処理水である混合濃縮水及び処理水である透過水は、その炭酸を含有する。このように炭酸を含有する透過水を循環させるため、第1の逆浸透膜装置の被処理水は、もともと供給していた被処理水よりも炭酸濃度が高められるが、その炭酸濃度の向上度合いは電気式脱イオン装置3での負荷を極端に大きくするものではなく、電気式脱イオン装置3の処理水(透過水)の水質を所望の範囲で維持できるものである。
By circulating in this manner, the concentrated water of the
一方、この炭酸濃度の向上により、第1の逆浸透膜装置2の透過水で得られる処理水の炭酸濃度は、循環しない場合に比べて向上するため、そのpHは若干酸性側に傾き、これは第2の逆浸透膜装置11における回収率の向上に寄与する。そのため、本実施形態においては、電気式脱イオン装置3の負荷をそれほど大きくせずに処理水質を維持しながら、回収率を向上できる利点を有する。これにより、より効率的に超純水を製造できる。
On the other hand, due to this improvement in carbonic acid concentration, the carbonic acid concentration in the treated water obtained as the permeated water of the first reverse
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態における超純水製造方法及び超純水製造システムについて、図3を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
An ultrapure water production method and an ultrapure water production system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[超純水製造システム]
本実施形態における超純水製造システムは、図3に示したように、第1の逆浸透膜装置2、電気式脱イオン装置3、ホウ素除去装置として電気式脱イオン装置21の順番で被処理水を処理する構成に加え、第2の逆浸透膜装置11と、第2の逆浸透膜装置11の処理水を循環させる循環配管12とを有し、さらに、電気式脱イオン装置21の後段に、紫外線酸化装置22(TOC-UV)と混床式イオン交換装置23(MB)を有する超純水製造システム20である。
[Ultrapure water production system]
As shown in FIG. 3, the ultrapure water production system in this embodiment includes the first reverse
ここで、第1の実施形態及び第2の実施形態と同一の構成となる装置は、同じ符号を付して示しており、その説明は省略する。すなわち、第1の逆浸透膜装置2、電気式脱イオン装置3、第2の逆浸透膜装置11、循環配管12については、上記第1の実施形態又は第2の実施形態の説明と同一であるため、以下異なる構成についてのみ説明する。
Here, devices having the same configurations as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. That is, the first reverse
本実施形態における電気式脱イオン装置21は、ホウ素除去装置4として電気式脱イオン装置を特定したものであり、これは第1の実施形態で説明した通りである。すなわち、2段EDIとして言及した構成であることを明確に示したものである。
The
次に、本実施形態における紫外線酸化装置22(TOC-UV)は、従来公知の紫外線酸化装置を用いることができる。この紫外線酸化装置22としては、例えば、185nm付近の波長を有する紫外線を照射可能な紫外線ランプを有し、この紫外線ランプから紫外線を被処理水に照射することで、被処理水中のTOC(全有機炭素)濃度を増大させる有機物を酸化分解する。紫外線酸化装置22に用いられる紫外線ランプは、185nm付近の波長の紫外線のみを発生するランプである必要はなく、本実施形態では、例えば、185nm付近の波長の紫外線とともに254nm付近の波長の紫外線を放射する低圧水銀ランプを使用することができる。
Next, as the ultraviolet oxidation device 22 (TOC-UV) in this embodiment, a conventionally known ultraviolet oxidation device can be used. The
紫外線酸化装置22は、波長185nm付近の紫外線により、水を分解してOHラジカルを生成させ、このOHラジカルによって被処理水中の有機物を有機酸にまで酸化分解する。なお、この紫外線酸化装置22における紫外線照射量は、被処理水の水質によって適宜変更することができる。例えば、紫外線照射量を0.1~0.7kW・h/m3とすることができる。紫外線照射量は、処理水に求められる所望の水質に応じて上記範囲で調整することが好ましい。例えば、紫外線照射量を抑える観点からは0.1~0.4kW・h/m3程度とすることが好ましく、より高純度な水質を得たい場合には、必要に応じ、紫外線照射量をこれ以上とすればよい。
The
混床式イオン交換装置23としては、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を混合して充填した装置を用いることができ、再生式、非再生式のいずれであってもよい。混床式イオン交換装置23は、前段の紫外線酸化装置22で有機物が酸化分解されて生成した低分子量のイオン成分を吸着除去する。本実施形態の紫外線酸化装置22及び混床式イオン交換装置23の組み合わせにより、被処理水中に残留する有機物を除去してTOC濃度の低減された超純水を得ることができる。なお、混床式イオン交換装置23に代わり、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂、ホウ素選択性イオン交換樹脂のいずれかを単独で用いる単床塔、いずれか、2つ以上を用いた混床塔、いずれかを用いた複床塔を用いることも可能である。
As the mixed-bed
[超純水製造方法]
本実施形態における超純水製造方法は、被処理水を第1の逆浸透膜装置2で処理した後、続けて、電気式脱イオン装置3で処理し、さらにホウ素除去装置として電気式脱イオン装置21で処理する。ここで、第1の逆浸透膜装置2、電気式脱イオン装置3及び電気式脱イオン装置21は、第1の実施形態で説明した通りの処理を行えばよい。
[Ultrapure water production method]
In the ultrapure water production method of this embodiment, the water to be treated is treated with the first reverse
また、本実施形態では、さらに、第1の逆浸透膜装置2で処理した際に得られる濃縮水と、電気式脱イオン装置3で処理した際に得られる濃縮水とを混合し、混合濃縮水を得て、この混合濃縮水を第2の逆浸透膜装置11で処理する。また、第2の逆浸透膜装置11で得られた透過水は、循環配管12により第1の逆浸透膜装置2の前段に返送、循環させる。これらの構成による処理は、第2の実施形態で説明した通りの処理を行えばよい。
Further, in the present embodiment, further, the concentrated water obtained when treated with the first reverse
この循環に加えて、本実施形態では、電気式脱イオン装置21の濃縮水も第1の逆浸透膜装置2の前段に返送、循環させて再度、超純水製造の処理に付すこともできる。図3においては、この循環を循環配管24により、循環配管12と合流させて返送するように示しているが、これを独立して行ってもよい。
In addition to this circulation, in this embodiment, the concentrated water from the
また、電気式脱イオン装置21で得られた処理水は、さらに、紫外線酸化装置22及び混床式イオン交換装置23で処理するが、これら装置における処理は公知の方法により行えばよい。
The treated water obtained by the
ここでは、紫外線酸化装置22及び混床式イオン交換装置23による処理を例示しているが、これらに限定されずに、超純水製造システムに用いられる公知の処理装置を、適宜組み合わせて超純水製造システムを構成し、それによる超純水製造方法を実施することができる。
Here, the treatment by the
なお、上記説明した実施形態における超純水製造方法は、公知の処理方法に従い、原水を、前処理、1次純水処理、2次純水処理、と段階的に処理するものであり、上記した第1~3の実施形態で具体的に示した装置構成は、1次純水処理の装置構成として含むことが好ましい。 In the ultrapure water production method of the above-described embodiment, raw water is treated stepwise through pretreatment, primary pure water treatment, and secondary pure water treatment according to a known treatment method. It is preferable that the device configurations specifically shown in the first to third embodiments are included as the device configuration for the primary pure water treatment.
