JP7205263B2 - Water treatment method and water treatment system - Google Patents
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Description
本発明は水処理方法及び水処理システムに関し、特に電気脱イオン装置の陰極室で発生する水素ガスを安全に処理することのできる水処理方法及び水処理システムに関する。 The present invention relates to a water treatment method and a water treatment system, and more particularly to a water treatment method and a water treatment system capable of safely treating hydrogen gas generated in a cathode chamber of an electrodeionization apparatus.
有機物質、特に難分解性の有機物質を含有する原水の処理装置や処理システムには、電気脱イオン装置が多用されており、例えば、半導体の製造工程等で使用される超純水を製造するための超純水製造装置では、一次純水システムにおいて、TOC成分を除去して、脱イオン水を製造するために電気脱イオン装置が用いられている。このような電気脱イオン装置は、一般的に、図2に示すように、陽極を有する陽極室と陰極を有する陰極室との間に複数のアニオン交換膜とカチオン交換膜とを交互に配列することで、濃縮室と脱塩室とを交互に区画形成した構成を有している。脱塩室にはイオン交換樹脂が充填されており、陽極室及び陰極室には、導電性の確保のために電極水が通液されている。 Electrodeionization equipment is often used in treatment equipment and treatment systems for raw water containing organic substances, especially persistent organic substances. For example, it produces ultrapure water used in semiconductor manufacturing processes. In the ultrapure water production equipment for , an electrodeionization equipment is used to remove the TOC component and produce deionized water in the primary pure water system. Such an electrodeionization apparatus typically has a plurality of anion exchange membranes and cation exchange membranes alternately arranged between an anode compartment having an anode and a cathode compartment having a cathode, as shown in FIG. Thus, it has a configuration in which the concentration chambers and the deionization chambers are alternately partitioned. The desalting chamber is filled with an ion exchange resin, and electrode water is passed through the anode chamber and the cathode chamber to ensure conductivity.
上述のような電気脱イオン装置の脱塩室に原水を通水すると、原水中の不純物イオンが脱塩室内のイオン交換樹脂に吸着され、高度に脱塩された純水(脱イオン水)が製造される。一方、脱塩室内のイオン交換樹脂に吸着された不純物イオンは、イオン交換膜を介して直流電流を通電することにより、濃縮室に移動するため、濃縮室からはイオンが濃縮された濃縮水が流出する。このとき、電気脱イオン装置の陰極室においては、下記式(1)で示す反応により、OH-とともに水素が発生するので、電気脱イオン装置の陰極室から流出する排水には、上記反応により発生した水素ガスが混入している。
2H2O+2e- → 2OH-+H2 (1)
When raw water is passed through the desalting chamber of the electrodeionization apparatus as described above, the impurity ions in the raw water are adsorbed by the ion exchange resin in the desalting chamber, resulting in highly desalted pure water (deionized water). manufactured. On the other hand, the impurity ions adsorbed by the ion exchange resin in the demineralization chamber move to the concentration chamber by applying a direct current through the ion exchange membrane, so the concentration chamber produces concentrated water in which ions are concentrated. leak. At this time, in the cathode chamber of the electrodeionization apparatus, hydrogen is generated together with OH - by the reaction represented by the following formula (1). hydrogen gas is mixed in.
2H 2 O + 2e − → 2OH − +H 2 (1)
水素ガスは爆発性があり可燃性のガスであるため、電気脱イオン装置の陰極室から流出する排水を処理するに当たっては、この水素ガスへの対処が必須である。そこで、通常は、電気脱イオン装置の陰極室から流出する排水を、移送ラインにより水素処理装置へ移送し、気泡塔やスクラバー等を用いて気液分離した後、分離した水素ガスを窒素などの不活性ガスで希釈してから外部に排気することで安全性の確保を図っている。 Since hydrogen gas is an explosive and combustible gas, it is essential to deal with this hydrogen gas when treating the waste water flowing out of the cathode chamber of the electrodeionization apparatus. Therefore, usually, the wastewater flowing out from the cathode chamber of the electrodeionization apparatus is transferred to the hydrogen treatment apparatus through a transfer line, and after gas-liquid separation using a bubble column or a scrubber, the separated hydrogen gas is treated with nitrogen or the like. Safety is ensured by diluting it with an inert gas and then exhausting it to the outside.
