CN117062781A - 电去离子装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的电去离子装置(1)的控制方法将从电去离子装置(1)排出的浓缩水(W5)的流量保持恒定，并且阶段性地减少对电去离子装置(1)供给的供水(W1)的流量。根据这种电去离子装置的控制方法，在减少对电去离子装置供给的供水的流量的情况下，也能够防止电导率的升高，由此抑制水垢的产生。

Description

电去离子装置的控制方法

技术领域

本发明涉及电去离子装置的控制方法。

背景技术

以往，半导体等电子工业领域中使用的超纯水通过由前处理系统、一次纯水制造装置以及对一次纯水进行处理的二次纯水制造装置(子系统)构成的超纯水制造装置对原水进行处理来制造。

这种超纯水制造装置中包括的一次纯水制造装置是除了用于超纯水制造装置的领域，还用于医药用、食品用等各种领域的通用性高的系统。作为一次纯水制造装置的构成，通常由二段结构的反渗透膜(RO膜)装置以及电去离子装置构成，反渗透膜(RO膜)装置去除二氧化硅、盐类，并且去除离子型、胶体型TOC。

此处，电去离子装置通常具有：在阴极和阳极之间交替地排列阳离子交换膜和阴离子交换膜来交替地形成脱盐室和浓缩室、并且在脱盐室中填充了离子交换树脂的结构，进行各种无机或有机性阴离子以及阳离子的去除。

向该电去离子装置的脱盐室供给水时，水中的离子在其电荷的作用下向脱盐室内的阳极/阴极中的任意一种离子交换树脂的方向移动。移动的离子通过离子交换树脂并进入浓缩室，因此，在脱盐室内制造高度脱盐的纯水。另一方面，向浓缩室移动的离子作为浓缩水排出。

从稳定制造规定的水质的一次纯水的观点出发，电去离子装置进行将对电去离子装置供水的供给条件设为固定的运用。因此，进行以下运用：将通过包括电去离子装置的一次纯水制造装置制造的一次纯水中的需要量供给至二次纯水制造装置的副槽，另一方面，多余生产的一次纯水在一次纯水制造装置内循环利用。

发明内容

发明要解决的问题

然而，如上所述，在一次纯水制造装置的以往的运用方法中，向电去离子装置等供给需要量以上的供水并处理，因此，在能量效率方面存在改善的余地。因此，认为根据一次纯水的需要量来改变电去离子装置的处理量，在电去离子装置的运转中，当瞬间减少对电去离子装置供给的供水的流量时，浓缩水的电导率暂时上升。浓缩水的电导率增加时，浓缩室内的离子浓度升高，存在容易产生水垢的问题。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种在减少对电去离子装置供给的供水的流量的情况下也防止电导率的升高，由此抑制水垢产生的电去离子装置的控制方法。

用于解决问题的手段

鉴于上述目的，本发明提供一种电去离子装置的控制方法，其为电去离子装置的控制方法，其中，将从所述电去离子装置排出的浓缩水的流量保持恒定，并且阶段性地减少对所述电去离子装置供给的供水的流量(发明1)。

根据上述发明(发明1)，通过将从电去离子装置排出的浓缩水的流量保持恒定，并且阶段性地减少对电去离子装置供给的供水的流量，防止浓缩水的电导率的升高，由此能够抑制水垢的产生。

在上述发明(发明1)中，在每一阶段减少的所述供水的流量可以为所述电去离子装置中的最大流量的10％以下的流量(发明2)。

在上述发明(发明1或2)中，阶段性地减少所述供水的流量时的每一阶段的时间可以为1～10分钟(发明3)。

在上述发明(发明1～3)中，可以通过PID控制来阶段性地减少对所述电去离子装置供给的供水的流量(发明4)。

发明的效果

根据本发明的物品接收系统，能够提供在减少对电去离子装置供给的供水的流量的情况下也防止电导率的升高，由此抑制水垢产生的电去离子装置的控制方法。

附图说明

图1是表示能够应用本发明的电去离子装置的控制方法的超纯水制造装置的流程图。

图2是表示本发明的电去离子装置的控制方法中的电去离子装置的控制结构的概略图。

图3是表示本发明的电去离子装置的控制方法中使用的电去离子装置的概略图。

图4是表示本发明的电去离子装置的控制方法中使用的电去离子装置的通水状态的概略图。

图5是表示实施例1的电去离子装置的控制结构的概略图。

图6是表示实施例1中的从电去离子装置排出的浓缩水的每单位经过时间的电导率(mS/m)的变化的图。

图7是表示比较例1中的从电去离子装置排出的浓缩水的每单位经过时间的电导率(mS/m)的变化的图。

图8是表示比较例2中的从电去离子装置排出的浓缩水的每单位经过时间的电导率(mS/m)的变化的图。

图9是表示比较例3中的从电去离子装置排出的浓缩水的每单位经过时间的电导率(mS/m)的变化的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的电去离子装置的控制方法。需要说明的是，为了说明，使用一部分的电去离子装置包括在超纯水制造装置中的图进行说明，但本发明中的电去离子装置的控制方法并不限于该超纯水制造装置，能够用于医药、食品等各种领域。