前処理装置としては、従来公知の前処理装置を設ければよく、例えば、活性炭塔、脱気塔(DG塔)、凝集沈殿槽、砂ろ過塔、MMF(マルチメディアフィルタ)塔等から、必要に応じて設置して、逆浸透膜装置でのスケール等の問題が起きないようにして運転することが好ましい。 As the pretreatment device, a conventionally known pretreatment device may be provided. It is preferable to install the equipment according to the requirements and operate so as not to cause problems such as scale in the reverse osmosis membrane equipment.
また、ホウ素除去装置4(電気式脱イオン装置21)の後段の任意の位置に、膜脱気装置を設置してもよい。ここで設置する膜脱気装置は、主に溶存酸素(DO)を除去するために設けられる。このような位置での設置では、前段にて、硬度成分や炭酸等の不純物を高度に除去されているため、課題として挙げた膜の詰まり等のトラブルが起きる可能性は極めて小さい。また、このような膜脱気装置を設置することにより、DO<1μg/Lの超純水を製造することができる。この膜脱気装置は上記のような2次純水処理において設置することも可能である。膜脱気装置を1次純水処理と2次純水処理の各処理で併設すると、さらにDOを低減した超純水、例えばDO<0.5μg/L以下の超純水、を得ることができる。 Also, a membrane degassing device may be installed at an arbitrary position after the boron removal device 4 (electrodeionization device 21). The membrane degassing device installed here is provided mainly to remove dissolved oxygen (DO). When installed at such a position, impurities such as hardness components and carbonic acid are removed to a high degree in the previous stage, so the possibility of problems such as clogging of the film, which is mentioned as a problem, occurs is extremely small. Moreover, by installing such a membrane degassing device, it is possible to produce ultrapure water with DO<1 μg/L. This membrane degassing device can also be installed in the secondary pure water treatment as described above. If a membrane degassing device is installed in each of the primary pure water treatment and the secondary pure water treatment, it is possible to obtain ultrapure water with a further reduced DO, for example, ultrapure water with DO < 0.5 µg/L or less. can.
また、2次純水処理は、少なくとも、紫外線照射装置、非再生型イオン交換装置(ポリッシャー)、限外ろ過膜装置の順にした装置で構成される。任意の箇所に膜脱気装置を設置してもよい。また、紫外線照射装置の後段に酸化剤除去樹脂装置を設置してもよい。
ここで用いる酸化剤除去樹脂としては、パラジウム(Pd)担持樹脂によって過酸化水素を分解除去するパラジウム担持樹脂装置や表面に亜硫酸基及び/又は亜硫酸水素基を有する還元性樹脂を充填した還元性樹脂装置等が挙げられる。
The secondary pure water treatment is composed of at least an ultraviolet irradiation device, a non-regenerative ion exchange device (polisher), and an ultrafiltration membrane device in that order. A membrane degassing device may be installed at any location. Also, an oxidizing agent removing resin device may be installed after the ultraviolet irradiation device.
As the oxidizing agent removing resin used here, a palladium-supported resin device that decomposes and removes hydrogen peroxide with a palladium (Pd)-supported resin, or a reducing resin filled with a reducing resin having a sulfite group and/or a hydrogen sulfite group on the surface. equipment and the like.
