CN108137354A - 水处理装置和水处理方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种可以降低处理水中硼浓度的水处理装置和水处理方法。多个电去离子水生产装置具有在正极和负极之间的脱盐室，其中，所述脱盐室由位于所述正极一侧阴离子交换膜和位于所述负极一侧且填充有离子交换剂的阳离子交换膜所定义。所述多个电去离子水生产装置的脱盐室串联连通。所述多个串联连通的允许被处理水从其中流过并允许处理水从其中流出。被处理水首先流入的第一级脱盐室的最上游部分和被处理水流出的最终级脱盐室的最下游部分都仅填充有阴离子交换剂。所述多个脱盐室中位于第一级脱盐室的最上游部分与最终级脱盐室的最下游部分之间的部分至少填充有阳离子交换剂。

Description

水处理装置和水处理方法
技术领域
本发明涉及水处理装置和水处理方法，特别地，涉及使用电去离子水生产装置的水处理装置和水处理方法。
背景技术
在已知的一种去离子水生产装置中，被处理水流过诸如离子交换树脂等的离子交换剂，并通过离子交换反应去离子。当离子交换剂的离子交换基团饱和且脱盐性能恶化时，这种设备需要通过酸或碱化学试剂再生离子交换剂的过程(再生过程)。再生过程中，吸附在离子交换剂上的正(阳)离子和负(阴)离子被来自酸或碱的氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-)替换，从而离子交换剂的脱盐性能得到恢复。需要使用化学试剂进行再生处理的去离子水生产装置存在以下问题：装置不能连续运行，另外，为再生过程补充化学试剂需要时间。
作为该问题的解决方案，一种不需要通过化学试剂再生的电去离子水生产装置(也称为Electro DeIonization(EDI)装置)最近已得以开发并投入实际使用。
EDI装置是将电泳和电渗析结合在一起的装置。EDI装置包括在仅允许阴离子通过的阴离子交换膜和仅允许阳离子通过的阳离子交换膜之间的、填充有离子交换剂(阴离子交换剂和/或阳离子交换剂)的脱盐室。在EDI装置中，当从脱盐室观看时，浓缩室分别设置在阴离子交换膜的外侧和阳离子交换膜的外侧。而且，脱盐室和各浓缩室设置在具有正极的正极室和具有负极的负极室之间。在脱盐室中，阴离子交换膜设置在靠近正极的一侧，阳离子交换膜设置在靠近负极的一侧。经由阴离子交换膜而与脱盐室相邻的浓缩室经由阳离子交换膜而与正极室相邻。经由阳离子交换膜而与脱盐室相邻的浓缩室经由阴离子交换膜而与负极室相邻。
为了通过EDI装置从被处理水制造去离子水(处理水)，当在正极和负极之间施加直流电压时，被处理水被供应到脱盐室。然后，被处理水中的离子成分被吸附到脱盐室中的离子交换剂，从而进行去离子(脱盐)处理，并且去离子水从脱盐室流出。此时，由下式表示的水解离反应，由施加在脱盐室中不同种类离子交换性物质之间界面(例如阴离子交换剂与阳离子交换剂之间的界面，阴离子交换剂与阳离子交换膜之间的界面，以及阴离子交换膜与阳离子交换剂之间的交面)处的电压而引起，由此产生氢离子和氢氧根离子。
H2O→H++OH-
氢离子和氢氧根离子使得之前已经吸附到脱盐室中的离子交换剂的离子成分被离子置换并从离子交换剂释放出来。在释放的离子成分中，阴离子通过电泳移动到阴离子交换膜，在阴离子交换膜处进行电渗析，并且被排出到流过从脱盐室观看位于正极侧的浓缩室的浓缩水。类似地，在释放的离子成分中，阳离子通过电泳移动到阳离子交换膜，在阳离子交换膜处进行电渗析，并且被排出到流过从脱盐室观看位于负极侧的浓缩室的浓缩水。总之，被供应到脱盐室的被处理水中的离子成分移动到浓缩室并从室中排出，同时，脱盐室中的离子交换剂被再生。
如上所述，在EDI装置中，由施加的直流电压产生的氢离子和氢氧根离子连续地充当用于再生离子交换剂的酸和碱再生剂。由于这个原因，EDI装置基本上不需要由外部供应的化学试剂进行任何再生过程，并且可以连续运行，而无需借助化学试剂再生离子交换剂。
JP2001-191080公开了一种具有两个EDI装置的电去离子装置，其中这些装置的脱盐室串联连接。在该专利文献中公开的电去离子装置中，第一级脱盐室仅填充有阴离子交换剂或者填充有阴离子交换剂与阳离子交换剂的混合物，第二脱盐室填充有阴离子交换剂和阳离子交换剂的混合物。
发明内容
目前，需要降低处理水(去离子水)中的硼浓度，并且需要满足这种需求的水处理技术。
本发明的目的在于提供一种能够降低处理水中的硼浓度的水处理装置和水处理方法。
根据本发明，水处理装置包括多个电去离子水生产装置。每个电去离子水生产装置具有在正极和负极之间的脱盐室。所述脱盐室由位于所述正极一侧的阴离子交换膜和位于所述负极一侧的阳离子交换膜所界定且填充有离子交换剂。所述多个电去离子水生产装置的多个脱盐室串联连通。串联连通所述多个脱盐室允许被处理水从其中流过并允许处理水从其中流出。被处理水首先流入的第一级脱盐室的最上游部分和处理水流出的最终级脱盐室的最下游部分都仅填充有阴离子交换剂。作为所述多个脱盐室的一部分且位于第一级脱盐室的最上游部分与最终级脱盐室的最下游部分之间的部分至少填充有阳离子交换剂。
根据本发明，一种水处理方法使用一种水处理装置，其中水处理装置包括多个电去离子水生产装置，每个电去离子水生产装置具有在正极和负极之间的脱盐室，其中，所述脱盐室由位于所述正极一侧的阴离子交换膜和位于所述负极一侧的阳离子交换膜所界定且填充有离子交换剂，所述多个电去离子水生产装置的多个脱盐室串联连通，串联连通的所述多个脱盐室允许被处理水从其中流过并允许处理水从其中流出，被处理水首先流入的第一级脱盐室的最上游部分和处理水流出的最终级脱盐室的最下游部分都仅填充有阴离子交换剂，并且，作为所述多个脱盐室的一部分且位于第一级脱盐室的最上游部分与最终级脱盐室的最下游部分之间的部分至少填充有阳离子交换剂。当直流电压施加在正极和负极之间时，被处理水流过串联连通的多个脱盐室，由此被处理水被处理并流出。
根据本发明，所述多个电去离子水生产装置的多个脱盐室串联连通。在串联连通的脱盐室中，被处理水首先流入的第一级脱盐室的最上游部分和处理水流出的最终级脱盐室的最下游部分都仅填充有阴离子交换剂，其间的部分至少填充有阳离子交换剂。因此，从下述的实施例可知，相比于其中第一级脱盐室填充有阴离子交换剂和阳离子交换剂的混合物的水处理装置，或者相比于其中最终级脱盐室的最下游部分填充有阴离子交换剂和阳离子交换剂的混合物的水处理装置，处理水中的硼浓度能够被降低。
附图说明
图1示出了第一形式的EDI装置101；
图2示出了第二形式的EDI装置102；
图3示出了第三形式的EDI装置103；
图4示出了第四形式的EDI装置104；
图5示出了第五形式的EDI装置105；
图6示出了第六形式的EDI装置106；
图7示出了根据本发明第一实施例的水处理装置201；
图8示出了根据本发明第二实施例的水处理装置202；
图9示出了根据本发明第三实施例的水处理装置203；
图10示出了根据本发明第四实施例的水处理装置204；
图11示出了根据本发明第五实施例的水处理装置205；
图12示出了根据本发明第六实施例的水处理装置206；
图13示出了根据本发明第七实施例的水处理装置207；
图14示出了根据本发明第八实施例的水处理装置208；
图15示出了EDI装置301；
图16示出了比较例1的水处理装置；
图17示出了比较例2的水处理装置；
图18示出了比较例3的水处理装置；
图19示出了比较例4的水处理装置；
图20示出了实例1-8和比较例1-4中的处理水中的硼浓度的测定结果；