(电去离子装置)

图1是表示能够实施根据本发明的一实施方式的电去离子装置1的控制方法的超纯水制造装置A的图。如图1所示，超纯水制造装置A由前处理装置2、包括电去离子装置1(图1中记作CDI)的一次纯水制造装置3、以及二次纯水制造装置(子系统)4这样的三段装置构成。在这种超纯水制造装置A的前处理装置2中，实施基于原水W的过滤、絮凝沉淀、微滤膜等的前处理，主要去除悬浊物质。

一次纯水制造装置3具有对前处理水(也称为供水，以下相同)W1进行处理的反渗透膜装置5、脱气膜装置6、紫外线氧化装置7、电去离子装置1以及对该电去离子装置1供给前处理水W1的供水泵8。该一次纯水制造装置3中，进行前处理水W1中的大部分的电解质、微粒、活菌等的去除并且分解有机物。

子系统4由储存一次纯水制造装置3中制造的脱盐水(在本实施方式中，电去离子装置1处于一次纯水制造装置3的末端，因此相当于一次纯水，以下相同)W2且配置于上述电去离子装置1的后段的作为储水槽的副槽11、对从该副槽11经由未图示的泵被输送的一次纯水W2进行处理的紫外线氧化装置12、非再生型混床式离子交换装置13以及作为膜过滤装置的超滤(UF)膜14构成，有时还根据需要设置RO膜分离装置等。在该子系统4中，通过紫外线氧化装置12将一次纯水W2中包含的微量的有机物(TOC成分)氧化分解，接着通过非再生型混床式离子交换装置13进行处理，从而通过离子交换去除残留的碳酸根离子、有机酸类、阴离子型物质、以及金属离子、阳离子型物质等。而且，用超滤(UF)膜14去除微粒从而形成超纯水W3，将其供给至用水点15，未使用的超纯水W3回流到副槽11。

在本实施方式中，如图2所示，在一次纯水制造装置3中具有用于控制对电去离子装置1供给的供水W1的流量的供水泵8，在与该供水泵8连通的电去离子装置1中具有直流电源器9，能够向配置于电去离子装置1的后段的作为储水槽的副槽11供给电去离子装置1的脱盐水W2。

另外，在电去离子装置1的浓缩水W5的流路25中设置有用于任意控制浓缩水W5的流量的控制阀26和流量计27。另外，在电去离子装置1的脱盐水W2的流路22中也设置有控制阀23和流量计24。

具有个人计算机等的控制装置28能够通过控制供水泵8来增减对电去离子装置1供给的供水W1的流量、以及通过控制控制阀23和控制阀26来任意地增减流路22和/或流路25的流量。另外，控制装置28能够分别发送流量计24以及流量计27的测量数据。此外，在副槽11中也可以设置测定储水量的水平开关21，也可以根据副槽11的储水量的测量数据对脱盐水W2的制造量进行控制。

此处，作为电去离子装置1，能够优选使用具有图3和图4所示的结构的装置。

在图3中，电去离子装置1在电极(阳极31、阴极32)之间交替地排列多个阴离子交换膜33以及阳离子交换膜34从而交替地形成浓缩室35和脱盐室36，在脱盐室36中，由离子交换树脂、离子交换纤维或接枝交换体等构成的离子交换体(阴离子交换体和阳离子交换体)混合或以多层状填充。另外，在浓缩室35和阳极室37以及阴极室38中也填充有离子交换体。

在该电去离子装置1中，设置有向脱盐室36流通供水W1并取出脱盐水W2的通水机构(未图示)和向浓缩室35流通被浓缩水W4的浓缩水通水机构(未图示)，在本实施方式中，从脱盐室36的靠近脱盐水W2的取出口的一侧向浓缩室35内导入被浓缩水W4，并且从脱盐室36的靠近供水W1的入口的一侧流出。即，成为从与脱盐室36中的供水W1的流通方向相反的方向将被浓缩水W4导入浓缩室35来喷出浓缩水W5的结构。需要说明的是，在本说明书中，为了便于说明，将通过反渗透膜装置5、脱气膜装置6以及紫外线氧化装置7处理前处理水W1而得到的电去离子装置1的供水也记载为供水W1。

作为向该浓缩室35导入的被浓缩水W4，能够使用向脱盐室36供给的供水W1，如图4所示，作为被浓缩水W4，优选使用从脱盐室36得到的脱盐水W2。

(电去离子装置的控制方法)