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態における純水製造方法及び純水製造システムについて、図4を参照しながら説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a pure water production method and a pure water production system according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[純水製造システム]
本実施形態における純水製造システムは、図4に示したように、第1の逆浸透膜装置2、電気式脱イオン装置3の順番で被処理水を処理する構成と、第2の逆浸透膜装置11と、第2の逆浸透膜装置11の処理水を循環させる循環配管12とを有する純水製造システム30である。
[Pure water production system]
As shown in FIG. 4, the pure water production system in this embodiment has a configuration in which the water to be treated is treated in the order of the first reverse
この純水製造システム30は、上記第2の実施形態で説明した超純水製造システム10から、ホウ素除去装置4を省略した構成の装置であり、その用途として超純水ではなく純水の製造に用いるものである。ここで、第1の実施形態及び第2の実施形態と同一の構成となる装置は、同じ符号を付して示しており、その説明は省略する。すなわち、第1の逆浸透膜装置2、電気式脱イオン装置3、第2の逆浸透膜装置11、循環配管12については、上記第1の実施形態及び第2の実施形態で既に説明しており、個々の装置構成は全て上記の通りである。
This pure
第1の実施形態及び第2の実施形態との相違点としては、ホウ素除去装置4が省略させており、その点で、超純水の製造に限定されずに、純水製造のレベルで使用可能なものとなる。
The difference from the first embodiment and the second embodiment is that the
[純水製造方法]
本実施形態における純水製造方法は、被処理水を第1の逆浸透膜装置2で処理した後、続けて、電気式脱イオン装置3で処理する。さらに、第1の逆浸透膜装置2で処理した際に得られる濃縮水と、電気式脱イオン装置3で処理した際に得られる濃縮水とを混合し、混合濃縮水を得て、この混合濃縮水を第2の逆浸透膜装置11で処理する。ここで、第1の逆浸透膜装置2、電気式脱イオン装置3、第2の逆浸透膜装置11及び循環配管12は、第2の実施形態で説明した通りの処理を行えばよい。
[Pure water production method]
In the pure water production method of this embodiment, the water to be treated is treated with the first reverse
既に、第2の実施形態で説明したように、第2の逆浸透膜装置11の処理により得られる透過水は、循環配管12を用いて、第1の逆浸透膜装置2の前段に返送、循環され、このように循環させると、電気式脱イオン装置3の濃縮水には炭酸が含有されることから、第2の逆浸透膜装置11の被処理水である混合濃縮水及び処理水である透過水は、その炭酸を含有する。このように炭酸を含有する透過水を循環させるため、第1の逆浸透膜装置の被処理水は、もともと供給していた被処理水よりも炭酸濃度が高められるが、その炭酸濃度の向上度合いは電気式脱イオン装置3での負荷を極端に大きくするものではなく、電気式脱イオン装置3の処理水(透過水)の水質を所望の範囲で維持できるものである。
As already described in the second embodiment, the permeated water obtained by the treatment of the second reverse
一方、この炭酸濃度の向上により、第1の逆浸透膜装置2の透過水で得られる処理水の炭酸濃度は、循環しない場合に比べて向上するため、そのpHは若干酸性側に傾き、これは第2の逆浸透膜装置11における回収率の向上に寄与する。そのため、本実施形態においては、電気式脱イオン装置3の負荷をそれほど大きくせずに処理水質を維持しながら、回収率を向上できる利点を有する。これにより、効率的に純水を製造できる。
On the other hand, due to this improvement in carbonic acid concentration, the carbonic acid concentration in the treated water obtained as the permeated water of the first reverse
以下、本発明について実施例及び比較例を参照しながら説明する。
(実施例1)
図1に示した、被処理水を、第1の逆浸透膜装置2、電気式脱イオン装置3、ホウ素除去装置4として電気式脱イオン装置、の順番で処理する超純水製造システム(RO1-EDI1-EDI2)を構築し、また、厚木市水を原水とし、ホウ素濃度10μg/L(ppb)、炭酸濃度3.6mg/L(ppm)、pH7.4の被処理水を用意した。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples and comparative examples.
(Example 1)
Ultrapure water production system (RO1 -EDI1-EDI2) was constructed, and Atsugi city water was used as raw water to prepare water to be treated with a boron concentration of 10 μg / L (ppb), a carbonic acid concentration of 3.6 mg / L (ppm), and a pH of 7.4.
まず、被処理水を、逆浸透膜モジュール(東レ株式会社製、商品名:TM820K;架橋全芳香族ポリアミド系複合膜)を12本有する第1の逆浸透膜装置2に供給し、運転圧力2MPa、回収率90%で通水処理した。
First, the water to be treated is supplied to the first reverse
続いて、電気式脱イオン装置3(エヴォクア・ウォーター・テクノロジーズ製、商品名:VNX-55EX;脱塩室のセル幅10mm)にて水回収率83%(電流:10A、処理流量:10(m3/h))で処理し、さらにホウ素除去装置4としての電気式脱イオン装置(エヴォクア・ウォーター・テクノロジーズ製、商品名:VNX-55EX)にて水回収率90%(電流:10A、処理流量:10(m3/h))で処理して、超純水を得た。
Subsequently, the water recovery rate was 83% (current: 10 A, treatment flow rate: 10 (m 3 /h)), and further treated with an electrodeionization device (manufactured by Evoqua Water Technologies, trade name: VNX-55EX) as the
このとき得られた被処理水及び処理水のホウ素濃度、炭酸濃度及び抵抗率について表1にまとめて示した。炭酸は電気式脱イオン装置3(EDI1)で十分に除去されていた。また、表1における、電気式脱イオン装置の被処理水に対する電気式脱イオン装置とホウ素除去装置(2段EDI)におけるホウ素除去率は、99.96%と非常に良好であった。 Table 1 summarizes the boron concentration, carbonic acid concentration and resistivity of the water to be treated and the treated water obtained at this time. Carbonic acid was sufficiently removed by the electrodeionization device 3 (EDI1). Further, in Table 1, the boron removal rate of the electrodeionization apparatus and the boron removal apparatus (two-stage EDI) for the water to be treated by the electrodeionization apparatus was 99.96%, which was very good.
(実施例2)
実施例1において、電気式脱イオン装置3(EDI1)として使用した装置の、脱塩室のセル幅を3mmにカスタマイズした以外は、実施例1と同一の装置構成として超純水製造システムを用意した。
(Example 2)
An ultrapure water production system having the same device configuration as in Example 1 was prepared, except that the cell width of the deionization chamber of the device used as the electrodeionization device 3 (EDI 1) in Example 1 was customized to 3 mm. did.
上記の電気式脱イオン装置3(EDI1)の回収率を90%(電流:10A、処理流量:10(m3/h))として運転した以外は、実施例1と同一の条件で被処理水の処理を行い、超純水を得た。 Water to be treated under the same conditions as in Example 1, except that the recovery rate of the electrodeionization apparatus 3 (EDI 1) was set to 90% (current: 10 A, treatment flow rate: 10 (m 3 /h)). to obtain ultrapure water.