图21示出了实例9-10中的处理水中的硼浓度的测定结果；
图22示出了实例11-13中的处理水中的硼浓度的测定结果；
图23示出了实例14中的处理水中的硼浓度的测定结果。
附图标记列表：
11 正极
12 负极
21 正极室
22,24 浓缩室
23a,23b,23c,23d,23e,23f 脱盐室
23d-1,23e-1,23f-1 第一小脱盐室
23d-2,23e-2,23f-2 第二小脱盐室
25 负极室
31,33 阳离子交换膜
32,34 阴离子交换膜
36 中间离子交换膜
CER,K 阳离子交换剂
AER,A 阴离子交换剂
101至106 EDI装置
201至208 水处理装置
具体实施方式
在下文中，将参照附图对本发明的实施例进行描述。根据本发明实施例的水处理装置包括多个EDI装置(电去离子水生产装置)。在多个EDI装置中，脱盐室填充有离子交换剂，并且在离子交换反应中捕获的离子沿着离子交换剂移动并移动到离子交换膜。相应地，离子可以被有效去除。此外，电流在EDI装置中以引起水分解反应的电流密度而流动。引起水分解反应的最小电流称为极限电流，等于或大于极限电流的电流在EDI装置中流动。因此，即使被处理水中的离子浓度低，由水分解反应引起的氢离子和氢氧根离子也沿着离子交换剂移动到离子交换膜并带电。因此，EDI装置可以生产纯水，因为电即使在纯水中也能流动。相比之下，电渗析(ED)装置不能利用水分解反应，因为脱盐室没有填充离子交换剂并且在装置中流动的电流小于极限电流。
首先，将对本发明实施例中使用的六种类型的EDI装置101至106进行描述。在多个脱盐室的布置方面，六种EDI装置彼此不同。
<EDI装置101>
图1示意示出了EDI装置101。
在EDI装置101中，从正极室21一侧在包括正极11的正极室21和包括负极12的负极室25之间依次设置浓缩室22、脱盐室23a和浓缩室24。
正极室21经由阳离子交换膜31而与浓缩室22相邻，浓缩室22经由阴离子交换膜32而与脱盐室23a相邻，脱盐室23a经由阳离子交换膜33而与浓缩室24相邻，浓缩室24经由阴离子交换膜34而与负极室25相邻。浓缩室24是第一浓缩室的一个实例，浓缩室22是第二浓缩室的一个实例。
脱盐室23a由阴离子交换膜32和阳离子交换膜33限定。脱盐室23a的内部以单床形式填充有阴离子交换剂AER。例如，使用阴离子交换树脂作为阴离子交换剂AER。被处理水流过脱盐室23a。
供给水流过浓缩室22、24、正极室21和负极室25中的每一者。纯水、被处理水等被用作供给水。
供给水以与被处理水流过脱盐室23a的方向相反的方向流过浓缩室22和24。供给水以与被处理水流过脱盐室23a的方向相反的方向流过正极室21和负极室25。应当注意的是，根据需要，这些水流的方向之间的关系可能会改变。从负极室25排出的电极水作为供给水流入正极室21。或者，从正极室21排出的电极水作为供给水流入负极室25。
<EDI装置102>
图2示意示出了EDI装置102。相比于图1所示的EDI装置101，EDI装置102的脱盐室填充有不同的离子交换剂。在EDI装置102的脱盐室23b中，被处理水的入口侧23b1的部分仅填充有阴离子交换剂AER，而出口侧23b2的部分仅填充有阳离子交换剂CER。例如，使用阳离子交换树脂作为阳离子交换剂CER。
<EDI装置103>
图3示意示出了EDI装置103。相比于图2所示的EDI装置102，阴离子交换剂AER和阳离子交换剂CER装在相反的部分中。具体而言，在EDI装置103的脱盐室23c中，被处理水的入口侧23b1的部分仅填充有阳离子交换剂CER，而出口侧23b2的部分仅填充有阴离子交换剂AER。例如，使用阳离子交换树脂作为阳离子交换剂CER。
<EDI装置104>
图4示意示出了EDI装置104。
在EDI装置104的脱盐室23d中，中间离子交换膜36设置在阴离子交换膜32和阳离子交换膜33之间，脱盐室23d被中间离子交换膜36分成小脱盐室23d-1和小脱盐室23d-2。作为中间离子交换膜36，可以使用选自阴离子交换膜、阳离子交换膜及复合膜(比如双极性膜)中的任意一种膜。在EDI装置104中，使用阴离子交换膜作为中间离子交换膜36。正极侧的小脱盐室23d-1是第一小脱盐室的一个实例，而负极侧的小脱盐室23d-2是第二小脱盐室的一个实例。
小脱盐室23d-1以单床形式填充有阴离子交换剂AER，小脱盐室23d-2以单床形式填充有阳离子交换剂CER。小脱盐室23d-1与小脱盐室23d-2彼此串联连通，使得被处理水流过小脱盐室23d-1，并且从小脱盐室23d-1流出的水流入小脱盐室23d-2(见箭头104a、104b、104c)。
供给水以与被处理水流过小脱盐室23d-1和23d-2的方向相反的方向流过浓缩室22和24。供给水以与被处理水流过小脱盐室23d-1、23d-2的方向相反的方向流过正极室21和负极室25。应当注意的是，根据需要，这些水流的方向之间的关系可能会改变。从负极室25排出的电极水作为供给水流入正极室21。应当注意的是，从正极室21排出的电极水可以作为供给水流入负极室25。
<EDI装置105>
图5示意示出了EDI装置105。
相比于图4所示的EDI装置104，被处理水以相反的顺序流过第一小脱盐室和第二小脱盐室。在EDI装置105中，小脱盐室23e-1和小脱盐室23e-2彼此串联连通，使得被处理水被供给到小脱盐室23d-2，并且从小脱盐室23d-2流出的水流入小脱盐室23d-1(见箭头105a、105b、105c)。
供给水以与被处理水流过小型脱盐室23e-1、23e-2的方向相反的方向流过浓缩室22和24。供给水以与被处理水流过小型脱盐室23e-1、23e-2的方向相反的方向流过正极室21和负极室25。应当注意的是，根据需要，这些水流的方向之间的关系可能会改变。从负极室25排出的电极水作为供给水流入正极室21。应当注意的是，从正极室21排出的电极水可以作为供给水流入负极室25。
<EDI装置106>
图6示意示出了EDI装置106。
相比于图4所示的EDI装置104，负极侧的小脱盐室填充有不同的离子交换剂。在小脱盐室23f-2中，从小脱盐室23f-1流出的水的入口侧23f-21的部分仅填充有阳离子交换剂CER，而出口侧23f-22的部分仅填充有阴离子交换剂AER。在EDI装置106中，小脱盐室23f-1和小脱盐室23f-2彼此串联连通，使得被处理水被供给到小脱盐室23f-1，并且从小脱盐室23f-1流出的水流入小脱盐室23f-2(见箭头106a、106b、106c)。被处理水以与被处理水流过小脱盐室23f-2的方向相反的方向流过小脱盐室23f-1。使用阴离子交换膜作为中间离子交换膜36。
供给水以与被处理水流过脱盐室23f-2的方向相反的方向流过浓缩室22和24。供给水以与被处理水流过脱盐室23f-2的方向相反的方向流过正极室21和负极室25。应当注意的是，根据需要，这些水流的方向之间的关系可能会改变。从负极室25排出的电极水作为供给水流入正极室21。应当注意的是，从正极室21排出的电极水可以流入负极室25作为供给水。
<第一实施例>
图7示出了根据本发明第一实施例的水处理装置201