上述の水素処理装置を用いた排気方法自体には、安全上の問題は特にない。しかしながら、水素処理装置へ移送するまでの間に、水素ガスを含有する排水から気泡として発生した水素ガスが、移送ラインを構成する配管内の屈曲部等に溜まってしまうことがあり、これを放置すると安全性に問題が生じるおそれがある。この対策として、配管内に水素ガスが溜まらないような配管ルートの構成や流速の確保等を行っているが、設置スペースの制限等から、水素ガスが溜まらないような配管ルートの構成が困難な場合もあることから、さらなる対策が望まれている。 The evacuation method itself using the above-described hydrogen treatment apparatus does not pose any particular safety problems. However, during the transfer to the hydrogen treatment apparatus, hydrogen gas generated as bubbles from the waste water containing hydrogen gas may accumulate in the bent parts of the pipes that make up the transfer line. This could pose a security problem. As a countermeasure, the piping route is configured and the flow velocity is ensured so that hydrogen gas does not accumulate in the piping. Since there are cases, further measures are desired.
本発明は上述のような事情に基づいてなされたものであり、電気脱イオン装置の陰極室で発生する水素ガスを安全に処理することのできる水処理方法及び水処理システムの提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a water treatment method and a water treatment system capable of safely treating hydrogen gas generated in the cathode chamber of an electrodeionization apparatus. .
本発明は第一に、電気脱イオン装置と前記電気脱イオン装置で発生する水素ガスを処理する水素処理装置とを連通させる移送ライン中の水素ガス含有水を処理する水処理方法であって、前記水素ガス含有水中に気泡が混入しているか否かを観察する気泡観察工程と、前記移送ライン内の圧力を測定する圧力測定工程と、前記気泡観察工程による観察結果及び前記圧力測定工程による測定結果に基づき、前記移送ライン内の圧力を調整する圧力調整工程とを備える水処理方法を提供する(発明1)。 The first aspect of the present invention is a water treatment method for treating hydrogen gas-containing water in a transfer line that connects an electrodeionization apparatus and a hydrogen treatment apparatus that treats hydrogen gas generated by the electrodeionization apparatus, A bubble observing step of observing whether bubbles are mixed in the hydrogen gas-containing water, a pressure measuring step of measuring the pressure in the transfer line, an observation result of the bubble observing step and a measurement of the pressure measuring step. and a pressure adjustment step of adjusting the pressure in the transfer line based on the result (Invention 1).
かかる発明(発明1)によれば、気泡観察工程において水素ガス含有水中に気泡が混入しているか否かを観察するとともに、圧力測定工程において移送ライン内の圧力を測定し、圧力調整工程において、気泡観察工程による観察結果及び圧力測定工程による測定結果に基づき移送ライン内の圧力を調整することで、移送ライン内で気泡として発生している水素ガスを水中に溶解させることができるので、たとえ水素ガス含有水の流量が減少した場合であっても、移送ライン内で水素ガスが気泡として発生するのを防ぐことができる。したがって、電気脱イオン装置と水素処理装置とを連通させる移送ラインが、どのような配管ルートを有していても、水素ガス含有水を水素処理装置へ移送するまでの間に、移送ライン内に水素ガスが溜まるのを防ぐことができ、もって電気脱イオン装置で発生する水素ガスを安全に処理することができる。 According to this invention (Invention 1), in the bubble observation step, it is observed whether bubbles are mixed in the hydrogen gas-containing water, and in the pressure measurement step, the pressure in the transfer line is measured, and in the pressure adjustment step, By adjusting the pressure in the transfer line based on the observation result of the bubble observation process and the measurement result of the pressure measurement process, hydrogen gas generated as bubbles in the transfer line can be dissolved in water. Even if the flow rate of gas-containing water is reduced, it is possible to prevent hydrogen gas from being generated as bubbles in the transfer line. Therefore, no matter what piping route the transfer line connecting the electrodeionization apparatus and the hydrogen treatment apparatus has, the hydrogen gas-containing water is transferred to the hydrogen treatment apparatus. It is possible to prevent hydrogen gas from accumulating, so that hydrogen gas generated in the electrodeionization apparatus can be safely treated.