このとき得られた被処理水及び処理水のホウ素濃度、炭酸濃度及び抵抗率について表1にまとめて示した。炭酸は電気式脱イオン装置3(EDI1)で十分に除去されていた。また、表1における、電気式脱イオン装置の被処理水に対する電気式脱イオン装置とホウ素除去装置(2段EDI)におけるホウ素除去率は、99.96%と非常に良好であった。 Table 1 summarizes the boron concentration, carbonic acid concentration and resistivity of the water to be treated and the treated water obtained at this time. Carbonic acid was sufficiently removed by the electrodeionization device 3 (EDI1). Further, in Table 1, the boron removal rate of the electrodeionization apparatus and the boron removal apparatus (two-stage EDI) for the water to be treated by the electrodeionization apparatus was 99.96%, which was very good.
(比較例1)
実施例1で用いた超純水製造システムと同一のものを用い、電気式脱イオン装置3(EDI1)の運転条件を95%(電流:10A、処理流量:10(m3/h))とした以外は、実施例1と同一の条件で水処理を行った。
(Comparative example 1)
Using the same ultrapure water production system used in Example 1, the operating conditions of the electrodeionization device 3 (EDI 1) were 95% (current: 10 A, treatment flow rate: 10 (m 3 /h)). Water treatment was performed under the same conditions as in Example 1, except that
このとき得られた被処理水及び処理水のホウ素濃度及び抵抗率について表1にまとめて示した。 Table 1 summarizes the boron concentration and resistivity of the water to be treated and the treated water obtained at this time.
なお、上記実施例及び比較例で得られた各成分は以下の通り測定して、その数値を得た。
[pH]CP-200(Horiba社製、商品名)を用いてpHを測定した。
[ホウ素]サンプリングして誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)による分析を行い、ホウ素濃度を算出した。
[炭酸]全炭酸濃度を、TOC-900 On-Line(GE社製)を用いて測定した。
In addition, each component obtained in the above examples and comparative examples was measured as follows to obtain the numerical value.
[pH] CP-200 (manufactured by Horiba, trade name) was used to measure pH.
[Boron] Samples were taken and analyzed by an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS) to calculate the boron concentration.
[Carbonic acid] The total carbonic acid concentration was measured using TOC-900 On-Line (manufactured by GE).
(実施例3)
この実施例では、図4に示した純水製造システムにおける、濃縮水を循環させることについての作用、効果について確かめた。個々の装置は、上記実施例で用いた装置と同一である。
(Example 3)
In this example, the function and effect of circulating concentrated water in the pure water production system shown in FIG. 4 were confirmed. The individual devices are the same as those used in the above examples.
まず、図5に示したように、第1の逆浸透膜装置(RO1)と電気式脱イオン装置(EDI)とを、この順番に並べた水処理システムにおいて、(a)循環しない場合、(b)電気式脱イオン装置の濃縮水を循環する場合、(c)第1の逆浸透膜装置の濃縮水と電気式脱イオン装置の濃縮水を第2の逆浸透膜装置(RO2)で処理し、その透過水を循環する場合、の3つの構成に対して、排水のpHと、第1の逆浸透膜装置で処理された透過水の炭酸濃度について測定した。なお、被処理水として、厚木市水(炭酸濃度:3.6mg/L(ppm)、pH:6.4)を用いた。 First, as shown in FIG. 5, in a water treatment system in which the first reverse osmosis membrane device (RO1) and the electrodeionization device (EDI) are arranged in this order, (a) when there is no circulation, ( b) When the concentrated water of the electrodeionization device is circulated, (c) the concentrated water of the first reverse osmosis device and the concentrated water of the electrodeionization device are treated by the second reverse osmosis device (RO2). In the case of circulating the permeated water, the pH of the waste water and the carbonic acid concentration of the permeated water treated with the first reverse osmosis membrane device were measured for the three configurations. Atsugi city water (carbonic acid concentration: 3.6 mg/L (ppm), pH: 6.4) was used as the water to be treated.
図5において、炭酸濃度の測定点をA、pHの測定点をB、でそれぞれ示した。
図5(a)では、第1の逆浸透膜装置で、炭酸が除去しにくいため透過水側に含まれ、その排水(濃縮水)が被処理水よりもアルカリ側に振れ、pHは7.74となっている。また、その透過水には炭酸が多く含まれ炭酸濃度は被処理水と同程度の3.6mg/L(ppm)である。第1の逆浸透膜装置の水回収率は70%である。
In FIG. 5, A indicates the carbonic acid concentration measurement point, and B indicates the pH measurement point.
In FIG. 5(a), in the first reverse osmosis membrane apparatus, since carbonic acid is difficult to remove, it is included in the permeated water side, and its waste water (concentrated water) swings to the alkaline side compared to the water to be treated, and the pH is 7.5. 74. In addition, the permeated water contains a large amount of carbonic acid, and the concentration of carbonic acid is 3.6 mg/L (ppm), which is about the same as that of the water to be treated. The water recovery rate of the first reverse osmosis membrane device is 70%.
図5(b)では、図5(a)に対して、電気式脱イオン装置の濃縮水を第1の逆浸透膜装置の前段に循環している。電気式脱イオン装置では炭酸が効果的に除去されるため、その濃縮水における炭酸濃度は上がり、これを第1の逆浸透膜装置の前段に循環させているため、測定点Aにおける炭酸濃度は12ppmと被処理水よりも大幅に上昇している。この炭酸濃度の上昇は、その後の電気脱イオン装置の透過水における水質を悪化させる原因となり、超純水製造においてこの構成は好ましくない。一方、電気式脱イオン装置の濃縮水のpHが低いので、第1の逆浸透膜装置の供給水のpHが低下するため、第1の逆浸透膜装置の水回収率は84%で運転している。測定点BにおけるpHは図5(a)よりも酸側になっている。 In FIG. 5(b), unlike FIG. 5(a), the concentrated water of the electrodeionization device is circulated upstream of the first reverse osmosis membrane device. Since carbonic acid is effectively removed in the electrodeionization device, the concentration of carbonic acid in the concentrated water increases, and since this is circulated to the front stage of the first reverse osmosis membrane device, the carbonic acid concentration at measurement point A is 12 ppm, which is much higher than the water to be treated. This increase in carbonic acid concentration causes deterioration of the water quality of the water permeated through the electrodeionization apparatus thereafter, and this configuration is not preferable in the production of ultrapure water. On the other hand, since the pH of the concentrated water of the electrodeionization apparatus is low, the pH of the feed water of the first reverse osmosis membrane apparatus is lowered, so the first reverse osmosis membrane apparatus is operated at a water recovery rate of 84%. ing. The pH at the measurement point B is more acidic than in FIG. 5(a).