水处理装置201包括EDI装置102和EDI装置103。EDI装置102的脱盐室23b和EDI装置103的脱盐室23c按此顺序彼此串联连通。从脱盐室23b的出口23b2流出的水从入口23c1流入脱盐室23c。EDI装置102的浓缩室和EDI装置103的浓缩室没有彼此串联连通，并且供给水(纯水)分开被供应到各浓缩室。供给水(纯水)分别被供给至EDI装置102的电极室(负极室和正极室)以及EDI装置103的电极室(负极室和正极室)。应当注意的是，EDI装置102的浓缩室和EDI装置103的浓缩室可以彼此串联连通。或者，可以向EDI装置102的电极室(负极室和正极室)和EDI装置103的电极室(负极室和正极室)供给共同的供给水。
根据本实施例及后述实施例的水处理装置中，反渗透膜装置111优选设置在相对于被处理水的流动方向的上游侧EDI装置的上游，或者，设置在相对于被处理水的流动方向，被处理水首先所流入的第一级EDI装置的脱盐室的上游。反渗透膜装置111可以将被处理水中的二氧化硅浓度降低至例如100μg SiO2/L以下，并将被处理水中的硼浓度降低至例如100μg硼/L以下。更优选地，虽然没有示出，但是两个反渗透膜装置111串联设置。此外，脱羧(decarboxylation)膜装置112优选设置在相对于被处理水的流动方向的上游侧EDI装置的上游，或者，设置在相对于被处理水的流动方向，被处理水首先所述流入的第一级EDI装置的脱盐室的上游。脱羧膜装置112可以将被处理水中的碳酸浓度降低至例如5mg CO2/L以下。反渗透膜装置111或脱羧膜装置112可以设置在相对于被处理水的流动方向的上游侧。
接下来，将对在水处理装置201的脱盐室23b和23c中进行的水处理进行描述。
在EDI装置102和103中，当供给水流过正极室21、浓缩室22、24和负极室25时，并且在直流电压施加于正极11与负极12之间的状态下，被处理水从EDI装置102的脱盐室23b的入口侧23b1流出。
在EDI装置102中，假设被处理水通过下述方式来进行处理。
当被处理水中的硼接触于填充入口侧23b1的脱盐室23b的部分的阴离子交换剂AER时，硼以阴离子形式解离并被吸附到阴离子交换剂AER。被处理水中的部分硼留在被处理水中而未被吸附至阴离子交换剂AER。含有剩余硼的被处理水流入填充有阳离子交换剂CER的脱盐室23b的区域(一部分)中。
此时，由于在正极11和负极12之间施加的电压而在脱盐室23b中引起水解离反应，并且产生氢离子和氢氧根离子。然后，在脱盐室23b中吸附到阴离子交换剂AER的阴离子(硼)与氢氧根离子进行离子置换，并从阴离子交换剂AER得以释放。释放的阴离子通过阴离子交换膜32移动到浓缩室22，并作为浓缩水从浓缩室2排出。
当被处理水在流过填充有阴离子交换剂AER的脱盐室23b的区域之后流入填充有阳离子交换剂CER的脱盐室23b的区域时，被处理水中所含的阳离子被吸附到阳离子交换剂CER。然后，吸附到阳离子交换剂CER的阳离子与由水解离反应产生的氢离子进行离子置换，然后从阳离子交换剂CER得以解离。释放的阳离子通过阳离子交换膜33移动到浓缩室24，并作为浓缩水从浓缩室24排出。
被处理水中的氢氧根离子通过阴离子交换膜32移动到浓缩室22，并且作为浓缩水从浓缩室22排出。
另外，被处理水中的氢氧根离子与从阳离子交换剂CER离子交换而释放的氢离子和由水解离产生的氢离子反应而转化为水(H2O)。因此，从脱盐室23b流出的被处理水中的氢氧根离子浓度低于当在脱盐室23b中不存在阳离子交换剂CER时观察的氢氧根离子浓度。应当注意的是，不是硼(阴离子)，而是被处理水中的氢氧根离子可以被吸附到阴离子交换剂AER。因此，当被处理水中的氢氧根离子浓度过高时，下游阴离子交换剂AER吸附硼(阴离子)的效率可能会变差。因此，被处理水中的氢氧根离子由于与吸附至阳离子交换剂CER的氢离子反应并转化为水(H2O)而减少，下游EDI装置103的阴离子交换剂AER吸附硼(阴离子)的效率得以提高。
从EDI装置102的脱盐室23b流出的被处理水从入口23c1流入EDI装置103的脱盐室23c中。
在EDI装置103中，假定执行以下处理。
当从脱盐室23b流出的被处理水流入填充有阳离子交换剂CER的脱盐室23c的一部分中时，进行与对填充有阳离子交换剂CER的脱盐室23b的一部分中的被处理水的处理相类似的处理。相应地，从填充有阳离子交换剂CER的脱盐室23c的一部分流出的被处理水中的氢氧根离子浓度低于当在脱盐室23c中不存在阳离子交换剂CER时观察到的氢氧根离子浓度。
流过填充有阳离子交换剂CER的脱盐室23c的一部分的被处理水流入填充有阴离子交换剂AER的脱盐室23c的一部分中。
当被处理水中的硼与填充出口侧23c2的脱盐室23c的一部分的阴离子交换剂AER接触时，硼以阴离子形式解离并被吸附到阴离子交换剂AER。此时，由于被处理水已经流过阳离子交换剂CER，被处理水中的氢氧根离子浓度比在水流过阳离子交换剂CER之前的氢氧根离子浓度低。因此，能够提高填充出口侧23c2的脱盐室23c的一部分的阴离子交换剂AER的硼(阴离子)吸附效率。因此，从脱盐室23c流出的处理水中的硼浓度可以被降低。
此外，通过使用多个EDI装置，可以降低处理水中的硼浓度。因此，例如，相比于单个EDI装置的脱盐室按照“阴离子交换剂-->阳离子交换剂-->阴离子交换剂”的顺序填充离子交换剂的配置，提供了以下优点。
(1)EDI装置中的电流不平衡可以受到限制。
例如，当EDI装置的脱盐室按照“阴离子交换剂-->阳离子交换剂-->阴离子交换剂”的顺序填充离子交换剂时，因为阴离子交换剂的电阻与阳离子交换剂的电阻不同，所以基于阴离子交换剂与阳离子交换剂之间的电阻差异而发生电流不平衡。
另一方面，当使用多个EDI装置时，与具有单个EDI装置的配置相比，可以减少填充脱盐室的离子交换剂的种类的数量。相应地，基于离子交换剂之间的电阻差异的电流不平衡可以得以减小。
(2)由于电极板可以分开设置，因此可以方便控制电流。
电极板在高电流密度下易于劣化。此外，当装置在较大电流和较低离子负荷(load)下操作时，构成EDI装置的离子交换膜和离子交换树脂也易于劣化，例如，当装置在大电流和低离子负荷下操作时由于电燃烧而劣化。例如，通过降低具有较低离子负荷的下游EDI装置中的电流，可以更稳定地执行操作。
(3)可以减少下游EDI装置中的负荷。
由于下游EDI装置处理的是上游EDI装置处理过的处理水，因此，相比于EDI装置对尚未进行过任何处理的水进行处理的情况，下游EDI装置具有较低的处理负荷。因此，预计下游EDI装置将比上游EDI装置劣化得更慢，并且能够使用更长的时间。预计下游EDI装置比上游EDI装置更换频率小。
<第二实施例>
图8示出了根据本发明第二实施例的水处理装置202。
水处理装置202包括EDI装置101和EDI装置103。EDI装置101的脱盐室23a和EDI装置103的脱盐室23c按照该顺序串联连通。被处理水流入脱盐室23a，从脱盐室23a流出的水从入口23c1流入脱盐室23c。EDI装置101的浓缩室和EDI装置103的浓缩室不相互串联连通，供给水分别进行供给。供给水分别供给到EDI装置101的电极室(负极室和正极室)和EDI装置103的电极室(负极室和正极室)。
接下来，将对在水处理装置202的脱盐室23a和23c中进行的水处理进行描述。
在EDI装置101和103中，当供给水流过正极室21、浓缩室22、24和负极室25时，并且当直流电压施加在正极11和负极12之间时，被处理水流入EDI装置101的脱盐室23a中。
在EDI装置101中，假设执行与第一实施例中由阴离子交换剂AER执行的处理相类似的处理，其中阴离子交换剂AER填充在入口侧23b1的脱盐室23b的一部分中。从EDI装置101的脱盐室23a流出的被处理水从入口23c1流入EDI装置103的脱盐室23c中。在EDI装置103中，假设执行与第一实施例中的EDI装置103中执行的处理相类似的处理，其中阴离子交换剂AER填充在入口侧23b1的脱盐室23b的一部分。