以下，说明本实施方式的电去离子装置1的控制方法。

本实施方式的电去离子装置1的控制方法将从电去离子装置1排出的浓缩水W5的流量保持恒定，并且阶段性地减少对电去离子装置1供给的供水W1的流量。通过该控制方法，防止浓缩水W5的电导率的升高，由此能够抑制水垢的产生。

如上所述，本实施方式的电去离子装置1的控制方法阶段性地减少对电去离子装置1供给的供水W1的流量。如图2所示，经由能够控制流量的供水泵8将供水W1向电去离子装置1供给，可以使用附属于供水泵8的泵逆变器(未图示)等阶段性地减少对该电去离子装置1供给的供水W1的流量。

在一实施方式的控制方法中，在每一阶段减少的供水W1的流量优选为电去离子装置1中的最大流量的10％以下的流量。另外，在每一阶段减少的供水W1的流量优选为电去离子装置1中的最大流量的1％以上的量。如果在每一阶段减少的供水W1的流量大于10％，则浓缩水W5的离子浓度增加，有可能产生水垢。作为供水W1的减少工序的更具体的例子，当电去离子装置1中的最大流量为5.0L/min时，能够阶段性地减少为4.5L/min、4.0L/min、3.5L/min、3.0L/min。需要说明的是，各阶段中的供水W1的流量的减少量并不一定需要恒定，可以使各阶段中的供水W1的减少量在上述范围内变动。另外，将供水W1的全部阶段中的流量的减少量合计的整体的供水W1的流量的减少量优选为供水W1开始减少前的流量的70％以下。

在一实施方式的控制方法中，阶段性地减少对电去离子装置1供给的供水W1的流量时的每一阶段的时间优选为1～10分钟。通过在上述范围内，具有能够抑制浓缩水W5的离子浓度的增加的效果。作为更具体的例子，如上所述，当将供水W1的流量阶段性地减少为5.0L/min、4.5L/min、4.0L/min、3.5L/min、3.0L/min时，例如，能够以5.0L/min保持10分钟，然后，在减少至4.5L/min的状态下保持10分钟，然后，在减少至4.0L/min的状态下保持10分钟，然后，在减少至3.5L/min的状态下保持10分钟，然后，在减少至3.0L/min的状态下保持10分钟。

在本实施方式的控制方法中，将从电去离子装置1排出的浓缩水W5的流量控制为保持恒定。例如，如图2所示，根据供水W1的水量的变化，通过控制装置28对控制阀23以及控制阀26进行控制，对电去离子装置1的脱盐水W2和浓缩水W5的流量进行控制，由此能够实现。即，使浓缩水W5的水量恒定，并调整脱盐水(一次纯水)W2的量以使回收率变化即可。此处，保持恒定是指从电去离子装置1排出的浓缩水W5的流量的变化处于90％～110％的范围。

另外，在一实施方式的控制方法中，对电去离子装置1的水回收量没有特别的限制，优选为50～99％。

在一实施方式的控制方法中，对电去离子装置1供给的供水W1的电导率没有特别的限制，优选为0.1～5mS/m。另外，对电去离子装置1供给的供水W1的电流效率优选为1～30％。

在一实施方式的控制方法中，可以通过PID(Proportional-Integral-Differential，比例积分微分)控制来阶段性地减少对电去离子装置1供给的供水W1的流量。例如，测定图2所示的副槽11的储水量、图5所示的脱盐水流路54中流动的脱盐水W2的流量，根据这些目标值，通过对图2的供水泵8、图5的供水泵55的输出进行PID控制，能够阶段性地减少对电去离子装置1供给的供水W1的流量。

实施例

以下，基于实施例更具体地说明本发明，但本发明并不限于下述实施例。

〔实施例1〕

使用图5所示的电去离子装置1的控制用的试验装置51进行实验。该试验装置51除了具有电去离子装置1以外，还具有供水流路52、浓缩水流路53以及脱盐水(一次纯水)流路54。而且，在供水流路52中，经由药液泵56A将用于控制对电去离子装置1供给的供水W1的流量的供水泵55和作为钙离子源的氯化钙溶液槽56连接，并且设置有电导率计57A。在浓缩水流路53中设置有用于将流量控制为任意的量的控制阀59B和流量计58B，还连接有电导率计57B。另外，在脱盐水流路54中设置有控制阀59A和流量计58A，并且连接有电阻率计60。需要说明的是，作为电去离子装置1，采用图3和图4所示的结构。

在上述试验装置51的运转中，使用控制阀59A和控制阀59B将从电去离子装置1排出的浓缩水W5的流量保持为恒定值(1.0L/min)，并且使用供水泵55阶段性地减少对电去离子装置1供给的供水W1的流量以使每10分钟达到5.0L/min、4.5L/min、4.0L/min、3.5L/min。使用电导率计57B测定该操作引起的浓缩水流路53中流动的浓缩水W5的电导率(mS/m)的随时间的变化。将结果示于图6。需要说明的是，从图中的经过时间0时刻起开始上述操作(图7～9也同样)。另外，试验中的电去离子装置1的电流值为4.0A，添加氯化钙浓度后的供水W1中的钙浓度为400μg/L(以CaCO₃计)，供水W1的电导率为0.10～0.12mS/m的范围内。

〔比较例1〕

使用与实施例1相同的试验装置51，进行比较例1的试验。在该试验装置51的运转中，使从电去离子装置1排出的浓缩水W5的流量从1.0L/min瞬间减少至0.7L/min时，对电去离子装置1供给的供水W1的流量也从5.0L/min瞬间减少至3.5L/min。使用电导率计57B测定该操作引起的浓缩水流路53中流动的浓缩水W5的电导率(mS/m)的随时间的变化。将结果示于图7。需要说明的是，其他条件与实施例1相同。

〔比较例2〕

使用与实施例1相同的试验装置51，进行比较例2的试验。在该试验装置51的运转中，将从电去离子装置1排出的浓缩水W5的流量保持为恒定值(1.0L/min)，并且使对电去离子装置1供给的供水W1的流量从5.0L/min瞬间减少至3.5L/min。使用电导率计57B测定该操作引起的浓缩水流路53中流动的浓缩水W5的电导率(mS/m)的随时间的变化。将结果示于图8。需要说明的是，其他条件与实施例1相同。

〔比较例3〕

使用与实施例1相同的试验装置51，进行比较例3的试验。在该试验装置51的运转中，阶段性地减少从电去离子装置1排出的浓缩水W5的流量以使每10分钟达到1L/min、0.9L/min、0.8L/min、0.7L/min。同样地，对电去离子装置1供给的供水W1的流量也阶段性地减少以使每10分钟达到5.0L/min、4.5L/min、4.0L/min、3.5L/min。使用电导率计57B测定该操作引起的浓缩水流路53中流动的浓缩水W5的电导率(mS/m)的随时间的变化。将结果示于图9。需要说明的是，其他条件与实施例1相同。

〔结果和考察〕

由图6～9可知，在实施例1中未观察到操作引起的浓缩水W5的电导率的增加，在比较例1～3中操作引起的浓缩水W5的电导率均升高。即，根据实施例1的电去离子装置1的控制方法，能够防止电导率的升高，由此能够抑制水垢的产生。另一方面，在比较例1～3的控制方法中，浓缩水W5的电导率升高，因此，有可能产生水垢。

以下说明的实施方式是为了方便理解本发明，并不用于限定本发明。因此，上述实施方式中公开的各要素的主旨还包含属于本发明的技术范围的所有设计改变、等效置换。

附图标记说明

A 超纯水制造装置

1 电去离子装置

2 前处理装置

3 一次纯水制造装置

4二次纯水制造装置(子系统)

5 反渗透膜装置

6 脱气膜装置

7 紫外线氧化装置

8 供水泵

9 直流电源器

11 副槽

12 紫外线氧化装置

13非再生型混床式离子交换装置

14超滤(UF)膜

15用水点

21水平开关(水位测量机构)

22 脱盐水的流路

23、26 控制阀

24、27 流量计

25 浓缩水的流路

28 控制装置

31阳极(电极)

32阴极(电极)

33 阴离子交换膜

34 阳离子交换膜

35 浓缩室

36 脱盐室

51 试验装置

52 供水流路

53 浓缩水流路

54 脱盐水流路

55 供水泵

56氯化钙溶液槽、56A药液泵

57A、57B电导率计

58A、58B流量计

59A、59B控制阀

60 电阻率计

W 原水

W1前处理水(供水)

W2一次纯水(脱盐水)

W3超纯水(二次纯水)

W4被浓缩水

W5浓缩水。

Claims (4)

1.一种电去离子装置的控制方法，其中，

将从所述电去离子装置排出的浓缩水的流量保持恒定，并且阶段性地减少对所述电去离子装置供给的供水的流量。

2.如权利要求1所述的电去离子装置的控制方法，其中，

在每一阶段减少的所述供水的流量为所述电去离子装置中的最大流量的10％以下的流量。

3.如权利要求1或2所述的电去离子装置的控制方法，其中，

阶段性地减少所述供水的流量时的每一阶段的时间为1～10分钟。

4.如权利要求1～3中任一项所述的电去离子装置的控制方法，其中，

通过PID控制来阶段性地减少对所述电去离子装置供给的供水的流量。