図5(c)では、図5(a)に対して、第1の逆浸透膜装置の濃縮水及び電気式脱イオン装置の濃縮水を混合して混合濃縮水とし、この混合濃縮水を第2の逆浸透膜装置で通水処理した後、その透過水を第1の逆浸透膜装置の前段に循環している。図5(b)とは異なり、電気式脱イオン装置の濃縮水をそのまま循環せずに一旦第2の逆浸透膜装置により処理してから循環させているため、測定点Aにおける炭酸濃度は5.5ppmと上昇しているものの、その後の電気式脱イオン装置の処理により炭酸が十分除去できるため超純水製造において問題はない。一方、第2の逆浸透膜装置の供給水には電気式脱イオン装置の濃縮水が混合されpHが低下するため、また、第1の逆浸透膜装置の供給水には第2の逆浸透膜装置の処理水が混合されpHが低下するため、第1の逆浸透膜装置と第2の逆浸透膜装置ともに図5(a)よりも水回収率が上げられる。そのため、第1の逆浸透膜装置と第2の逆浸透膜装置の合計の水回収率は図5(b)と同じである。測定点BにおけるpHは図5(b)と同様に酸側になっている。 In FIG. 5(c), in contrast to FIG. 5(a), the concentrated water from the first reverse osmosis membrane device and the concentrated water from the electrodeionization device are mixed to form mixed concentrated water, and this mixed concentrated water is After passing water through the second reverse osmosis membrane device, the permeated water is circulated to the front stage of the first reverse osmosis membrane device. Unlike FIG. 5(b), the concentrated water from the electrodeionization device is not circulated as it is, but is once processed by the second reverse osmosis membrane device and then circulated, so the carbonic acid concentration at measurement point A is 5. 0.5 ppm, but there is no problem in ultrapure water production because the carbonic acid can be sufficiently removed by subsequent treatment with an electrodeionization apparatus. On the other hand, since the feed water of the second reverse osmosis membrane device is mixed with the concentrated water of the electrodeionization device and the pH is lowered, the feed water of the first reverse osmosis membrane device is mixed with the second reverse osmosis water. Since the treated water of the membrane device is mixed and the pH is lowered, both the first reverse osmosis membrane device and the second reverse osmosis membrane device have a higher water recovery rate than in FIG. 5(a). Therefore, the total water recovery rate of the first reverse osmosis membrane device and the second reverse osmosis membrane device is the same as in FIG. 5(b). The pH at the measurement point B is on the acid side as in FIG. 5(b).
以上より、図5(a)~(c)の水処理において、電気式脱イオン装置の透過水の水質は、図5(a)及び図5(c)では良好であったものの、図5(b)では炭酸含有量が増え、好ましくないものであった。なお、ここで良好とは、図1のように、その後にホウ素除去装置での処理により超純水が製造できる場合を意味する。また、この水処理における水回収率は、図5(a)では、50%程度と低く、図5(b)及び図5(c)では71%程度と良好であった。したがって、図5(c)が、水質と水回収率とのバランスが良好であり、超純水製造に適用する装置構成として好ましいものであることがわかった。 As described above, in the water treatment of FIGS. In b), the carbonic acid content increased, which was not preferable. Here, "good" means the case where ultrapure water can be produced by subsequent treatment with a boron removal apparatus as shown in FIG. Also, the water recovery rate in this water treatment was as low as about 50% in FIG. 5(a), and as good as about 71% in FIGS. 5(b) and 5(c). Therefore, it was found that FIG. 5(c) has a good balance between the water quality and the water recovery rate, and is preferable as an apparatus configuration to be applied to ultrapure water production.
また、図5(c)の方法を用いると、電気式脱イオン装置の濃縮水を第2の逆浸透膜装置により除去してから循環させているため、電気式脱イオン装置の濃縮水のホウ素により測定点Bのホウ素濃度が上昇しないため、電気式脱イオン装置の処理水のホウ素濃度を上昇させないという効果もある。また、EDIの水回収率を下げて運転した場合には、純水装置全体の水回収率を向上させられる。これは、超純水の製造に非常に好適な構成である。 Moreover, when the method of FIG. 5(c) is used, since the concentrated water of the electrodeionization apparatus is removed by the second reverse osmosis membrane apparatus and then circulated, the boron concentration of the concentrated water of the electrodeionization apparatus Since the boron concentration at the measurement point B does not increase, there is also an effect that the boron concentration in the treated water of the electrodeionization apparatus does not increase. In addition, when the EDI is operated with a reduced water recovery rate, the water recovery rate of the entire water purifier can be improved. This configuration is very suitable for producing ultrapure water.