相应地，通过与第一实施例相同的方式，填充在出口侧23c2的脱盐室23的一部分中的阴离子交换剂AER的硼(阴离子)吸附效率得以提高。因此，从脱盐室23c流出的处理水中的硼浓度得以降低。
<第三实施例>
图9示出了根据本发明第三实施例的水处理装置203。
水处理装置203包括EDI装置102和EDI装置101。EDI装置102的脱盐室23b和EDI装置101的脱盐室23a按此顺序彼此串联连通。被处理水从入口23b1流入脱盐室23b中。从脱盐室23b流出的水流入脱盐室23a中。各浓缩室在EDI装置102和EDI装置101之间没有串联连通，并且供给水是分别供给的。供给水分别供给到EDI装置102的电极室(负极室和正极室)和EDI装置101的电极室(负极室和正极室)。
接下来，将对在水处理装置203的脱盐室23b和23a中执行的水处理进行描述。
在EDI装置102和101中，当供给水流过正极室21、浓缩室22、24和负极室25时，并且在直流电压施加于正极11和负极12状态下，被处理水从EDI装置102的脱盐室23b的入口侧23b1流出。
在EDI装置102中，假设将执行与在第一实施例中描述的EDI装置102中执行的处理相类似的处理。从EDI装置102的脱盐室23b的出口23b2流出的被处理水流入EDI装置101的脱盐室23a中。在EDI装置101中，假设将执行与第一实施例中由阴离子交换剂AER执行的处理相类似的处理，其中阴离子交换剂AER填充在出口侧23c2的脱盐室23c的一部分。
相应地，通过与第一实施例相同的方式，填充脱盐室23a的阴离子交换剂AER吸附硼(阴离子)的效率得以提高。因此，从脱盐室23a流出的处理水中的硼浓度得以降低。
<第四实施例>
图10示出了根据本发明第四实施例的水处理装置204。
水处理装置204包括EDI装置104和EDI装置101。EDI装置104的脱盐室23d-1、EDI装置104的脱盐室23d-2和EDI装置101的脱盐室23a按此顺序彼此串联连通。被处理水首先流过小脱盐室23d-1。各浓缩室在EDI装置104和EDI装置101之间没有串联连通，并且供给水是分开进行供给的。供给水分别供给到EDI装置104的电极室(负极室和正极室)和EDI装置101的电极室(负极室和正极室)。
接下来，将对在水处理装置204中的小脱盐室23d-1、23d-2和脱盐室23a中进行的水处理进行描述。
在EDI装置104和101中，当供给水流过正极室21、浓缩室22、24和负极室25时，并且在直流电压施加于正极11和负极12的状态下，被处理水从EDI装置104的小脱盐室23d-1流出。
在EDI装置104的小脱盐室23d-1中，假设执行与由第一实施例中填充在入口侧23b1的脱盐室23b的一部分中的阴离子交换剂AER执行的处理相类似的处理。从小脱盐室23d-1流出的被处理水流入小脱盐室23d-2。在小脱盐室23d-2中，假设执行与由第一实施例中填充在出口侧23b2的脱盐室23b的一部分中的阳离子交换剂CER执行的处理相类似的处理。从小脱盐室23d-2流出的被处理水流入EDI装置101的脱盐室23a。在EDI装置101中，假设执行与由第一实施例中填充在出口侧23c2的脱盐室23c的一部分中的阴离子交换剂AER执行的处理相类似的处理。
相应地，通过与第一实施例相同的方式，填充脱盐室23a的阴离子交换剂AER吸附硼(阴离子)的效率得以提高。因此，从脱盐室23a流出的处理水中的硼浓度得以降低。
<第五实施例>
图11示出了根据本发明第五实施例的水处理装置205。
水处理装置205包括EDI装置101和EDI装置105。EDI装置101的脱盐室23a、EDI装置105的小脱盐室23e-2和EDI装置105的小脱盐室23e-1依次彼此串联连通。被处理水首先流过脱盐室23a。各浓缩室在EDI装置101和EDI装置105之间没有串联连通，并且供给水是分开进行供给的。供给水分别供给到EDI装置101的电极室(负极室和正极室)和EDI装置105的电极室(负极室和正极室)。
接下来，将对在水处理装置205的脱盐室23a和小脱盐室23e-2和23e-1中进行的水处理进行描述。
在EDI装置101和105中，当供给水流过正极室21、浓缩室22、24和负极室25时，并且在直流电压施加在正极11和负极12之间的状态下，被处理水流过EDI装置101的脱盐室23a。
在EDI装置101的脱盐室23a中，假设执行与由第一实施例中填充在入口侧23b1的脱盐室23b的一部分中的阴离子交换剂AER执行的处理相类似的处理。从脱盐室23a流出的被处理水流入EDI装置105的小脱盐室23e-2中。
在小脱盐室23e-2中，假设执行与由第一实施例中填充在入口侧23c1的脱盐室23c的一部分中的阳离子交换剂CER执行的处理相类似的处理。从小脱盐室23e-2流出的被处理水流入小脱盐室23e-1中。在小脱盐室23e-1中，假设执行与由第一实施例中填充在出口侧23c2的脱盐室23c的一部分中的阴离子交换剂AER执行的处理相类似的处理。
相应地，通过与第一实施例相同的方式，填充小脱盐室23e-1的阴离子交换剂AER吸附硼(阴离子)的效率得以提高。因此，从小脱盐室23e-1流出的处理水中的硼浓度得以降低。
<第6实施例>
图12示出了根据本发明第六实施例的水处理装置206。
水处理装置206包括EDI装置106和EDI装置101。EDI装置106的小脱盐室23f-1、EDI装置106的小脱盐室23f-2和EDI装置101的脱盐室23a按此顺序串联连通。被处理水首先流过小脱盐室23f-1。各浓缩室在EDI装置106和EDI装置101之间没有串联连通，并且供给水是分别进行供给的。供给水分别供给到EDI装置106的电极室(负极室和正极室)和EDI装置101的电极室(负极室和正极室)。
接下来，将对在水处理装置206的小脱盐室23f-1，23f-2和脱盐室23a中进行的水处理进行描述。
在EDI装置106和101中，当供给水流过正极室21、浓缩室22、24和负极室25时，并且在直流电压施加在正极11和负极12之间的状态下时，被处理水流过EDI装置106的小脱盐室23f-1。
在EDI装置106的小脱盐室23f-1中，假设执行与由第一实施例中填充在入口侧23b1的脱盐室23b的一部分中的阴离子交换剂AER执行的处理相类似的处理。从小脱盐室23f-1流出的被处理水从小脱盐室23f-2的入口侧23f-21(填充有阳离子交换剂CER的部分)流入小脱盐室23f-2。在小脱盐室23f-2的入口侧23f-21填充有阳离子交换剂CER的一部分中，假设执行与由第一实施例中填充在出口侧23b2的一部分脱盐室23b中的阳离子交换剂CER执行的处理相类似的处理。流过填充有阳离子交换剂CER的小脱盐室23f-2的一部分的被处理水，流过填充有阴离子交换剂AER的小脱盐室23f-2的一部分。在填充有阴离子交换剂AER的小脱盐室23f-2的一部分中，假设将执行与由第一实施例中填充在出口侧23c2的脱盐室23c的一部分中的阴离子交换剂AER执行的处理相类似的处理。
流过填充有阴离子交换剂AER的小脱盐室23f-2的一部分的被处理水，流过EDI装置101的脱盐室23a。在脱盐室23a中，假设将执行与由第一实施例中填充在出口侧23c2的脱盐室23c的一部分中的阴离子交换剂AER执行的处理相类似的处理。