上記発明(発明1)においては、前記圧力調整工程において調整される前記移送ライン内の圧力の設定範囲が0.1MPa-0.99MPaであることが好ましい(発明2)。 In the above invention (Invention 1), it is preferable that the set range of the pressure in the transfer line adjusted in the pressure adjustment step is 0.1 MPa to 0.99 MPa (Invention 2).
かかる発明(発明2)によれば、移送ライン内で気泡として発生している水素ガスをより効率的に水中に溶解させることができる。 According to this invention (Invention 2), the hydrogen gas generated as bubbles in the transfer line can be more efficiently dissolved in water.
上記発明(発明1,2)においては、前記圧力調整工程を、前記水素ガス含有水が前記水素処理装置に供給される直前で行うことが好ましい(発明3)。
In the above inventions (
移送ライン内の圧力の調整によって水中に溶解させた水素ガスの気泡は、時間の経過とともに再び発生する可能性がある。かかる発明(発明3)によれば、水素ガス含有水を水素処理装置に供給する直前で、気泡として発生している水素ガスを水中に溶解させることができるので、安全性を保った状態で水素ガス含有水を水素処理装置に供給することができる。 Hydrogen gas bubbles dissolved in the water by adjusting the pressure in the transfer line may regenerate over time. According to this invention (invention 3), immediately before supplying the hydrogen gas-containing water to the hydrogen treatment device, the hydrogen gas generated as bubbles can be dissolved in the water, so that hydrogen can be produced in a safe state. Gas-laden water can be fed to the hydrotreating unit.
本発明は第二に、電気脱イオン装置と、前記電気脱イオン装置から流出する水素ガス含有水から水素ガスを分離除去する水素処理装置と、前記陰極室の排出口に連通し、前記水素ガス含有水を前記水素処理装置に供給可能な移送ラインとを備え、前記移送ラインに面積式流量計、圧力計及び圧力調整弁が設けられる水処理システムを提供する(発明4)。 Secondly, the present invention provides an electrodeionization device, a hydrogen treatment device for separating and removing hydrogen gas from hydrogen gas-containing water flowing out of the electrodeionization device, and a discharge port of the cathode chamber, which communicates with the hydrogen gas. and a transfer line capable of supplying the contained water to the hydrogen treatment device, wherein the transfer line is provided with an area flow meter, a pressure gauge and a pressure regulating valve (Invention 4).
かかる発明(発明4)によれば、面積式流量計にて、水素ガス含有水中に気泡が混入していることが観察された際に、圧力計により測定された移送ライン内の圧力に基づき、圧力調整弁により移送ライン内の圧力を調整することで、移送ライン内で気泡として発生している水素ガスを水中に溶解させることができるので、たとえ水素ガス含有水の流量が減少した場合であっても、移送ライン内で水素ガスが気泡として発生するのを防ぐことができる。したがって、電気脱イオン装置と水素処理装置とを連通させる移送ラインが、どのような配管ルートを有していても、水素ガス含有水を水素処理装置へ移送するまでの間に、移送ライン内に水素ガスが溜まるのを防ぐことができ、もって電気脱イオン装置で発生する水素ガスを安全に処理することができる。 According to this invention (Invention 4), when it is observed that bubbles are mixed in the hydrogen gas-containing water with the area flow meter, based on the pressure in the transfer line measured by the pressure gauge, By adjusting the pressure in the transfer line with the pressure regulating valve, the hydrogen gas generated as bubbles in the transfer line can be dissolved in water. Even so, it is possible to prevent the generation of hydrogen gas as bubbles in the transfer line. Therefore, no matter what piping route the transfer line connecting the electrodeionization apparatus and the hydrogen treatment apparatus has, the hydrogen gas-containing water is transferred to the hydrogen treatment apparatus. It is possible to prevent hydrogen gas from accumulating, so that hydrogen gas generated in the electrodeionization apparatus can be safely treated.
上記発明(発明4)においては、前記圧力調整弁により調整される前記移送ライン内の圧力の設定範囲が0.1MPa-0.99MPaであることが好ましい(発明5)。 In the above invention (invention 4), it is preferable that the set range of the pressure in the transfer line adjusted by the pressure regulating valve is 0.1 MPa to 0.99 MPa (invention 5).
かかる発明(発明2)によれば、移送ライン内で気泡として発生している水素ガスをより効率的に水中に溶解させることができる。 According to this invention (Invention 2), the hydrogen gas generated as bubbles in the transfer line can be more efficiently dissolved in water.
上記発明(発明4,5)においては、前記圧力調整弁が前記水素処理装置の直近に設けられることが好ましい(発明6)。
In the above inventions (
圧力調整弁の二次側では背圧がなくなるため、移送ライン内の圧力の調整によって水中に溶解させた水素ガスの気泡が、再び発生する可能性がある。かかる発明(発明3)によれば、圧力調整弁により、水素処理装置の直近で気泡として発生している水素ガスを水中に溶解させることができるので、安全性を保った状態で水素ガス含有水を水素処理装置に供給することができる。 Since there is no back pressure on the secondary side of the pressure regulating valve, bubbles of hydrogen gas dissolved in the water by adjusting the pressure in the transfer line may be generated again. According to this invention (Invention 3), the hydrogen gas generated as bubbles in the immediate vicinity of the hydrogen treatment device can be dissolved in water by the pressure regulating valve. can be fed to the hydrotreating unit.
本発明の水処理方法及び水処理システムによれば、気泡観察工程において水素ガス含有水中に気泡が混入しているか否かを観察するとともに、圧力測定工程において移送ライン内の圧力を測定し、圧力調整工程において、気泡観察工程による観察結果及び圧力測定工程による測定結果に基づき移送ライン内の圧力を調整することで、移送ライン内で気泡として発生している水素ガスを水中に溶解させることができるので、たとえ水素ガス含有水の流量が減少した場合であっても、移送ライン内で水素ガスが気泡として発生するのを防ぐことができる。したがって、電気脱イオン装置と水素処理装置とを連通させる移送ラインが、どのような配管ルートを有していても、水素ガス含有水を水素処理装置へ移送するまでの間に、移送ライン内に水素ガスが溜まるのを防ぐことができ、もって電気脱イオン装置で発生する水素ガスを安全に処理することができる。 According to the water treatment method and water treatment system of the present invention, in the bubble observation step, it is observed whether or not bubbles are mixed in the hydrogen gas-containing water, and in the pressure measurement step, the pressure in the transfer line is measured, and the pressure In the adjustment process, the pressure in the transfer line is adjusted based on the observation result in the bubble observation process and the measurement result in the pressure measurement process, so that the hydrogen gas generated as bubbles in the transfer line can be dissolved in water. Therefore, even if the flow rate of the hydrogen gas-containing water is reduced, it is possible to prevent hydrogen gas from being generated as bubbles in the transfer line. Therefore, no matter what piping route the transfer line connecting the electrodeionization apparatus and the hydrogen treatment apparatus has, the hydrogen gas-containing water is transferred to the hydrogen treatment apparatus. It is possible to prevent hydrogen gas from accumulating, so that hydrogen gas generated in the electrodeionization apparatus can be safely treated.
以下、本発明の水処理方法及び水処理システムの実施の形態について、適宜図面を参照して説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであって、何ら本発明を限定するものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a water treatment method and a water treatment system of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The embodiments described below are intended to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention.
〔水処理システム〕
図1は本発明の一実施形態に係る水処理システム10を示す模式図である。図1に示す水処理システム10は、電気脱イオン装置1、水素処理装置2、面積式流量計3、圧力計4、圧力調整弁5、圧力制御手段6を主に備える。電気脱イオン装置1は、原水W中の不純物イオンを除去して脱イオン水W1を製造するものである。水素処理装置2は、電気脱イオン装置1の陰極室12から流出する水素ガス含有水Dから水素ガスを分離除去するものである。面積式流量計3は、移送ラインL3を流通する水素ガス含有水Dの流量を測定するものである。圧力計4は、移送ラインL3内の圧力を測定するものである。圧力調整弁5は、移送ラインL3内の圧力を調整するものである。圧力制御手段6は、圧力計4により測定された移送ライL3ン内の圧力に基づき、圧力調整弁5を制御するものである。
[Water treatment system]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a
電気脱イオン装置1には、図1に示すように、原水Wを供給するための原水供給ラインL1が連通しているとともに、脱塩室において製造された脱イオン水W1を排出するための処理水排出ラインL2が連通している。また、電気脱イオン装置1の陰極室12には、陰極室12から流出する水素ガス含有水Dを水素処理装置2に供給するための移送ラインL3が連通している。なお、電気脱イオン装置1には、上述の原水供給ラインL1、処理水排出ラインL2及び移送ラインL3以外にも、濃縮室の濃縮水や陽極室11から流出する排水を排出するためのライン等が連通しているが、図1ではその表示を省略している。
As shown in FIG. 1, the
[電気脱イオン装置]
電気脱イオン装置1は、原水W中の不純物イオンを除去して脱イオン水W1を製造するものであって、陽極を有する陽極室11と陰極を有する陰極室12との間に複数のアニオン交換膜とカチオン交換膜とを交互に配列することで、濃縮室と脱塩室とを交互に区画形成した構成を有し、濃縮室及び脱塩室にはイオン交換樹脂が充填されている。なお、図1において、濃縮室及び脱塩室は省略して表示している。
[Electrodeionization device]
The
電気脱イオン装置1の脱塩室に原水Wを通水すると、原水W中の不純物イオンが脱塩室内のイオン交換樹脂に吸着され、脱イオン水W1が製造される。製造された脱イオン水は、処理水排出ラインL2により外部へ排出される。一方、脱塩室内のイオン交換樹脂に吸着された不純物イオンは、イオン交換膜を介して直流電流を通電することにより、濃縮室に移動するため、濃縮室からはイオンが濃縮された濃縮水が流出する。このとき、電気脱イオン装置の陰極室12においては、下記式(1)で示す反応により、OH-とともに水素が発生するので、電気脱イオン装置1の陰極室12から流出する排水には、上記反応により発生した水素ガスが混入している。
2H2O+2e- → 2OH-+H2 (1)
When the raw water W is passed through the desalting chamber of the
2H 2 O + 2e − → 2OH − +H 2 (1)
[水素処理装置]
水素処理装置2は、電気脱イオン装置1の陰極室12から流出する水素ガス含有水Dから水素ガスを分離除去するものであって、移送ラインL3を介して電気脱イオン装置1の陰極室12の排出口121と接続している。水素処理装置2は、水素ガス含有水Dから水素を分離除去することができれば、その構成は特に制限されるものではなく、気泡塔やスクラバー等を有し、これらを用いて水素ガス含有水Dを気液分離した後、分離した水素ガスを窒素などの不活性ガスで希釈してから外部に排気するよう構成したものを用いることができる。
[Hydrogen treatment device]
The
[面積式流量計]
面積式流量計3は、移送ラインL3を流通する水素ガス含有水Dの流量を測定するものであって、本実施形態においては、水素ガス含有水Dの流量の測定に加えて、水素ガス含有水D中に気泡が混入しているか否かを観察するためにも用いられる。面積式流量計3としては、例えば、垂直方向に延びるテーパ管と、このテーパ管の内部を流通する液体の流量の大小に応じて上下する浮き子とを備えるフロート式のものを使用することができる。面積式流量計3においては、液体中に気泡が混入していると、テーパ管内で異常なフロート作動が起こる、いわゆるハンチング現象が発生するため、目視により水素ガス含有水D中に気泡が混入しているか否かを確認することが可能となる。面積式流量計3において、水素ガス含有水D中に気泡が混入していることが観察された際には、移送ラインL3内で気泡として発生している水素ガスを水中に溶かし込むよう、後述する圧力計4により測定された移送ラインL3内の圧力に基づき、圧力制御手段5により圧力調整弁5を制御すればよい。なお、面積式流量計3は、移送ラインL3において、圧力調整弁5の一次側に設けられることが好ましい。
[Area type flow meter]
The area-
[圧力計]
圧力計4は、移送ラインL3内の圧力を測定するものである。圧力計4は、移送ラインL3内の圧力を測定することができれば、その構成は特に制限されるものではなく、市販のものが適用できる。圧力計4により測定された移送ラインL3内の圧力に基づき、後述する圧力制御手段6により圧力調整弁5が制御される。なお、圧力計4は、移送ラインL3において、面積式流量計3の一次側に設けられることが好ましい。
[Pressure gauge]
The
[圧力調整弁]
圧力調整弁5は、移送ラインL3内の圧力を調整するものである。圧力調整弁5は、その開閉により移送ラインL3内の圧力を調整することができれば、その構成は特に制限されるものではなく、市販のものが適用できる。圧力調整弁5の開閉により、移送ラインL3内の圧力を調整することで、移送ラインL3内で気泡として発生している水素ガスを水中に溶かし込むことが可能となる。圧力調整弁5により調整される移送ラインL3内の圧力の設定範囲は、0.1MPa-0.99MPaであることが好ましい。圧力調整弁5により、移送ラインL3内の水素ガス含有水Dに加えられる圧力を0.1MPa-0.99MPaの範囲に調整することにより、移送ラインL3内で発生している水素ガスの気泡を効率的に水中に溶かし込むことが可能となる。
[Pressure control valve]
The
また、圧力調整弁5は、移送ラインL3において、水素処理装置2の直近に設けられることが好ましい。圧力調整弁5の二次側では背圧がなくなるため、移送ラインL3内の圧力の調整によって水中溶かし込んだ水素ガスの気泡が、再び発生する可能性があるが、圧力調整弁5を水素処理装置2の直近に設けることにより、水素処理装置2の直前で気泡として発生している水素ガスを水中に溶かし込むことができるので、安全性を保った状態で水素ガス含有水を水素処理装置2に導入することが可能となる。
Moreover, the
[圧力制御手段]
圧力制御手段6は、圧力計4により測定された移送ラインL3内の圧力に基づき、圧力調整弁5を制御するものである。圧力制御手段6は、圧力計4により測定された移送ラインL3内の圧力に基づき、圧力調整弁5を制御することができれば、その構成は特に制限されるものではなく、コンピュータ等を用いて自動的に圧力調整弁5を制御するものであってもよいし、作業員が手動により圧力調整弁5を制御するものであってもよい。
[Pressure control means]
The pressure control means 6 controls the
〔水処理方法〕
次に、上述した水処理システム1を用いた水処理方法について説明する。まず、電気脱イオン装置1の脱塩室に原水Wを通水すると、原水W中の不純物イオンが脱塩室内のイオン交換樹脂に吸着され、脱イオン水W1が製造される。製造された脱イオン水は、処理水排出ラインL2により外部へ排出される。一方、脱塩室内のイオン交換樹脂に吸着された不純物イオンは、イオン交換膜を介して直流電流を通電することにより、濃縮室に移動するため、濃縮室からはイオンが濃縮された濃縮水が流出する。このとき、電気脱イオン装置の陰極室12においては、下記式(1)で示す反応により、OH-とともに水素が発生するので、電気脱イオン装置1の陰極室12から流出する排水Dには、上記反応により発生した水素ガスが混入している。
2H2O+2e- → 2OH-+H2 (1)
電気脱イオン装置1の陰極室12から流出した水素ガス含有水Dは、移送ラインL3を経て、水素処理装置2に導入される。
[Water treatment method]
Next, a water treatment method using the
2H 2 O + 2e − → 2OH − +H 2 (1)
The hydrogen gas-containing water D flowing out of the
水素ガス含有水Dを水素処理装置2へ移送するまでの間、移送ラインL3においては、面積式流量計3により水素ガス含有水D中に気泡が混入しているか否かを観察する(気泡観察工程)とともに、圧力計4により移送ラインL3内の圧力を測定する(圧力測定工程)。そして、気泡観察工程で水素ガス含有水D中に水素ガスの気泡が混入していることが観察された場合には、圧力測定工程で測定された移送ラインL3内の圧力に基づき、圧力調整弁5により移送ラインL3内の圧力を調整する(圧力調整工程)。なお、圧力調整弁5による移送ラインL3内の圧力の調整は、制御手段6により制御される。
Until the hydrogen gas-containing water D is transferred to the
圧力調整弁5により移送ラインL3内の圧力を調整することにより、移送ラインL3内で気泡として発生している水素ガスを水中に溶解させることができるので、たとえ水素ガス含有水Dの流量が減少した場合であっても、移送ラインL3内で水素ガスが気泡として発生するのを防ぐことができる。
By adjusting the pressure in the transfer line L3 with the
なお、圧力調整工程において調整される移送ラインL3内の圧力の設定範囲は、0.1MPa-0.99MPaであることが好ましい。移送ラインL3内の圧力が上記設定範囲であることにより、移送ラインL3内で気泡として発生している水素ガスをより効率的に水中に溶解させることができる。 The set range of the pressure in the transfer line L3 adjusted in the pressure adjustment process is preferably 0.1 MPa-0.99 MPa. By keeping the pressure in the transfer line L3 within the above set range, the hydrogen gas generated as bubbles in the transfer line L3 can be more efficiently dissolved in water.
また、圧力調整工程は、水素処理装置2の直近に設けられた圧力調整弁5によって、水素ガス含有水Dが水素処理装置2に供給される直前で行われることが好ましい。移送ラインL3内の圧力の調整によって水中に溶解させた水素ガスの気泡は、時間の経過とともに再び発生する可能性がある。水素処理装置2の直近に設けられた圧力調整弁5により、水素ガス含有水Dが水素処理装置2に供給される直前で気泡として発生している水素ガスを水中に溶解させることで、安全性を保った状態で水素ガス含有水を水素処理装置2に供給することができる。
Moreover, the pressure adjustment step is preferably performed immediately before the hydrogen gas-containing water D is supplied to the
以上、本発明について図面を参照にして説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更実施が可能である。例えば、上記実施形態においては、圧力調整弁5の制御を圧力制御手段6により行っているが、圧力調整弁5自体が圧力制御手段を有する構成であってもよい。また、上記実施形態においては、説明を容易にするために、当該水処理システムが一台の電気脱イオン装置を備える場合を例としているが、電気脱イオン装置は複数台が並列又は直列に接続されていてもよい。
As described above, the present invention has been described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳説するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below based on examples, but the present invention is not limited to the following examples.
[実施例]
図1に示す水処理システム10を用いて、電気脱イオン装置の陰極室から流出する水素ガス含有水の処理を行った。電気脱イオン装置の電源を入れると、陰極室から排出される水素ガス含有水を流通する移送ラインに設けられる面積式流量計において、大量の水素ガスによる気泡が目視で確認された。このときの水量は電気脱イオン装置一台当たりおよそ1m3/hであり、移送ラインの配管圧力は0.03MPa程度だった。
[Example]
Using the
面積式流量計の下流側にある圧力調整弁を絞っていき、背圧を立てていくと、水素ガス含有水中の水素ガスによる気泡が消えることが確認できた。このときの移送ライン内の圧力はおよそ0.3MPa程度だった。なお、水素ガスによる気泡は、移送ライン内の圧力が0.1MPa程度でも消えていくことが確認できた。 It was confirmed that when the back pressure was increased by throttling the pressure control valve on the downstream side of the area flow meter, the bubbles caused by the hydrogen gas in the hydrogen gas-containing water disappeared. The pressure in the transfer line at this time was approximately 0.3 MPa. It was confirmed that the bubbles caused by the hydrogen gas disappeared even when the pressure in the transfer line was about 0.1 MPa.
<結果・考察>
圧力調整弁によって移送ライン内に圧力をかけることにより、水素ガス含有水中で発生していた水素ガスが水中に溶解し、気液混合状態ではなくなることが分かった。なお、圧力調整弁の二次側では背圧がなくなるため、移送ライン内の圧力の調整によって水中に溶解させた水素ガスの気泡が、再び発生する可能性がある。そのため、圧力調整弁は、水素処置装置の直近に設ける必要がある。
<Results/Discussion>
It was found that the hydrogen gas generated in the hydrogen gas-containing water was dissolved in the water by applying pressure to the transfer line using the pressure regulating valve, and the gas-liquid mixed state was lost. Since there is no back pressure on the secondary side of the pressure regulating valve, there is a possibility that bubbles of hydrogen gas dissolved in water due to adjustment of the pressure in the transfer line may be generated again. Therefore, the pressure regulating valve must be installed in the immediate vicinity of the hydrogen treatment device.
[比較例]
図1に示す水処理システム10を用いて、電気脱イオン装置の陰極室から流出する水素ガス含有水の処理を行った。電気脱イオン装置の電源を入れると、陰極室から排出される水素ガス含有水を流通する移送ラインに設けられる面積式流量計において、大量の水素ガスによる気泡が目視で確認された。このときの水量は電気脱イオン装置一台当たりおよそ1m3/hであり、移送ラインの配管圧力は0.03MPa程度だった。
[Comparative example]
Using the
<結果・考察>
圧力調整弁によって移送ライン内に圧力をかけない場合、水素ガスによる気泡が混入した水素ガス含有水が、気液混合状態のままで水素処理装置に通水されていた。水素ガス含有水の流速が遅い場合等には、水素ガスによる気泡が次々と発生し、移送ライン内の上部へ移動して溜まっていくことが懸念される。
<Results/Discussion>
When the transfer line is not pressurized by the pressure regulating valve, the hydrogen gas-containing water mixed with bubbles due to the hydrogen gas is passed through the hydrogen treatment device in a gas-liquid mixed state. When the flow rate of the hydrogen gas-containing water is slow, there is a concern that the hydrogen gas will generate bubbles one after another, move to the upper part of the transfer line, and accumulate there.
本発明は、半導体の製造工程等で使用される超純水を製造するための超純水製造装置等で用いられる電気脱イオン装置で発生する水素ガスを、安全に処理することのできる水処理方法及び水処理システムとして有用である。 The present invention is a water treatment that can safely treat hydrogen gas generated in an electrodeionization apparatus used in an ultrapure water production apparatus or the like for producing ultrapure water used in a semiconductor manufacturing process or the like. It is useful as a method and water treatment system.
10 水処理システム
1 電気脱イオン装置
11 陽極室
12 陰極室
121 排出口
2 水素処理装置
3 面積流量計
4 圧力計
5 圧力調整弁
6 圧力制御手段
L1 原水供給ライン
L2 処理水排出ライン
L3 移送ライン
W 原水
W1 処理水(脱イオン水)
W2 濃縮水
D 水素ガス含有水
10
W2 Concentrated water D Hydrogen gas-containing water
Claims (6)
前記水素ガス含有水中に水素ガスの気泡が混入しているか否かを観察する気泡観察工程と、
前記移送ライン内の圧力を測定する圧力測定工程と、
前記移送ライン内の圧力を調整する圧力調整工程とを備え、
前記圧力調整工程において、前記気泡観察工程で前記水素ガス含有水中に前記水素ガスの気泡が混入していることが観察された場合には、前記圧力測定工程で測定された前記移送ライン内の圧力に基づき、前記移送ライン内の圧力を調整する
水処理方法。 A water treatment method for treating hydrogen gas-containing water in a transfer line that communicates between an electrodeionization device and a hydrogen treatment device that treats hydrogen gas generated by the electrodeionization device,
a bubble observation step of observing whether hydrogen gas bubbles are mixed in the hydrogen gas-containing water;
a pressure measuring step of measuring the pressure in the transfer line;
A pressure adjustment step of adjusting the pressure in the transfer line ,
In the pressure adjustment step, when it is observed that the hydrogen gas bubbles are mixed in the hydrogen gas-containing water in the bubble observation step, the pressure in the transfer line measured in the pressure measurement step adjust the pressure in said transfer line based on
water treatment method.
前記電気脱イオン装置の陰極室から流出する水素ガス含有水から水素ガスを分離除去する水素処理装置と、
前記陰極室の排出口に連通し、前記水素ガス含有水を前記水素処理装置に供給可能な移送ラインと、
圧力制御手段とを備え、
前記移送ラインに面積式流量計、圧力計及び圧力調整弁が設けられ、
前記圧力制御手段は、前記面積式流量計により前記水素ガス含有水中に前記水素ガスの気泡が混入していることが観察された場合には、前記圧力計により測定された前記移送ライン内の圧力に基づき、前記圧力調整弁を制御する
水処理システム。 an electrodeionization device;
a hydrogen treatment device for separating and removing hydrogen gas from hydrogen gas-containing water flowing out from the cathode chamber of the electrodeionization device;
a transfer line communicating with the outlet of the cathode chamber and capable of supplying the hydrogen gas-containing water to the hydrogen treatment device ;
and pressure control means ,
The transfer line is provided with an area flow meter, a pressure gauge and a pressure regulating valve ,
The pressure control means controls the pressure in the transfer line measured by the pressure gauge when it is observed that the hydrogen gas-containing water is mixed with the hydrogen gas bubbles by the area flow meter. to control the pressure regulating valve based on
water treatment system.
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