なお、図5(c)の方法において、第2の逆浸透膜装置に供給する電気式脱イオン装置の濃縮水は、電気式脱イオン装置の電極水を含んでもよい。この場合は、電気式脱イオン装置の電極水は微量の残留塩素を含む場合があるため、活性炭などで残留塩素を除去してから、第2の逆浸透膜装置に送水してもよい。また、電気式脱イオン装置の電極水は水素も含むため、スクラバーで処理する、又は、いったんタンクに貯留するなどして、水素濃度を低減させてもよい。また、電気式脱イオン装置の電極水は別個に排水してもよい。この場合には、電極水に含まれる残留塩素や水素の処理は不要となる。 In the method of FIG. 5(c), the concentrated water of the electrodeionization device supplied to the second reverse osmosis membrane device may contain the electrode water of the electrodeionization device. In this case, since the electrode water of the electrodeionization apparatus may contain a small amount of residual chlorine, the residual chlorine may be removed with activated carbon or the like before being sent to the second reverse osmosis membrane apparatus. Further, since the electrode water of the electrodeionization apparatus contains hydrogen, the hydrogen concentration may be reduced by treating the water with a scrubber or temporarily storing it in a tank. Also, the electrode water of the electrodeionization apparatus may be drained separately. In this case, treatment of residual chlorine and hydrogen contained in the electrode water becomes unnecessary.
以上より、本実施形態の超純水製造方法及び超純水製造システムは、ホウ素濃度を著しく低減させた所定の水質を有する超純水を、簡易な装置構成で、かつ、膜脱気装置に起因する詰まりによる不具合を生じることなく、安定して得られることがわかった。
また、本実施形態の純水製造方法及び純水製造システムは、処理水質と水回収率とのバランスを良好に、水処理できることがわかった。
As described above, the ultrapure water production method and the ultrapure water production system of the present embodiment provide ultrapure water having a predetermined water quality in which the boron concentration is significantly reduced, with a simple device configuration and a membrane deaeration device. It has been found that a stable result can be obtained without causing problems due to clogging.
Moreover, it was found that the pure water production method and the pure water production system of the present embodiment can treat water with a good balance between the treated water quality and the water recovery rate.
したがって、本実施形態の超純水製造方法及び超純水製造システムは、所定の水質の超純水を長期間安定して得られる優れた方法及びシステムである。また、本実施形態の純水製造方法及び純水製造システムは、所定の水質と水回収率とのバランスを良好にした方法及びシステムである。 Therefore, the ultrapure water production method and ultrapure water production system of the present embodiment are excellent methods and systems capable of stably obtaining ultrapure water of predetermined water quality for a long period of time. Moreover, the pure water production method and the pure water production system of the present embodiment are methods and systems that achieve a good balance between predetermined water quality and water recovery rate.
1,10,20…超純水製造システム、2…第1の逆浸透膜装置(RO1)、3,21…電気式脱イオン装置、4…ホウ素除去装置、11…第2の逆浸透膜装置、12,24…循環配管、22…紫外線酸化装置(TOC-UV)、23…混床式イオン交換装置(MB)、30…純水製造システム
1, 10, 20... Ultrapure water production system, 2... First reverse osmosis membrane device (RO1), 3, 21... Electrodeionization device, 4... Boron removal device, 11... Second reverse osmosis membrane device , 12, 24
Claims (15)
前記電気式脱イオン装置は、前記電気式脱イオン装置の被処理水が供給される脱塩室と、前記脱塩室内に充填された陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混合体と、を有し、
前記電気式脱イオン装置の被処理水が、炭酸を1mg/L超含有し、かつ、前記電気式脱イオン装置の処理水が、前記炭酸が除去され、ホウ素を1μg/L以下含有することを特徴とする超純水製造方法。 After the water to be treated is treated with the first reverse osmosis membrane device, it is subsequently treated with the electrodeionization device and the boron removal device in that order to obtain ultrapure water with a boron concentration of 1 ng/L or less. A method for producing ultrapure water,
The electrodeionization apparatus includes a deionization chamber to which water to be treated of the electrodeionization apparatus is supplied, and a mixture of anion exchange resin and cation exchange resin filled in the deionization chamber. have
The water to be treated by the electrodeionization apparatus contains more than 1 mg/L of carbonic acid, and the water treated by the electrodeionization apparatus contains 1 μg/L or less of boron from which the carbonic acid has been removed. A method for producing ultrapure water, characterized by:
前記電気式脱イオン装置は、前記電気式脱イオン装置の被処理水が供給される脱塩室と、前記脱塩室内に充填された陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混合体と、を有し、
前記電気式脱イオン装置の被処理水が、炭酸を1mg/L超含有し、かつ、前記電気式脱イオン装置の処理水が、前記炭酸が除去され、ホウ素を1μg/L以下含有し、
前記電気式脱イオン装置の濃縮水を、前記第1の逆浸透膜装置の濃縮水と混合して混合濃縮水とし、その混合濃縮水を第2の逆浸透膜装置に通水して得られた透過水を前記第1の逆浸透膜装置の前段に循環させることを特徴とする純水製造方法。 In a pure water production method in which water to be treated is treated with a first reverse osmosis membrane device and then treated with an electrodeionization device,
The electrodeionization apparatus includes a deionization chamber to which water to be treated of the electrodeionization apparatus is supplied, and a mixture of anion exchange resin and cation exchange resin filled in the deionization chamber. have
The water to be treated by the electrodeionization apparatus contains more than 1 mg/L of carbonic acid, and the water treated by the electrodeionization apparatus has the carbonic acid removed and contains 1 μg/L or less of boron,
The concentrated water from the electrodeionization device is mixed with the concentrated water from the first reverse osmosis membrane device to obtain mixed concentrated water, and the mixed concentrated water is passed through the second reverse osmosis membrane device. and circulating the permeated water to the front stage of the first reverse osmosis membrane device.