相应地，通过与第一实施例相同的方式，填充脱盐室23a的阴离子交换剂AER吸附硼(阴离子)的效率得以提高。因此，从脱盐室23a流出的处理水中的硼浓度得以降低。
<第七实施例>
图13示出了根据本发明第七实施例的水处理装置207。
水处理装置207包括两个EDI装置106。下文中，被处理水首先流过的EDI装置106被称为“第一级EDI装置106-1”，并且，被处理水最后流过的EDI装置106被称为“第二级EDI装置106-2”。
第一级EDI装置106-1的小脱盐室23f-1、第一级EDI装置106-1的小脱盐室23f-2、末级EDI装置106-2的小脱盐室23f-1和末级EDI装置106-2的小脱盐室23f-2按此顺序串联连通。被处理水首先流过第一级EDI装置106-1的小脱盐室23f-1。各浓缩室在第一级EDI装置106-1和末级EDI装置106-2之间没有串联连通，并且供给水分别进行供给。供给水分别供给第一级EDI装置106-1的电极室(负极室和正极室)和末级EDI装置106-2的电极室(负极室和正极室)。
接下来，将对在水处理装置207的每个脱盐室中进行的水处理进行描述。
在第一级EDI装置106-1和末级EDI装置106-2中，当供给水流过正极室21、浓缩室22、24和负极室25时，并且在直流电压施加在正极11和负极12之间的状态下，被处理水流过第一级EDI装置106-1的小脱盐室23f-1。
在第一级EDI装置106-1中，假设将执行与第六实施例的EDI装置106执行的处理相类似的处理(参见图12)。流出第一级EDI装置106-1的被处理水流过末级EDI装置106-2的小脱盐室23f-1。在末级EDI装置106-2中，假设将对从第一级EDI装置106-1流出的被处理水进行处理，该处理类似于由第六实施例的EDI装置106执行的处理(参见图12)。
相应地，在出口侧23f-22的末级EDI装置106-2的小脱盐室23f-2中填充的阴离子交换剂AER吸附硼(阴离子)的效率得以提高。因此，从末级EDI装置106-2的小脱盐室23f-2流出的处理水中的硼浓度得以降低。
<第八实施例>
图14示出了根据本发明第八实施例的水处理装置208。
水处理装置208包括EDI装置106和EDI装置105。EDI装置106的小脱盐室23f-1、EDI装置106的小脱盐室23f-2、EDI装置105的小脱盐室23e-2和EDI装置105的小脱盐室23e-1按此顺序串联连通。被处理水首先流过小脱盐室23f-1。各浓缩室在EDI装置106和EDI装置105之间没有串联连通，并且供给水是分别供应的。供给水分别供给到EDI装置106的电极室(负极室和正极室)和EDI装置105的电极室(负极室和正极室)。
接下来，将对在水处理装置208的各脱盐室中进行的水处理进行描述。
在EDI装置106和105中，当供给水流过正极室21、浓缩室22、24和负极室25时，并且在直流电压施加在正极11和负极12之间的状态下，被处理水流过EDI装置106的小脱盐室23f-1。
在EDI装置106中，假设将执行与第六实施例的EDI装置106执行的处理相类似的处理(见图12)。从EDI装置106流出的被处理水流过EDI装置105的小脱盐室23e-2。在EDI装置105中，假设将执行与第五实施例的EDI装置105执行的处理相类似的处理(见图11)。
相应地，填充EDI装置105的小脱盐室23e-1的阴离子交换剂AER吸附硼(阴离子)的效率得以提高。因此，从小脱盐室23e-1流出的处理水中的硼浓度得以降低。
上述实施例中所示的配置仅仅是实例，本发明不限于此。
例如，在上述各实施例中利用了使用两个EDI装置的水处理装置。然而，EDI装置的数量不限于两个，其可以是三个或者更多，只要在多个脱盐室中，被处理水流入的第一级脱盐室的最上游部分以及排出处理水的末级脱盐室的最下游部分都仅仅填充有阴离子交换剂，并且作为串联连通的多个脱盐室的一部分并且位于第一级脱盐室的最上游部分和末级脱盐室的最下游部分之间的部分至少填充有阳离子交换剂即可。
此外，在各实施例中，由[浓缩室(C)|阴离子交换膜(AEM)|脱盐室(D)|阳离子交换膜(CEM)|浓缩室(C)]形成的基本配置(电池组)设置在正极和负极之间。但是，为了增加处理能力，还可以在电极之间并排布置多个这样的电池组，并且将多个电池组彼此串联电连接，使得多个电池组的一端为正极，而其另一端为负极。
在这种情况下，可以共享相邻电池组之间彼此相邻的浓缩室。相应地，EDI装置的配置，可以采用[正极室|C|AEM|D|CEM|C|AEM|D|CEM|C|AEM|D|CEM|...|C|负极室]这样的配置。这种串联布置的EDI装置中的脱盐室的数量也称为“脱盐室的电池对数量”。
此外，在这样的串联布置中，对于最靠近正极的脱盐室，正极室本身可以用作浓缩室而不必在正极室附近插入任何独立的浓缩室，而对于最靠近负极的脱盐室，负极室本身可以用作浓缩室而不必在负极室附近插入任何独立的浓缩室。为了限制施加直流电压所消耗的电力，各浓缩室、正极室和负极室中的至少任何一个室可以填充有离子交换剂，以便减少EDI装置的电阻。
在各实施例中，使用纯水作为流过负极室和正极室的供给水。然而，供给到负极室和正极室的供给水不一定是纯水，例如也可以是被处理水。另外，同一个EDI装置的负极室和正极室不一定彼此连接，并联连接也可以。
在各实施例中，纯水被供给到各个浓缩室。但是，也可以代替纯水而供给从第二级EDI装置输出的处理水。或者，从第二级EDI装置输出的处理水可以被供给到第二级EDI装置的各个浓缩室，并且，从第二级EDI装置的各浓缩室排出的水可以被供给到第一级EDI装置的各浓缩室。被处理水也可以供给到第一级EDI装置的各浓缩室。
实例
接下来，将描述根据本发明的实例和比较例。
在实例和比较例中，使用具有两个EDI装置的水处理装置，这两个EDI装置的脱盐室彼此串联连通。在下文中，在两个EDI装置中，被处理水首先流过的EDI装置被称为“第一级EDI装置”，从第一级EDI装置流出的被处理水所流入的EDI装置(末级EDI装置)称为“第二级EDI装置”。
<实例1至8>
作为实例1至8的水处理装置，使用了根据图7至图14所示的第一至第八实施例的水处理装置201至208(参见图20)。
接下来，将对比较例中使用的EDI装置301进行描述。
图15示出了EDI装置301。作为EDI装置301，使用的EDI装置中，脱盐室23g以混合单床形式填充有阴离子交换剂A和阳离子交换剂K。
接下来，将对比较例1至4的水处理装置进行描述。
图16至19分别示出了比较例1至4的水处理装置
在比较例1中，EDI装置301用作第一EDI装置和第二级EDI装置，如图16所示。在比较例2中，EDI装置301用作第一级EDI装置，而EDI装置103用作第二级EDI装置，如图17所示。在比较例3中，EDI装置301用作第一级EDI装置，而EDI装置102用作第二级EDI装置，如图18所示。在比较例4中，EDI装置101用作第一级EDI装置，而EDI装置301用作第二级EDI装置，如图19所示。
EDI装置的说明和操作条件，诸如在实例1至8和比较例1至4中被处理水的水流量、施加电流和水质等，如下所述。
·作为阴离子交换剂，使用由Dow Chemical Company制造的阴离子交换树脂[产品名称：AMBERJET(注册商标)4002(强碱性阴离子交换树脂4002)]；作为阳离子交换剂，使用由Dow Chemical Company制造的阳离子交换树脂[产品名称：AMBERJET(注册商标)1020(强酸性阳离子交换树脂1020)]。
·在脱盐室23b、23c、小脱盐室23f-2和脱盐室23g中，分别都填充有阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的体积比设定为1：1。
·电池(多个脱盐室、多个浓缩室、多个正极室和多个负极室)的体积设定为100mm×100mm×10mm。
·脱盐室的电池对数量设定为1。
·作为通入第一级EDI装置的被处理水，使用通过双级RO(反渗透膜)处理的水(导电率：3-4μS/cm，硼浓度：90-100μg B/L)。
·被处理水的流量设定为20L/h。
·在正极和负极之间流动的电流设定为0.4A。
·作为供给到各浓缩室的供给水，使用由不同系统提供的纯水。
·供给到各浓缩室的供给水的流量设定为5L/h。
·作为供给到正极室的供给水和供给到负极室的供给水，使用由不同系统提供的纯水。
·将供给到各正极室的供给水的流量和供给到各负极室的供给水的流量设定为5L/h。
图20示出了实例1-8和比较例1-4中的处理水中的硼浓度的测定结果。在图20中，示意性地示出了各个EDI装置的脱盐室的状态(其中腔室填充有阴离子交换树脂和阳离子交换树脂)。在图20中，阴离子交换树脂层用“A”来表示，阳离子交换树脂层用“K”来表示，阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的混合层用“MB”表示。
从实例1-8和比较例1-4的处理水中的硼浓度可知，仅通过使两个EDI装置的脱盐室串联连通不可能将硼浓度降低至50ng B/L以下。可以考虑，例如，通过在半导体工艺中使用的纯水将硼浓度降低至50ng B/L以下。
另一方面，通过仅用阴离子交换树脂填充第一级EDI装置的脱盐室的最上游部分，仅通过用阴离子交换树脂填充第二级EDI装置的脱盐室的最下游部分，用阳离子交换树脂填充最上游部分和最下游部分之间的区域，可以将硼浓度降低至50ngB/L以下，如实例1至8所示。
通过实例1和实施例2、3之间的比较，以及比较例1-3和比较例4之间的比较，可以理解的是，通过用阴离子交换树脂以单床形式填充第一级EDI装置的脱盐室，或者通过用阴离子交换树脂以单床形式填充第二级EDI装置的脱盐室，可以进一步降低处理水中的硼浓度。
通过实例2、3和实例4,5之间的比较，可以理解的是，当串联连通的多个脱盐室中的至少一个脱盐室包括中间离子交换膜、第一小脱盐室和第二小脱盐室(以下称为“D2脱盐室”)时，可以进一步降低处理水中的硼浓度。然而，当多个D2脱盐室串联连接时，压差可能会增加。因此，如实例4-6所示，如果能够将被处理水中的硼浓度降低至目标值(例如50ngB/L)以下而不会增加D2脱盐室的必要数量，那么压差是有好处的。
通过实例7与实例8的比较，可以理解的是，通过用阴离子交换树脂以单床形式填充最终级(第二级)EDI装置的最下游脱盐室，可以进一步降低处理水中的硼浓度。
<实例9和10>
接下来，将参照图21对实例9和10的水处理装置进行描述。
实例9是将实例1中第一级EDI装置的脱盐室中的阴离子交换树脂与阳离子交换树脂的体积比例(阴离子交换树脂的体积比例为在5至100％的范围内变化)改变，而将实例1的第二级EDI装置的脱盐室中的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的体积比例保持恒定(阳离子交换树脂：阴离子交换树脂＝9：1)。
实例10是将实例1中第二级EDI装置的脱盐室中的阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的体积比例(阴离子交换树脂的体积比例在5至100％的范围内变化)改变，而将实例1的第一级EDI装置的脱盐室中的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的体积比例保持恒定(阴离子交换树脂：阳离子交换树脂＝1：9)。
图21示出了实例9-10中的处理水中的硼浓度的测定结果。应该注意的是，在图21中，示意性地示出了各个EDI装置的脱盐室的状态(其中腔室填充有阴离子交换树脂和阳离子交换树脂)，其中阴离子交换树脂层用“A”或“AER”来表示，而阳离子交换树脂层用“K”来表示。
在图21中，关于实例9的测量结果，当阴离子交换树脂的比例增加时，处理水中的硼浓度的降低程度作为去除率来绘制，其中当第一级EDI装置中阴离子交换树脂的比例为5％时处理水中的硼浓度定义为“1”。另一方面，关于实例10的测量结果，当阴离子交换树脂的比例增加时，处理水中的硼浓度的降低程度作为去除率来绘制，其中当第二级EDI装置中阴离子交换树脂的比例为5％时处理水中的硼浓度定义为“1”。在实例9和10中，水供给试验在与实例1至8和比较例1至4相同的供给水负荷条件下进行(例如，作为被处理水，使用流过双RO的水，供给到第一级EDI装置的脱盐室的被处理水中的硼浓度为90-100μg B/L)。
实例9和10表明，随着阴离子交换树脂的比例增加，处理水中的硼浓度降低。阴离子交换树脂比例在5％和10％之间的比较表明，相对于低于10％的比例而言，10％的比例的情况下，处理水中的硼浓度的降低程度明显较高。这意味着，当仅填充第一级脱盐室的最上游部分的阴离子交换剂的体积与第一级脱盐室的体积的比例为10％以上，以及当仅填充最终级脱盐室的最下游部分的阴离子交换剂的体积与最终级脱盐室的体积的比例为10％以上时，处理水中的硼浓度的降低程度明显较大。
另外，相比于阴离子交换树脂的比例大于等于10％且小于50％的情况，当阴离子交换树脂的比例为50％以上时，处理水中的硼浓度降低的效果被证实为较大。这意味着，当仅填充第一级脱盐室的最上游部分的阴离子交换剂的体积与第一级脱盐室的体积的比例为50％以上时，以及当仅填充最终级脱盐室的最下游部分的阴离子交换剂的体积与最终级脱盐室的体积的比例为50％以上时，处理水中的硼浓度的降低程度明显较大。
<实例11至13>
接下来，将参照图22对实例11-13的水处理装置进行说明。
实例11是将实例1中流入第一级EDI装置的脱盐室的被处理水中的碳酸浓度(mg CO2/L)该变，同时二氧化硅浓度和硼浓度恒定保持在100微克/升左右(二氧化硅：98μg SiO2/L，硼：97μg B/L)。
实例12是在实例1中改变流入第一级EDI装置的脱盐室的被处理水中的二氧化硅浓度(μg SiO2/L)，同时硼浓度和碳酸浓度保持恒定(硼：97μg B/L，碳酸：5mg CO2/L)。
实例13是在将实例1中流入第一级EDI装置的脱盐室的被处理水中的硼浓度(μgB/L)改变，同时二氧化硅浓度和碳酸浓度保持恒定(二氧化硅：98μg SiO2/L，碳酸：5mg CO2/L)。
图22示出了实例11-13中的处理水中的硼浓度的测定结果。在图22中，阴离子交换树脂用“A”来表示，阳离子交换树脂用“K”来表示。
通过实例11-13，可以确认的是，当流入第一级EDI装置的脱盐室的被处理水中的碳酸浓度为5mg CO2/L以下时，二氧化硅浓度为100μg SiO2/L以下时，硼浓度为100μg B/L以下时，处理水中的硼浓度可以为50ng B/L以下。
另外，在实例13中，进行了测试，其中，流入第一级EDI装置的脱盐室的被处理水中的硼浓度约为200(198)μg B/L，同时在正极和负极之间施加0.8A的电流。在测试中，不可能将处理水中的硼浓度降低到50ng B/L以下。因此，可以确认的是，仅仅通过增加电流，处理水中的硼浓度没有降低到50ng B/L以下。
<实例14>
接下来，将参照图23对实例14的水处理装置进行描述。
实例14是在实施例8中改变流入第一级EDI装置的小脱盐室23f-1的处理过过的水中的硼浓度(μg B/L)，同时二氧化硅浓度和碳酸浓度保持恒定(二氧化硅：101μg SiO2/L，碳酸：5mg CO2/L)。
图23示出了实例14中的处理水中的硼浓度的测定结果。在图23中，阴离子交换树脂用“A”来表示，而阳离子交换树脂用“K”来表示。
实例11至13表明，当未被多个中间离子交换膜分离的多个脱盐室(以下称为“D1脱盐室”)串联连通时，为了将处理水中的硼浓度降低至50ng B/L以下，需要将流入第一级EDI装置的被处理水中的硼浓度设定为约100μg B/L以下。
然而，如实例4-8所示，通过在水处理装置中增加具有D2脱盐室的EDI装置的数量，可以减少处理水中的硼浓度。关于这一点，已经证实，即使当流入第一级EDI装置的被处理水中的硼浓度约为300(298)μg B/L(这高于实例13中被处理水中的硼浓度)时，实例14中处理水中的硼浓度可以为50ng B/L以下。
在此，串联连通的多个脱盐室的最上游部分仅填充有阴离子交换树脂，其原因如下：当被处理水中的硼与作为固体碱的阴离子交换树脂接触时，促使了硼以阴离子形式的解离。结果，可以提高阴离子交换树脂的吸附和去除效率。
接下来，串联连通的多个脱盐室的最下游部分仅填充有阴离子交换树脂，最上游部分和最下游部分之间的区域至少填充有阳离子交换树脂，其原因如下：在被处理水中的阳离子成分通过使用阳离子交换树脂而得以去除之后、被处理水流入最下游部分的阴离子交换树脂中时，相比于被处理水在没有通过阳离子交换树脂来去除阳离子成分的条件下流入最下游部分的阴离子交换树脂中的情况，存在于流入最下游部分的阴离子交换树脂中的被处理水中的氢离子浓度可以被降低，并且阴离子交换树脂对于硼的去除效率也可以提高。。
应当注意的是，在实例7中，由于腔室以混合床形式填充有离子交换树脂(阴离子交换树脂和阳离子交换树脂是被分别装填的)，所以在流过最终级第二小脱盐室的电流中出现电流不平衡。这种电流不平衡是由阴离子交换树脂和阳离子交换树脂之间的电阻差异引起的，并且其中较大电流流过阴离子交换树脂和阳离子交换树脂中具有较低电阻的交换树脂。另一方面，在实例8中，由于最终级第二小脱盐室仅以单床形式填充有阴离子交换树脂，所以与实例7相比，电流不平衡不易发生，并且除硼效率得以提升。
接下来，使用D2脱盐室的优点如下。如上所述，电流不平衡发生于双床脱盐室中。因此，通过用阴离子交换树脂和阳离子交换树脂分别以单床形式填充D2脱盐室的两个小脱盐室，而不是通过用阴离子交换树脂和阳离子交换树脂以双床形式填充单脱盐室，能够使电流更有效地流过阴离子交换树脂，从而提高脱盐效率。然而，由于D2脱盐室的通路长度大约为D1脱盐室的两倍长，所以会出现较高的压差。因此，只要可以达到处理水中的硼浓度的目标值，就可以通过对使用D2脱盐室的EDI装置的数量进行限制从而来降低压力差的增加。
在此，“脱盐室的最上游部分”指的是当被处理水流入脱盐室时被处理水首先流过的(特定)部分；“脱盐室的最下游部分”指的是当被处理水流出脱盐室时，被处理水最后流过的(特定)部分。术语“脱盐室最上游部分”和“脱盐室最下游部分”并不一定表示物理上的上下关系。例如，被处理水可能从脱盐室的上侧表面流入并可能从脱盐室的下侧表面流出。

Claims (14)

1.一种水处理装置，包括多个电去离子水生产装置，其中：
每个电去离子水生产装置在正极和负极之间具有脱盐室，其中脱盐室是由位于所述正极一侧的阴离子交换膜和位于所述负极一侧的阳离子交换膜所界定的并且充填有离子交换剂，
所述多个电去离子水生产装置的多个脱盐室串联连通，
串联连通的所述多个脱盐室允许被处理水从其中流过并允许处理水从其中流出，
被处理水首先流入的第一级脱盐室的最上游部分和处理水流出的最终级脱盐室的最下游部分都仅填充有阴离子交换剂，并且
作为所述多个脱盐室的一部分并且位于所述第一级脱盐室的最上游部分与所述最终级脱盐室的最下游部分之间的部分至少填充有阳离子交换剂。
2.根据权利要求1所述的水处理装置，其中，
仅填充所述第一级脱盐室的最上游部分的阴离子交换剂的体积与所述第一级脱盐室的体积的比例，以及仅填充所述最终级脱盐室的最下游部分的阴离子交换剂的体积与所述最终级脱盐室的体积的比例，均为10％以上。
3.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其中，
所述第一级脱盐室或所述最终级脱盐室以单床形式填充有阴离子交换剂。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的水处理装置，其中，
所述多个脱盐室中的至少一个具有：
位于所述阴离子交换膜和所述阳离子交换膜之间的中间离子交换膜，
由所述阴离子交换膜和所述中间离子交换膜界定的第一小脱盐室，
由所述阳离子交换膜和所述中间离子交换膜界定的第二小脱盐室，并且
所述第一小脱盐室和所述第二小脱盐室串联连通。
5.根据权利要求4所述的水处理装置，其中，
所述第一级脱盐室具有所述中间离子交换膜、所述第一小脱盐室和所述第二小脱盐室，
在所述第一级脱盐室中，所述第一小脱盐室位于所述第二小脱盐室的上游，且所述第一小脱盐室以单床形式填充有阴离子交换剂。
6.根据权利要求4或5所述的水处理装置，其中，
所述最终级脱盐室具有所述中间离子交换膜、所述第一小脱盐室和所述第二小脱盐室，
在所述最终级脱盐室中，所述第一小脱盐室位于所述第二小脱盐室的下游，且所述第一小脱盐室以单床形式填充有阴离子交换剂。
7.根据权利要求4或5所述的水处理装置，其中，
设置有两个以上所述电去离子水生产装置，
所述第一级脱盐室和所述最终级脱盐室各自具有所述中间离子交换膜、所述第一小脱盐室和所述第二小脱盐室，并且
在所述第一级脱盐室和所述最终级脱盐室中，所述第一小脱盐室位于所述第二小脱盐室的上游，所述第一小脱盐室以单床形式填充有阴离子交换剂，所述第二小脱盐室的最上游部分仅填充有阳离子交换剂，所述第二小脱盐室的所述最上游部分以外的区域填充有阴离子交换剂。
8.根据权利要求4至6中任一项所述的水处理装置，其中，
设置有两个以上所述电去离子水生产装置，
所述第一级脱盐室和所述最终级脱盐室各自具有所述中间离子交换膜、所述第一小脱盐室和所述第二小脱盐室，
在所述第一级脱盐室中，所述第一小脱盐室位于所述第二小脱盐室的上游，所述第一小脱盐室以单床形式填充有阴离子交换剂，所述第二小脱盐室的最上游部分仅填充有阳离子交换剂，所述第二小脱盐室的所述最上游部分以外的区域仅填充有阴离子交换剂，并且
在所述最终级脱盐室中，所述第一小脱盐室位于所述第二小脱盐室的下游，所述第一小脱盐室以单床形式填充有阴离子交换剂，所述第二小脱盐室以单床形式填充有阳离子交换剂。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的水处理装置，其中，
在所述第一级脱盐室的上游设置有反渗透膜装置。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的水处理装置，其中，
在所述第一级脱盐室的上游设置有脱羧膜装置。
11.一种使用水处理装置的水处理方法，所述水处理装置包括多个电去离子水生产装置，每个电去离子水生产装置具有在正极和负极之间的脱盐室，其中，所述脱盐室由位于所述正极一侧的阴离子交换膜和位于所述负极一侧的阳离子交换膜所界定且填充有离子交换剂，所述多个电去离子水生产装置的多个脱盐室串联连通，串联连通的所述多个脱盐室允许被处理水从其中流过并允许处理水从其中流出，被处理水首先流入的第一级脱盐室的最上游部分和处理水流出的最终级脱盐室的最下游部分都仅填充有阴离子交换剂，并且，作为所述多个脱盐室中的一部分且位于所述第一级脱盐室的最上游部分与所述最终级脱盐室的最下游部分之间的部分至少填充有阳离子交换剂，
其中，当直流电压施加在正极和负极之间时，被处理水流过串联连通的所述多个脱盐室，由此被处理水被处理并流出。
12.根据权利要求11所述的水处理方法，其中，
流入第一级电去离子水生产装置的被处理水中的二氧化硅浓度为100μg SiO2/L以下。
13.根据权利要求11或12所述的水处理方法，其中，
流入第一级电去离子水生产装置的被处理水中的硼浓度为100μg B/L以下。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的水处理方法，其中，
流入第一级电去离子水生产装置的被处理水中的碳酸浓度为5mg CO2/L以下。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113929194A (zh) * 2020-06-29 2022-01-14 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 水处理装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7011457B2 (ja) * 2017-12-19 2022-01-26 オルガノ株式会社 純水製造装置の殺菌方法
JP7129965B2 (ja) * 2019-12-25 2022-09-02 野村マイクロ・サイエンス株式会社 純水製造方法、純水製造システム、超純水製造方法及び超純水製造システム

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61107906A (ja) * 1984-07-09 1986-05-26 ミリポア・コ−ポレイシヨン 電気脱イオン化方法および装置
CN1268486A (zh) * 1999-03-25 2000-10-04 奥璐佳瑙株式会社 包括有分淡化室的电气去离子装置
JP2001191080A (ja) * 1999-11-02 2001-07-17 Kurita Water Ind Ltd 電気脱イオン装置及びそれを用いた電気脱イオン化処理方法
CN1585727A (zh) * 2002-07-08 2005-02-23 栗田工业株式会社 用于对水进行电去离子的设备
CN1805905A (zh) * 2003-06-09 2006-07-19 奥加诺株式会社 电气式脱离子水制造装置的运转方法、电气式脱离子水制造系统及电气式脱离子水制造装置
CN1926069A (zh) * 2004-01-09 2007-03-07 栗田工业株式会社 电气去离子装置及去离子方法
CN101121555A (zh) * 2003-02-14 2008-02-13 栗田工业株式会社 电去离子装置及其操作方法
JP2009028695A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Kurita Water Ind Ltd 純水製造装置及び純水製造方法
JP2012139687A (ja) * 2012-03-23 2012-07-26 Kurita Water Ind Ltd 純水製造装置及び純水製造方法
JP2015083287A (ja) * 2013-10-25 2015-04-30 オルガノ株式会社 電気式脱イオン水製造装置及びその運転方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0472567A (ja) * 1990-07-13 1992-03-06 Canon Inc 免疫的に活性な物質の測定方法および測定装置
JP5719842B2 (ja) * 2010-06-03 2015-05-20 オルガノ株式会社 電気式脱イオン水製造装置
JP2012239965A (ja) * 2011-05-18 2012-12-10 Japan Organo Co Ltd 電気式脱イオン水製造装置

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61107906A (ja) * 1984-07-09 1986-05-26 ミリポア・コ−ポレイシヨン 電気脱イオン化方法および装置
CN1268486A (zh) * 1999-03-25 2000-10-04 奥璐佳瑙株式会社 包括有分淡化室的电气去离子装置
JP2001191080A (ja) * 1999-11-02 2001-07-17 Kurita Water Ind Ltd 電気脱イオン装置及びそれを用いた電気脱イオン化処理方法
CN1278947C (zh) * 2002-07-08 2006-10-11 栗田工业株式会社 用于对水进行电去离子的设备
CN1585727A (zh) * 2002-07-08 2005-02-23 栗田工业株式会社 用于对水进行电去离子的设备
CN1774403B (zh) * 2003-02-14 2010-06-09 栗田工业株式会社 电去离子装置及其操作方法
CN101121555A (zh) * 2003-02-14 2008-02-13 栗田工业株式会社 电去离子装置及其操作方法
CN1805905A (zh) * 2003-06-09 2006-07-19 奥加诺株式会社 电气式脱离子水制造装置的运转方法、电气式脱离子水制造系统及电气式脱离子水制造装置
CN1926069A (zh) * 2004-01-09 2007-03-07 栗田工业株式会社 电气去离子装置及去离子方法
JP2009028695A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Kurita Water Ind Ltd 純水製造装置及び純水製造方法
CN101827792A (zh) * 2007-07-30 2010-09-08 栗田工业株式会社 纯水制造装置及纯水制造方法
JP2012139687A (ja) * 2012-03-23 2012-07-26 Kurita Water Ind Ltd 純水製造装置及び純水製造方法
JP2015083287A (ja) * 2013-10-25 2015-04-30 オルガノ株式会社 電気式脱イオン水製造装置及びその運転方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113929194A (zh) * 2020-06-29 2022-01-14 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 水处理装置
CN113929194B (zh) * 2020-06-29 2023-06-09 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 水处理装置

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