前記電気式脱イオン装置は、前記電気式脱イオン装置の被処理水が供給される脱塩室と、前記脱塩室内に充填された陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混合体と、を有し、
前記電気式脱イオン装置の被処理水が、炭酸を1mg/L超含有し、かつ、前記電気式脱イオン装置の処理水が、前記炭酸が除去され、ホウ素を1μg/L以下含有し、
前記第1の逆浸透膜装置の濃縮水と前記電気式脱イオン装置の濃縮水との濃縮混合水を処理するための第2の逆浸透膜装置と、
前記第2の逆浸透膜装置の透過水を、前記第1の逆浸透膜装置の前段に循環させる循環配管と、
を有することを特徴とする超純水製造システム。 An ultrapure water production system for obtaining ultrapure water having a boron concentration of 1 ng/L or less by sequentially treating water to be treated with a first reverse osmosis membrane device, an electrodeionization device and a boron removal device. and
The electrodeionization apparatus includes a deionization chamber to which water to be treated of the electrodeionization apparatus is supplied, and a mixture of anion exchange resin and cation exchange resin filled in the deionization chamber. have
The water to be treated by the electrodeionization apparatus contains more than 1 mg/L of carbonic acid, and the water treated by the electrodeionization apparatus has the carbonic acid removed and contains 1 μg/L or less of boron,
a second reverse osmosis membrane device for treating concentrated mixed water of the concentrated water of the first reverse osmosis membrane device and the concentrated water of the electrodeionization device;
a circulation pipe for circulating the permeated water of the second reverse osmosis membrane device to the front stage of the first reverse osmosis membrane device;
An ultrapure water production system characterized by comprising:
前記電気式脱イオン装置は、前記電気式脱イオン装置の被処理水が供給される脱塩室と、前記脱塩室内に充填された陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混合体と、を有し、
前記電気式脱イオン装置の被処理水が、炭酸を1mg/L超含有し、かつ、前記電気式脱イオン装置の処理水が、前記炭酸が除去され、ホウ素を1μg/L以下含有し、
前記第1の逆浸透膜装置の濃縮水と前記電気式脱イオン装置の濃縮水との濃縮混合水を処理するための第2の逆浸透膜装置と、
前記第2の逆浸透膜装置の透過水を、前記第1の逆浸透膜装置の前段に循環させる循環配管と、
を有することを特徴とする純水製造システム。 A pure water production system for sequentially treating water to be treated with a first reverse osmosis membrane device and an electrodeionization device,
The electrodeionization apparatus includes a deionization chamber to which water to be treated of the electrodeionization apparatus is supplied, and a mixture of anion exchange resin and cation exchange resin filled in the deionization chamber. have
The water to be treated by the electrodeionization apparatus contains more than 1 mg/L of carbonic acid, and the water treated by the electrodeionization apparatus has the carbonic acid removed and contains 1 μg/L or less of boron,
a second reverse osmosis membrane device for treating concentrated mixed water of the concentrated water of the first reverse osmosis membrane device and the concentrated water of the electrodeionization device;
a circulation pipe for circulating the permeated water of the second reverse osmosis membrane device to the front stage of the first reverse osmosis membrane device;
A pure water production system comprising:
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019235255A JP7129965B2 (en) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | Pure water production method, pure water production system, ultrapure water production method, and ultrapure water production system |
| TW109138634A TWI911174B (en) | 2019-12-25 | 2020-11-05 | Pure water production methods, pure water production systems, ultrapure water production methods, and ultrapure water production systems |
| PCT/JP2020/041923 WO2021131360A1 (en) | 2019-12-25 | 2020-11-10 | Pure water production method, pure water production system, ultra-pure water production method, and ultra-pure water production system |
| KR1020227015645A KR20220114527A (en) | 2019-12-25 | 2020-11-10 | Pure water manufacturing method, pure water manufacturing system, ultrapure water manufacturing method and ultrapure water manufacturing system |
| CN202080072825.8A CN114616212A (en) | 2019-12-25 | 2020-11-10 | Pure water production method, pure water production system, ultrapure water production method, and ultrapure water production system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019235255A JP7129965B2 (en) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | Pure water production method, pure water production system, ultrapure water production method, and ultrapure water production system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021102200A JP2021102200A (en) | 2021-07-15 |
| JP7129965B2 true JP7129965B2 (en) | 2022-09-02 |
Family
ID=76574025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019235255A Active JP7129965B2 (en) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | Pure water production method, pure water production system, ultrapure water production method, and ultrapure water production system |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7129965B2 (en) |
| KR (1) | KR20220114527A (en) |
| CN (1) | CN114616212A (en) |
| TW (1) | TWI911174B (en) |
| WO (1) | WO2021131360A1 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7205576B1 (en) | 2021-07-19 | 2023-01-17 | 栗田工業株式会社 | Operation method of pure water production system |
| JP7250880B1 (en) | 2021-10-19 | 2023-04-03 | 野村マイクロ・サイエンス株式会社 | Electrode water recovery method and ultrapure water or pharmaceutical water production method |
| KR20230126259A (en) * | 2022-02-21 | 2023-08-30 | 삼성전자주식회사 | Ultrapure Water Production Facility |
| KR102498578B1 (en) * | 2022-02-22 | 2023-02-13 | 삼성전자주식회사 | Management method of ultra pure water manufacturing system |
| CN116492855B (en) * | 2023-04-18 | 2026-04-07 | 安徽建筑大学 | A forward osmosis membrane using carbon quantum dots to modulate the pore size of the active layer to enhance water flux and salt rejection. |
| JP7729937B1 (en) | 2024-02-26 | 2025-08-26 | オルガノ株式会社 | Water treatment device and method for operating same |
| JP2026010380A (en) * | 2024-07-09 | 2026-01-22 | オルガノ株式会社 | Water quality monitoring equipment and water treatment systems |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004000919A (en) | 2002-04-05 | 2004-01-08 | Kurita Water Ind Ltd | Demineralized water production equipment |
| JP2012139687A (en) | 2012-03-23 | 2012-07-26 | Kurita Water Ind Ltd | Pure water manufacturing apparatus and pure water manufacturing method |
| CN105347576A (en) | 2014-08-19 | 2016-02-24 | 青岛炜烨锻压机械有限公司 | Ultrapure water treatment process |
| JP2016150275A (en) | 2015-02-16 | 2016-08-22 | 栗田工業株式会社 | Method and device for producing purified water |
| WO2017056792A1 (en) | 2015-09-30 | 2017-04-06 | オルガノ株式会社 | Water treatment device and water treatment method |
| WO2018092395A1 (en) | 2016-11-21 | 2018-05-24 | 栗田工業株式会社 | Electric de-ionization device and de-ionized water production method |
| WO2018117035A1 (en) | 2016-12-22 | 2018-06-28 | オルガノ株式会社 | Deionized water manufacturing system, deionized water manufacturing device, and deionized water manufacturing method |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3426072B2 (en) * | 1996-01-17 | 2003-07-14 | オルガノ株式会社 | Ultrapure water production equipment |
| JP2001038359A (en) * | 1999-07-28 | 2001-02-13 | Japan Organo Co Ltd | Method and apparatus for producing deionized water |
| JP4400218B2 (en) * | 2004-01-09 | 2010-01-20 | 栗田工業株式会社 | Electric deionization apparatus and deionization method |
| JP2009190025A (en) * | 2008-01-18 | 2009-08-27 | Asahi Kasei Chemicals Corp | Method for producing drinking water |
| JP2014000575A (en) | 2013-10-10 | 2014-01-09 | Kurita Water Ind Ltd | Apparatus and method for producing purified water |
| JP5910675B2 (en) * | 2014-07-03 | 2016-04-27 | 栗田工業株式会社 | Pure water production apparatus and pure water production method |
| JP2017056384A (en) | 2015-09-14 | 2017-03-23 | 栗田工業株式会社 | Operation method of electrodeionization equipment |
| JP6119886B1 (en) * | 2016-01-28 | 2017-04-26 | 栗田工業株式会社 | Ultrapure water production apparatus and operation method of ultrapure water production apparatus |
| JP6778591B2 (en) * | 2016-11-25 | 2020-11-04 | 野村マイクロ・サイエンス株式会社 | Ultrapure water production method and ultrapure water production system |
-
2019
- 2019-12-25 JP JP2019235255A patent/JP7129965B2/en active Active
-
2020
- 2020-11-05 TW TW109138634A patent/TWI911174B/en active
- 2020-11-10 CN CN202080072825.8A patent/CN114616212A/en active Pending
- 2020-11-10 KR KR1020227015645A patent/KR20220114527A/en active Pending
- 2020-11-10 WO PCT/JP2020/041923 patent/WO2021131360A1/en not_active Ceased
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004000919A (en) | 2002-04-05 | 2004-01-08 | Kurita Water Ind Ltd | Demineralized water production equipment |
| JP2012139687A (en) | 2012-03-23 | 2012-07-26 | Kurita Water Ind Ltd | Pure water manufacturing apparatus and pure water manufacturing method |
| CN105347576A (en) | 2014-08-19 | 2016-02-24 | 青岛炜烨锻压机械有限公司 | Ultrapure water treatment process |
| JP2016150275A (en) | 2015-02-16 | 2016-08-22 | 栗田工業株式会社 | Method and device for producing purified water |
| WO2017056792A1 (en) | 2015-09-30 | 2017-04-06 | オルガノ株式会社 | Water treatment device and water treatment method |
| WO2018092395A1 (en) | 2016-11-21 | 2018-05-24 | 栗田工業株式会社 | Electric de-ionization device and de-ionized water production method |
| WO2018117035A1 (en) | 2016-12-22 | 2018-06-28 | オルガノ株式会社 | Deionized water manufacturing system, deionized water manufacturing device, and deionized water manufacturing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021102200A (en) | 2021-07-15 |
| KR20220114527A (en) | 2022-08-17 |
| CN114616212A (en) | 2022-06-10 |
| TWI911174B (en) | 2026-01-11 |
| TW202140384A (en) | 2021-11-01 |
| WO2021131360A1 (en) | 2021-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7129965B2 (en) | Pure water production method, pure water production system, ultrapure water production method, and ultrapure water production system | |
| US6780328B1 (en) | Fluid purification devices and methods employing deionization followed by ionization followed by deionization | |
| JP7478617B2 (en) | Pure water production apparatus, ultrapure water production apparatus, and pure water production method and ultrapure water production method | |
| JPWO1994018127A1 (en) | Pure water production method | |
| US12612317B2 (en) | Method and apparatus for treating water | |
| JP7246399B2 (en) | Pure water production system and pure water production method | |
| EP1027136A1 (en) | Fluid purification devices and methods employing deionization followed by ionization followed by deionization | |
| JP7368310B2 (en) | Boron removal equipment and boron removal method, and pure water production equipment and pure water production method | |
| JP2004000919A (en) | Demineralized water production equipment | |
| JP2007307561A (en) | Apparatus and method for producing high-purity water | |
| CN119731127A (en) | Ultrapure water production device and ultrapure water production method | |
| JP3656458B2 (en) | Pure water production method | |
| JP2000015257A (en) | Apparatus and method for producing high-purity water | |
| JP2001191080A (en) | Electrodeionization apparatus and electrodeionization treatment method using the same | |
| WO2022190727A1 (en) | Water treatment method and water treatment apparatus | |
| JP2002210494A (en) | Ultrapure water production equipment | |
| JP6924300B1 (en) | Wastewater treatment method, ultrapure water production method and wastewater treatment equipment | |
| JP7519823B2 (en) | Hydrogen peroxide removal method, hydrogen peroxide removal device, and pure water production device | |
| JP7460729B1 (en) | Pure water production method, pure water production equipment, and ultrapure water production system | |
| JP6629383B2 (en) | Ultrapure water production method | |
| CN116621359A (en) | Ultrapure water manufacturing equipment | |
| JP2022138431A (en) | Water treatment method and water treatment equipment | |
| JP3674475B2 (en) | Pure water production method | |
| JP3849765B2 (en) | Apparatus and method for treating water containing organic matter | |
| JP2016073902A (en) | Method and apparatus for electric deionization treatment of vanadium-containing water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210219 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220308 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220419 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220809 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220823 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7129965 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |