JP2001129554A

JP2001129554A - 脱イオン水製造方法及び装置

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Publication number: JP2001129554A
Application number: JP31206599A
Authority: JP
Inventors: Madoka Tanabe; 円田辺
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2001-05-15
Anticipated expiration: 2019-11-02
Also published as: JP4152544B2

Abstract

(57)【要約】【課題】濃縮室内や電極室内での硬度成分のスケール
析出を防止して、電気式脱イオン水製造装置の停止を伴
う酸洗浄の実施頻度を極力低減する脱イオン水製造方法
及び装置を提供すること。【解決手段】被処理水を逆浸透膜装置に通水して透過
水を得、更に、該透過水を電気式脱イオン水製造装置に
通水して脱イオン水を得る脱イオン水製造方法におい
て、前記被処理水又は前記逆浸透膜装置の透過水に酸性
液を添加して、前記電気式脱イオン水製造装置の脱塩室
流入水のｐＨを４．０〜５．５の範囲にする脱イオン水
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、濃縮室内や電極室
内での硬度成分のスケール析出を防止して、脱イオン性
能を維持する電気式脱イオン水製造装置を有する脱イオ
ン水製造方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、脱イオン水を製造するには、イオ
ン交換樹脂が利用されている。このイオン交換樹脂は、
通常薬剤による再生を必要とする。このため、該イオン
交換樹脂を利用した脱イオンと電気透析作用を組合せ、
薬剤による再生が不要で、高度な脱イオン水を得る電気
式脱イオン水製造装置が知られている。

【０００３】該電気式脱イオン水製造装置は、例えば、
基本的にはカチオン交換膜とアニオン交換膜で形成され
る隙間に、イオン交換体を充填して脱塩室とし、当該イ
オン交換体に被処理水を通過させると共に、前記両イオ
ン交換膜を介して直流電流を作用させて、両イオン交換
膜の外側に流れている濃縮水中に被処理水中のイオンを
電気的に排除しながら脱イオン水を製造するものであ
る。このため、濃縮水中にはイオンが濃縮されることと
なる。

【０００４】この濃縮水は装置外へ排出されるが、電気
式脱イオン水製造装置の水利用率（回収率）を向上させ
るため捨てずに再利用している。すなわち、被処理水を
濃縮水とし、該濃縮水を循環使用し、その一部を装置外
へ排出することにより水利用率の向上と適度な濃縮水の
イオン濃度の維持を図っている。このように、濃縮水を
循環する方法は濃縮水中のイオン濃度が上昇するため濃
縮水の電気伝導率が上昇する。このため、電気が流れ易
く、当該装置に流れる電流量が多くなる。従って、イオ
ン除去率も向上する。また、該装置に印加する電圧を低
くできるため消費電力が少なくなるなどの効果がある。

【０００５】しかし、その反面、濃縮水中に当初は微量
に存在するＣａ、Ｍｇなどの硬度成分も、長期間の循環
使用により濃縮されて濃縮室内や電極室内にスケールと
して析出しやすくなる。濃縮室内や電極室内にスケール
が発生すると、その部分での電気抵抗が上昇し、電流が
流れにくくなる。すなわち、スケール発生が無い場合と
同一の電流値を流すためには電圧を上昇させる必要があ
り、消費電力が増加する。また、スケール付着量が更に
増加すると電圧が更に上昇し、装置の最大電圧値を越え
た場合は電流値が低下することとなる。この場合、イオ
ン除去に必要な電流値が流せなくなり、処理水質の低下
を招く。

【０００６】また、濃縮室内や電極室内にスケールが析
出すると濃縮室や電極室の通水圧力損失は増大する。こ
の場合、各室を流れる濃縮水や電極水の流量は低下し、
脱塩室から移動してくる硬度成分濃度がますます高ま
り、各室内のスケールの発生は加速する。このような硬
度成分のスケール生成による電気式脱イオン水製造装置
の障害は、上記の如く、極微量の硬度成分の流入によっ
ても発生する。このため、電気式脱イオン水製造装置を
回復させるためには運転を停止して生成したスケールを
酸により溶解させる酸洗浄を行う必要がある。酸洗浄の
実施に伴う装置の運転停止は、処理水である脱イオン水
の供給を停止させるため、その実施頻度はできる限り減
らす必要がある。

【０００７】従来、濃縮水中に硬度成分が濃縮すること
を防止する方法としては、（１）逆浸透膜装置の透過水
（電気式脱イオン水製造装置の被処理水）を軟化処理す
る方法、（２）濃縮水の排出量を多くし、濃縮水中への
硬度成分の濃縮を少なくする方法、（３）濃縮室に循環
される濃縮水に酸を添加し、濃縮水の硬度成分溶解力を
高めて硬度成分のスケール析出を防止する方法（特開平
11-165177 号公報) 、（４）濃縮室に循環される濃縮水
にスケール発生防止剤を添加し、濃縮室内に硬度成分の
スケール析出を防止する方法（特開平11-216340 号公
報) などが挙げられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（１）の方法は、硬水軟化処理用のカチオン交換樹脂の
再生のため薬品再生設備を必要とし、また、定期的な樹
脂交換のためコスト高となるばかりか、電気式脱イオン
水製造装置を用いた脱イオン水製造装置の特徴である省
排液、省廃棄物といった効果を滅却してしまい適当では
ない。また、上記（２）の方法は、被処理水の硬度成分
濃度が比較的高い場合には効果がないという問題があ
る。また、上記（３）及び（４）の方法はそれなりの効
果を奏するものの、未だ十分なスケール析出防止効果が
得られていない。例を挙げれば、工業用水等の硬度成分
濃度が比較的高く、上記の対策を講じない場合は１か月
に一度の酸洗浄を要していた装置に、上記（３）の対策
を講じても３か月に一度といった高頻度で酸洗浄を必要
とする。

【０００９】従って、本発明の目的は、濃縮室内や電極
室内での硬度成分のスケール析出を防止して、電気式脱
イオン水製造装置の停止を伴う酸洗浄の実施頻度を極力
低減する脱イオン水製造方法及び装置を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者は鋭意検討を行った結果、(1) 従来、濃縮室に循
環される濃縮水に酸を添加する方法では、濃縮室内にお
いて、流体本体のｐＨは硬度成分のスケール析出を抑制
できる程度には低下しているものの、スケールが析出し
易いアニオン膜面上近傍に存在する流体の流れの無い液
境膜では所望のｐＨの低下が得られていないこと、(2)
液境膜のｐＨを下げるには脱塩室からアニオン膜を介し
て濃縮室内を流れる濃縮水中に強酸イオンを移動させれ
ばよいこと、等を見出し、本発明を完成するに至った。

【００１１】すなわち、本発明（１）は、被処理水を逆
浸透膜装置に通水して透過水を得、更に、該透過水を電
気式脱イオン水製造装置に通水して脱イオン水を得る脱
イオン水製造方法において、前記被処理水又は前記逆浸
透膜装置の透過水に酸性液を添加して、前記電気式脱イ
オン水製造装置の脱塩室流入水のｐＨを４．０〜５．５
の範囲にすることを特徴とする脱イオン水製造方法を提
供するものである。かかる構成を採ることにより、脱塩
室流入水に存在する強酸イオンが電気的にアニオン交換
膜を介して濃縮室を流れる濃縮水中に移動され、アニオ
ン膜面上近傍に存在する液境膜のｐＨを確実に低下さ
せ、硬度成分によるスケールの析出を抑制する。このた
め、当該電気式脱イオン水製造装置においては、スケー
ルの発生による電気式脱イオン水製造装置の停止を伴う
酸洗浄の実施頻度を極力低減することができる。また、
酸性液を被処理水に添加すれば、逆浸透膜装置にｐＨの
低い被処理水が流入するため、逆浸透膜装置の透過膜面
上のスケール析出を防止することができる。

【００１２】また、本発明（２）は、被処理水を逆浸透
膜装置に通水して透過水を得、更に、該透過水を電気式
脱イオン水製造装置に通水して脱イオン水を得る脱イオ
ン水製造方法において、前記電気式脱イオン水製造装置
の濃縮室に供給される濃縮水又は電極室に供給される電
極水に酸性液又は酸性液とスケール発生防止剤の双方を
添加すると共に、前記酸性液が添加され濃縮室から排出
された濃縮水又は電極室から排出された電極水の少なく
とも一部を被処理水に返送して、前記電気式脱イオン水
製造装置の脱塩室流入水のｐＨを４．０〜５．５の範囲
にすることを特徴とする脱イオン水製造方法を提供する
ものである。かかる構成を採ることにより、前記発明と
同様の効果を奏する他、(I) 液境膜と共に、濃縮水の流
体本体のｐＨも低くなり、スケール析出防止効果がより
高まる。更に、(II)濃縮室内や電極室内の濃縮水や電極
水の流れを一方向（１パス）とすれば、硬度成分の蓄積
を防止できるから更にスケール析出防止効果が高まる。
また、(III) 酸性液の添加と共に、スケール発生防止剤
の添加を併用すれば、スケール発生防止剤は、例えば、
シリカと硬度成分が複合した形態のスケールをミセル形
成による荷電反発などにより分散させたり、あるいはキ
レート化により安定化させる。したがって、濃縮水が高
濃度に濃縮されても濃縮室内や電極室内でのケイ酸カル
シウムなどのスケールの発生を防止することができるか
らなお一層のスケール析出防止効果が高まる。

【００１３】また、本発明（３）は、被処理水を濃縮水
回収用逆浸透膜モジュールを備える逆浸透膜装置に通水
して透過水を得、更に、該透過水を電気式脱イオン水製
造装置に通水して脱イオン水を得る脱イオン水製造方法
において、前記電気式脱イオン水製造装置の濃縮室に供
給される濃縮水又は電極室に供給される電極水に酸性液
又は酸性液とスケール発生防止剤の双方を添加し、前記
酸性液が添加され濃縮室から排出された濃縮水又は電極
室から排出された電極水の少なくとも一部を前記濃縮水
回収用逆浸透膜モジュールの被処理水に返送すると共
に、前記濃縮水回収用逆浸透膜モジュールの透過水を前
記逆浸透膜装置の透過水と合流せしめて、前記電気式脱
イオン水製造装置の脱塩室流入水のｐＨを４．０〜５．
５の範囲にすることを特徴とする脱イオン水製造方法を
提供するものである。かかる構成を採ることにより、前
記発明（１）と同様の効果を奏する他、水利用率の向上
を目的とする濃縮水回収用逆浸透膜モジュールを備える
逆浸透膜装置を設置した場合、従来、濃縮水回収用逆浸
透膜モジュールの処理水（逆浸透膜装置の透過水）に酸
を添加して該処理水の透過性を高めていたものを、酸を
別途に添加することなく、強酸イオンを含む濃縮室排水
などが利用でき都合がよい。更に、前記発明（２）の
(I) 、(II)及び(III) の効果をも奏することができる。

【００１４】また、本発明（４）は、被処理水を脱炭酸
装置に通水して脱炭酸水を得、次いで、該脱炭酸水を逆
浸透膜装置に通水して透過水を得、更に、該透過水を電
気式脱イオン水製造装置に通水して脱イオン水を得る脱
イオン水製造方法において、前記電気式脱イオン水製造
装置の濃縮室に供給される濃縮水又は電極室に供給され
る電極水に酸性液又は酸性液とスケール発生防止剤の双
方を添加すると共に、前記酸性液が添加され濃縮室から
排出された濃縮水又は電極室から排出された電極水の少
なくとも一部を被処理水に返送して、前記電気式脱イオ
ン水製造装置の脱塩室流入水のｐＨを４．０〜５．５の
範囲にすることを特徴とする脱イオン水製造方法を提供
するものである。かかる構成を採ることにより、脱炭酸
装置にｐＨの低い被処理水を供給できるため炭酸イオン
の除去効率が向上する。また、前記発明（２）の(I) 、
(II)及び(III) の効果をも奏することができる。

【００１５】また、本発明（５）は、被処理水を脱炭酸
装置に通水して脱炭酸水を得、次いで、該脱炭酸水を濃
縮水回収用逆浸透膜モジュールを備える逆浸透膜装置に
通水して透過水を得、更に、該透過水を電気式脱イオン
水製造装置に通水して脱イオン水を得る脱イオン水製造
方法において、前記電気式脱イオン水製造装置の濃縮室
に供給される濃縮水又は電極室に供給される電極水に酸
性液又は酸性液とスケール発生防止剤の双方を添加し、
前記酸性液が添加され濃縮室から排出された濃縮水又は
電極室から排出された電極水の少なくとも一部を被処理
水に返送し、且つ前記濃縮水回収用逆浸透膜モジュール
の透過水の少なくとも一部を被処理水に返送して、前記
電気式脱イオン水製造装置の脱塩室流入水のｐＨを４．
０〜５．５の範囲にすることを特徴とする脱イオン水製
造方法を提供するものである。かかる構成を採ることに
より、脱炭酸装置にｐＨの低い被処理水を供給できるた
め炭酸イオンの除去効率が向上し、また、水利用率の向
上を目的とする濃縮水回収用逆浸透膜モジュールを備え
る逆浸透膜装置を設置できる。

【００１６】また、本発明（６）は、被処理液供給管を
備える脱炭酸塔と、逆浸透膜装置と、電気式脱イオン水
製造装置とをこの順で接続し、前記電気式脱イオン水製
造装置の濃縮水又は電極水流入配管に酸性液供給管が接
続されると共に、濃縮水又は電極水流出配管と前記被処
理液供給管が接続されているか、あるいは前記濃縮水又
は電極水循環配管に酸性液供給配管が接続されると共
に、前記濃縮水又は電極水循環配管と前記被処理液供給
管が接続されていることを特徴とする脱イオン水製造装
置を提供するものである。ここにおいて、濃縮水又は電
極水流入配管及び濃縮水又は電極水流出配管を備える電
気式脱イオン水製造装置は、濃縮水又は電極水の流れが
一方向（１パス）の非循環の場合をいい、濃縮水又は電
極水循環配管を備える電気式脱イオン水製造装置は、濃
縮水又は電極水の流れが循環の場合を言う。かかる構成
を採ることにより、前記発明（４）及び発明（５）を実
施することができる。

【００１７】〔発明の詳細な説明〕本発明において、被処理水として
は、特に制限されないが、市水、工業用水、あるいは半
導体ウェハーを超純水で洗浄した際に排出される洗浄排
水等が挙げられる。また、該被処理水に含まれるＣａ、
Ｍｇなどの硬度成分量およびシリカの量は、通常、硬度
成分で３０〜１５０mgCaCO₃/L およびシリカで５〜８０
mgSiO₂/L程度である。本発明においては、特に、硬度成
分およびシリカを多く含有する水を被処理水とする場合
に有効である。また、被処理水のｐＨ値は通常、５〜７
の範囲である。

【００１８】逆浸透膜装置は、被処理水中に存在するマ
グネシウムやカルシウムの硬度成分が後段の電気式脱イ
オン水製造装置の濃縮室側のイオン交換膜に析出するこ
とを防止するために設置される。また、逆浸透膜装置は
被処理水中に存在する硬度成分以外のイオン成分やシリ
カ等も除去することができる。逆浸透膜装置としては、
公知のものが使用でき、また、逆浸透膜としては、ポリ
アミド系、酢酸セルロース系等が挙げられる。

【００１９】電気式脱イオン水製造装置（以下、ＥＤＩ
装置ともいう）は、カチオン交換膜とアニオン交換膜で
形成される隙間に、通常アニオン交換体とカチオン交換
体の混合イオン交換体又は実質的にアニオン交換体のみ
からなるイオン交換体を充填して脱塩室とし、当該イオ
ン交換体に逆浸透膜装置の透過水を通過させるととも
に、前記両イオン交換膜を介して透過水の流れに対して
直角方向に直流電流を作用させて、両イオン交換膜の外
側に流れている濃縮水中に透過水中のイオンを電気的に
排除しながら脱イオン水を得るものである。

【００２０】ＥＤＩ装置の具体例としては、スパイラル
型、同心円型及び平板積層型のものが挙げられる。スパ
イラル型電気式脱イオン水製造装置は、例えば、中心電
極周りに陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を螺旋断面が
形成されるように巻回し、脱塩室と濃縮室をその螺旋巻
に沿って包囲し、この巻回された膜の外側に電極を配置
した構成のものが例示される（例えば、特開平６−７６
４５号公報）。同心円型電気式脱イオン水製造装置は、
例えば、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を支持させた
径の異なる複数の筒状の枠体を同心円状に配置し、外側
の枠体の外周囲と内側の枠体の内周囲にそれぞれ電極を
配置し、前記枠体間に形成される空間を交互に脱塩室と
濃縮室とに区画すると共に、最も外側に位置する区画及
び最も内側に位置する区画を濃縮室とし、脱塩室にはイ
オン交換体を充填した構成のものが例示される（例え
ば、特開平９−２８５７９０号公報）。平板積層型電気
式脱イオン水製造装置は、最も汎用される型であり、例
えば、平板状の脱塩室、濃縮室、陽イオン交換膜及び陰
イオン交換膜を並列に並べて複数配置し、その両端に陽
極室と陰極室を配置した構成のものが例示される。

【００２１】脱炭酸装置は、被処理水中の炭酸などの溶
存ガス成分、特に、炭酸を除去するために設置されるも
ので、例えば、気液接触を利用した脱炭酸塔、真空脱気
を利用した真空脱気塔及び多孔質の脱気膜を用いた脱気
膜モジュールなどが例示される。このうち、多孔質の脱
気膜を用いた脱気膜モジュールが特に効果が顕著に表れ
る点で好適である。

【００２２】本発明において、酸性液としては、特に制
限されないが、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸などの無機の
強酸が挙げられ、このうち、硫酸が好ましい。塩酸を使
用すると、濃縮水中の塩素イオンが増加し、この濃縮水
の一部が電極室に供給されることから電極室内での電気
分解反応により次亜塩素酸や塩素ガスが発生し、当該装
置のイオン交換膜やイオン交換樹脂を損傷する可能性が
生じるため好ましくない。

【００２３】本発明において、スケール発生防止剤とし
ては、ケイ酸カルシウムなどのスケールを分散、安定化
などにより濃縮室内及び電極室内での発生、析出を抑制
または防止するものであれば特に制限されないが、例え
ば、アクリル酸系（共）重合体、マレイン酸系（共）重
合体、スルホン酸系（共）重合体、イタコン酸系（共）
重合体などの有機高分子化合物；オルトリン酸、２−ヒ
ドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、ホスホノ
ブタントリカルボン酸又はこれらの塩などの有機又は無
機リン化合物；エチレンジアミン、ジエチレントリアミ
ンなどのアミン系重合体又はニトリロ三酢酸、エチレン
ジアミン四酢酸塩、ジエチレントリアミン五酸などのア
ミノカルボン酸系共重合体又はグルコン酸、クエン酸、
シュウ酸、ギ酸、酒石酸、フィチン酸、コハク酸、乳酸
などのキレート剤が挙げられる。また、これらスケール
発生防止剤は１種以上使用することができる。

【００２４】濃縮水又は電極水へのスケール発生防止剤
の添加方法は、連続添加方法又は間欠添加方法のいずれ
でもよく、また、原液のまま添加しても、必要であれば
水で希釈した希釈水として添加してもよい。当該方法に
より濃縮水中のスケール発生防止剤の濃度は、0.01〜1,
000mg/L の範囲、好ましくは、1 〜100mg/L の範囲に維
持される。したがって、濃縮水のブローによりスケール
発生防止剤の量が目減りする分は適宜、上記範囲となる
ように添加すればよい。スケール防止剤の濃度が0.01mg
/L未満ではスケール発生を防止する効果が低くなり、1,
000mg/L を越えては処理コストが上昇する他、スケール
防止剤そのものが析出したりするので好ましくない。

【００２５】次に、本発明の実施の形態における脱イオ
ン水製造装置について、図面を参照して説明する。図１
は、本発明の第１の実施の形態における脱イオン水製造
装置の構成を示すブロック図である。図１中、脱イオン
水製造装置１０ａは逆浸透膜装置１と、ＥＤＩ装置２を
接続配管４で接続したものであり、逆浸透膜装置１の上
流側に被処理水供給配管３が接続され、ＥＤＩ装置２の
下流側には電極水排出管７と、脱イオン水流出管５がそ
れぞれ接続されている。ＥＤＩ装置２の濃縮水系は濃縮
水が循環配管６により循環使用され、循環濃縮水の一部
が電極水として電極室に流れるようになっている。ま
た、接続配管４には酸性液供給配管８ａが接続されてい
る。ＥＤＩ装置２は、図では省略するイオン交換樹脂、
イオン交換繊維等のイオン交換体が充填された脱塩室
と、この脱塩室とイオン交換膜を介して仕切られた濃縮
室と、これら脱塩室及び濃縮室に電圧を印加する一対の
電極を有している。

【００２６】第１の実施の形態例において、被処理水は
被処理水供給配管３により逆浸透膜装置１に供給され
る。被処理水は逆浸透膜装置１で被処理水中に存在する
マグネシウムやカルシウムの硬度成分及び硬度成分以外
のイオン成分やシリカ等が除去され透過水として流出さ
れる。この透過水は通常ｐＨ値が５．５〜７．５で、多
くは６付近の値を示す。この値は主に炭酸水素イオンと
アルカリ金属イオンのリーク量により決まる。この透過
水は酸性液供給管８ａから供給された酸性液と合流して
ＥＤＩ装置２に供給される。酸性液の添加はＥＤＩ装置
２の脱塩室流入水のｐＨが４．０〜５．５となるように
調整して添加される。ＥＤＩ装置２では、脱塩室に上記
透過水を、また、濃縮室に濃縮水を流通することで、強
酸イオンを含む塩類をイオン交換膜を介し濃縮室を流れ
る濃縮水中に移動させる。これによって、塩類が除去さ
れた脱イオン水を得ると供に、塩類が濃縮された濃縮水
を濃縮室に得ることができる。従って、脱塩室から脱イ
オン水が流出され、濃縮室から濃縮水が排出され、この
濃縮水は循環配管６により循環使用される。また、一対
の電極を収納する電極室にも濃縮水の一部を電極水とし
て流通させる。従って、該電極室からは電極水が排出さ
れる。図１において、濃縮水の流通系は、上記形態の
他、一方向性の非循環の形態であってもよい。

【００２７】第１の実施の形態によれば、逆浸透膜装置
１の透過水へ酸性液を注入するため、ＥＤＩ装置２の脱
塩室流入水は酸性側に調整される。このため、脱塩室流
入水に存在する強酸イオンが電気的にアニオン交換膜を
介して濃縮室を流れる濃縮水中に移動され、アニオン膜
面上近傍に存在する液境膜のｐＨを確実に低下させ、当
該部分での硬度成分の溶解力が向上してスケールの析出
を防止する。このため、当該ＥＤＩ装置２においては、
スケールの発生によるＥＤＩ装置２の停止を伴う酸洗浄
の実施頻度を極力低減することができる。

【００２８】図２は、本発明の第２の実施の形態におけ
る脱イオン水製造装置の構成を示すブロック図である。
図２中、図１と同一構成要素には同一符号を付してその
説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。すなわ
ち、図２の脱イオン水製造装置１０ｂの図１と異なる点
は、酸性液供給配管８ｂを被処理水供給配管３に接続し
て、酸性液を被処理水に添加したことにある。第２の実
施の形態例によれば、第１の実施の形態例と同様の効果
を奏する他、逆浸透膜装置１にｐＨの低い被処理水が流
入するため、逆浸透膜装置１の透過膜面上のスケール析
出を防止することができる。

【００２９】図３は、本発明の第３の実施の形態におけ
る脱イオン水製造装置の構成を示すブロック図である。
図３中、図１と同一構成要素には同一符号を付してその
説明を省略して異なる点についてのみ説明する。すなわ
ち、図３中、図１と異なる点は、脱イオン水製造装置１
０ｃではＥＤＩ装置２の濃縮室及び電極室の濃縮水（電
極水）流入配管６１と接続配管４を接続し、濃縮室及び
電極室の濃縮水（電極水）流出配管６２と被処理水流入
配管３を戻り配管９ｃで接続したこと、濃縮水（電極
水）流入配管６１に酸性液供給配管８ｃを接続したこと
である。なお、脱イオン水製造装置１０ｃは更に、スケ
ール発生防止剤供給配管２１ａを配管６１に接続させて
もよい。すなわち、酸性液が添加された濃縮水及び電極
水は濃縮室内及び電極室内をそれぞれ一方向性で流通
し、流体本体のｐＨを下げつつ、少なくともその一部が
被処理水側に戻される。従って、被処理水は酸性液が添
加され、以降の脱イオン水を得る方法は第１の実施の形
態例と同様となる。

【００３０】第３の実施の形態例によれば、ＥＤＩ装置
２の脱塩室流入水に含まれる強酸イオンが電気的にアニ
オン交換膜を介して濃縮室を流れる濃縮水中に移動さ
れ、アニオン膜面上近傍に存在する液境膜のｐＨを確実
に低下させ、硬度成分によるスケールの析出を抑制す
る。また、液境膜と共に、濃縮水の流体本体のｐＨも低
くなり、スケール析出防止効果が高まる。更に、濃縮室
内や電極室内の濃縮水や電極水の流れが一方向性である
ため、硬度成分の蓄積を防止できるから更にスケール析
出防止効果が高まる。また、酸性液の添加と共に、スケ
ール発生防止剤の添加を併用すれば、なお更にスケール
析出防止効果を高めることができる。

【００３１】図４は、本発明の第４の実施の形態におけ
る脱イオン水製造装置の構成を示すブロック図である。
図４中、図３と同一構成要素には同一符号を付してその
説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。すなわ
ち、図４の脱イオン水製造装置１０ｄの図３と異なる点
は、濃縮室（電極室）流入配管６１と濃縮室（電極室）
流出配管を接続して循環配管６を形成させ、循環配管６
と、被処理水供給配管３を戻り配管９ｄで接続したとこ
ろにある。第４の実施の形態例によれば、濃縮室内及び
電極室内にスケールが析出し難いため、濃縮水や電極水
を循環させることができ、水の利用率が高まる。

【００３２】図５は、本発明の第５の実施の形態におけ
る脱イオン水製造装置の構成を示すブロック図である。
図５中、図３と同一構成要素には同一符号を付してその
説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。すなわ
ち、図５の脱イオン水製造装置１０ｅの図３と異なる点
は、脱イオン水製造装置１０ｅで用いる逆浸透膜装置１
５は２台の逆浸透膜装置を使用するものであり、前段の
逆浸透膜装置１の濃縮室側と後段の逆浸透膜モジュール
（濃縮水回収用）１１の被処理水流入側を配管１２で接
続し、濃縮水回収用逆浸透膜モジュール１１の透過水側
と配管４を配管１３で接続し、且つ、濃縮室と電極室の
濃縮水（電極水）流出配管６２に連接する戻り配管９ｅ
と配管１２を接続したところにある。従って、逆浸透膜
装置１の濃縮水は酸性液が添加されたＥＤＩ装置２の濃
縮水（電極水）と合流して濃縮水回収用逆浸透膜モジュ
ール１１で処理され、濃縮水回収用逆浸透膜モジュール
１１の透過水は逆浸透膜装置１の透過水と合流してＥＤ
Ｉ装置２に供給される。以降、脱イオン水を製造する方
法は第１の実施の形態と同様となる。なお、図５におい
て、濃縮水（電極水）の流通系は、上記形態の他、濃縮
水（電極水）流入配管６１と濃縮水（電極水）流出配管
６２とを接続して、濃縮水が循環使用される形態であっ
てもよい。

【００３３】第５の実施の形態例によれば、ＥＤＩ装置
２におけるスケール発生防止効果は図３におけるＥＤＩ
装置の場合と同様の効果を奏する他、水利用率の向上を
目的とする濃縮水回収用逆浸透膜モジュールを備える逆
浸透膜装置を設置した場合、従来、濃縮水回収用逆浸透
膜モジュールの処理水（逆浸透膜装置の透過水）に酸を
添加して該処理水の透過性を高めていたものを、酸を別
途に添加することなく、強酸イオンを含む濃縮室排水な
どが利用でき都合がよい。

【００３４】図６は、本発明の第６の実施の形態におけ
る脱イオン水製造装置の構成を示すブロック図である。
図６中、図３と同一構成要素には同一符号を付してその
説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。すなわ
ち、図６の脱イオン水製造装置１０ｆと図３の異なる点
は、脱イオン水製造装置１０ｆでは、逆浸透膜装置１の
前段に脱気膜モジュール２０を配置し、脱気膜モジュー
ル２０と逆浸透膜装置１を配管３１で接続したところに
ある。すなわち、酸性液が添加された濃縮水及び電極水
は濃縮室内及び電極室内をそれぞれ一方向性で流通し、
流体本体のｐＨを下げつつ、少なくともその一部が被処
理水側に戻される。従って、被処理水は酸性液が添加さ
れたと同様となり、脱気膜モジュール２０で脱炭酸処理
が効率的に行われ、脱気膜モジュール２０から得られる
脱炭酸水が逆浸透膜装置１に供給され、以降の脱イオン
水を得る方法は第１の実施の形態例と同様となる。図６
において、濃縮水（電極水）の流通系は、上記形態の
他、濃縮水（電極水）流入配管６１と濃縮水（電極水）
流出配管６２とを接続して、濃縮水が循環使用される形
態であってもよい。第６の実施の形態例によれば、第３
の実施の形態例と同様の効果を奏する他、脱炭酸装置に
ｐＨの低い被処理水を供給できるため炭酸イオンの除去
効率が向上する。

【００３５】図７は、本発明の第７の実施の形態におけ
る脱イオン水製造装置の構成を示すブロック図である。
図７中、図６と同一構成要素には同一符号を付してその
説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。すなわ
ち、図７の脱イオン水製造装置１０ｇの図６と異なる点
は、脱イオン水製造装置１０ｇで用いる逆浸透膜装置１
５は２台の逆浸透膜装置を使用するものであり、前段の
逆浸透膜装置１の濃縮室側と後段の逆浸透膜モジュール
（濃縮水回収用）１１の被処理水流入側を配管１２で接
続し、濃縮水回収用逆浸透膜モジュール１１の透過水側
と被処理水供給管３を戻り配管１３ｇで接続したところ
にある。図７において、濃縮水（電極水）の流通系は、
上記形態の他、濃縮水（電極水）流入配管６１と濃縮水
（電極水）流出配管６２とを接続して、濃縮水が循環使
用される形態であってもよい。第７の実施の形態例によ
れば、第６の実施の形態例と同様の効果を奏する他、水
利用率の向上を目的とする濃縮水回収用逆浸透膜モジュ
ールを備える逆浸透膜装置も設置できる。

【００３６】本発明において、濃縮水へ酸性液を添加す
る場合、その添加場所としては、特に制限されず、濃縮
水ラインの配管内への注入、濃縮水をいったん貯蔵する
濃縮水貯蔵槽への添加などが挙げられる。また、被処理
水又は濃縮水への酸性液の添加方法は、連続添加方法又
は間欠添加方法のいずれでもよい。当該方法により調整
された被処理水又は濃縮水のｐＨ値は、ＥＤＩ装置の脱
塩室流入水のｐＨ値が４．０〜５．５の範囲となるよう
に添加するのが好ましい。ＥＤＩ装置の脱塩室流入水の
ｐＨ値を４．０未満のように余り低くするとＥＤＩ装置
へのイオン負荷が過大となり、所定の処理水純度が得ら
れなくなる恐れがあり、ｐＨ値が５．５以上になるとス
ケール発生防止効果が薄れる。

【００３７】

【実施例】次に、実施例を挙げて、本発明を更に具体的
に説明する。実施例１下記仕様の脱イオン水製造装置を使用し、図１に示す配
置構成とした装置を用いて、処理実験を行った。被処理
水は、水道水を活性炭吸着塔に通水した後の水に炭酸カ
ルシウム溶液を混合して、Ｃａ濃度を１００mgCaCO₃/L
に調整したｐＨ６．２の水を用いた。また、酸性液は硫
酸を用い、被処理水に注入して、ＥＤＩ装置の脱塩室流
入水のｐＨ値を４．５となるように調整して運転した。
評価は２０日間経過後の処理水の電気伝導率を測定し、
ＥＤＩの濃縮室及び電極室内のスケール付着を目視観察
することにより行った。結果を表１に示す。

【００３８】（ＥＤＩ装置）・処理水量３．０m³/h、濃縮水量０．５m³/h、電極水量０．１m³/h ・印加電圧：２００Ｖ・使用イオン交換体：カチオン交換樹脂アンバーライトＩＲ１２０Ｂアニオン交換樹脂アンバーライトＩＲＡ４００（いずれもロームアンドハース社製）カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合比１：２（容積比）・使用イオン交換膜：カチオン交換膜ＣＭＨ、アニオン交換膜ＡＭＨ（いずれもトクヤマ社製）

【００３９】（逆浸透膜装置）・逆浸透膜装置；ＥＳ−１５Ｄ８×３本並列配置（日東
電工社製）・供給水；７．２m³/h、透過水量；３．６m³/h、濃縮水
量；３．６m³/h

【００４０】実施例２図３に示す配置構成とした装置を用いる以外は、実施例
１と同様の方法で処理実験を行った（但し、スケール発
生防止剤は無添加）。また、評価は（２８）日間経過後
の処理水の電気伝導率を測定し、ＥＤＩの濃縮室及び電
極室内のスケール付着を目視観察することにより行っ
た。結果を表１に示す。

【００４１】実施例３下記の脱炭酸装置を使用し、図６に示す配置構成とした
装置を用いる以外は、実施例１と同様の方法で処理実験
を行った（但し、スケール発生防止剤は無添加）。ま
た、評価は２８日間経過後の処理水の電気伝導率を測定
し、ＥＤＩの濃縮室及び電極室内のスケール付着を目視
観察することにより行った。結果を表１に示す。（脱炭酸装置）・脱炭酸装置；膜脱気モジュール・脱気膜；疎水性ポリプロピレン膜、４×２８型（セル
ガード社製）

【００４２】比較例１図２の装置を用い、酸性液を注入することなく処理を行
った以外は、実施例１と同様の方法で行った。結果を表
１に示す。なお、表１中、「濃縮室内及び電極室内の状
態」欄の「無し」はスケール析出が認められない状態を
示し、「有り」はスケール析出が有り、一部の流路が閉
塞されている状態を示す。また、脱イオン水抵抗率の単
位は「 MΩ・cm」である。

【００４３】

【表１】

【００４４】表１より、実施例１〜３は、スケールの析
出が全く見られず、処理水質の低下もなかった。また、
比較例１において、濃縮室及び電極室内に観察された白
色のスケールは分析の結果、炭酸カルシウムと判明し
た。このように、濃縮室内に炭酸カルシウムのスケール
が発生すると、その部分の電気抵抗が大きくなり電流が
流れ難くなる。従って、ＥＤＩ装置のイオン交換体に吸
着した不純物イオンが再生され難くなり、その結果、当
該ＥＤＩ装置の脱イオン性能が低下し、回復のための酸
洗浄が必要となる。

【００４５】

【発明の効果】本発明（１）によれば、脱塩室流入水に
存在する強酸イオンが電気的にアニオン交換膜を介して
濃縮室を流れる濃縮水中に移動され、アニオン膜面上近
傍に存在する液境膜のｐＨを確実に低下させ、硬度成分
によるスケールの析出を抑制する。このため、当該電気
式脱イオン水製造装置においては、スケールの発生によ
る電気式脱イオン水製造装置の停止を伴う酸洗浄の実施
頻度を極力低減することができる。また、酸性液を被処
理水に添加すれば、逆浸透膜装置にｐＨの低い被処理水
が流入するため、逆浸透膜装置の透過膜面上のスケール
析出を防止することができる。

【００４６】本発明（２）によれば、前記発明と同様の
効果を奏する他、(I) 液境膜と共に、濃縮水の流体本体
のｐＨも低くなり、スケール析出防止効果がより高ま
る。更に、(II)濃縮室内や電極室内の濃縮水や電極水の
流れを一方向（１パス）とすれば、硬度成分の蓄積を防
止できるから更にスケール析出防止効果が高まる。ま
た、(III) 酸性液の添加と共に、スケール発生防止剤の
添加を併用すれば、スケール発生防止剤は、例えば、シ
リカと硬度成分が複合した形態のスケールをミセル形成
による荷電反発などにより分散させたり、あるいはキレ
ート化により安定化させる。したがって、濃縮水が高濃
度に濃縮されても濃縮室内や電極室内でのケイ酸カルシ
ウムなどのスケールの発生を防止することができるから
なお一層のスケール析出防止効果が高まる。

【００４７】本発明（３）によれば、前記発明（１）と
同様の効果を奏する他、水利用率の向上を目的とする濃
縮水回収用逆浸透膜モジュールを備える逆浸透膜装置を
設置した場合、従来、濃縮水回収用逆浸透膜モジュール
の処理水（逆浸透膜装置の透過水）に酸を添加して該処
理水の透過性を高めていたものを、酸を別途に添加する
ことなく、強酸イオンを含む濃縮室排水などが利用でき
都合がよい。更に、前記発明（２）の(I) 、(II)及び(I
II) の効果をも奏することができる。

【００４８】本発明（４）によれば、脱炭酸装置にｐＨ
の低い被処理水を供給できるため炭酸イオンの除去効率
が向上する。また、前記発明（２）の(I) 、(II)及び(I
II)の効果をも奏することができる。

【００４９】本発明（５）によれば、脱炭酸装置にｐＨ
の低い被処理水を供給できるため炭酸イオンの除去効率
が向上し、また、水利用率の向上を目的とする濃縮水回
収用逆浸透膜モジュールを備える逆浸透膜装置を設置で
きる。また、前記発明（２）の(I) 、(II)及び(III) の
効果をも奏することができる。また、本発明（６）によ
れば、前記発明（４）を実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における脱イオン水
製造装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態における脱イオン水
製造装置の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態における脱イオン水
製造装置の構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態における脱イオン水
製造装置の構成を示すブロック図である。

【図５】本発明の第５の実施の形態における脱イオン水
製造装置の構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の第６の実施の形態における脱イオン水
製造装置の構成を示すブロック図である。

【図７】本発明の第７の実施の形態における脱イオン水
製造装置の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１逆浸透膜装置２電気式脱イオン水製造装置３被処理水供給配管４、１２、１３配管５脱塩水流出配管６循環配管７電極水排出配管８ａ〜８ｃ酸性液供給配管９ｃ〜９ｇ戻り配管１０ａ〜１０ｇ脱イオン水製造装置１１濃縮水回収用逆浸透膜装置２１スケール発生防止剤供給配管６１濃縮水（電極水）流入配管６２濃縮水（電極水）流出配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｄ 61/48 Ｂ０１Ｄ 61/52 ５００ 61/52 ５００Ｃ０２Ｆ 1/44 ＨＣ０２Ｆ 1/44 5/00 ６１０Ｂ 5/00 ６１０６２０Ｂ６２０６２０Ｃ 5/10 ６２０Ｂ 5/10 ６２０６２０Ｆ６２０Ｚ 5/12 5/12 5/14 5/14 1/46 １０３Ｆターム(参考） 4D006 GA03 GA17 KB01 KB11 KB17 KD01 KD30 MA13 MA14 MC18 MC54 PA01 PB02 PB06 PB08 PB23 PB27 4D061 DA02 DA03 DA08 DB13 EA02 EB01 EB04 EB13 EB18 EB19 EB22 EB37 EB39 FA03 FA09 FA11 FA20 GA07 GC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理水を逆浸透膜装置に通水して透過
水を得、更に、該透過水を電気式脱イオン水製造装置に
通水して脱イオン水を得る脱イオン水製造方法におい
て、前記被処理水又は前記逆浸透膜装置の透過水に酸性
液を添加して、前記電気式脱イオン水製造装置の脱塩室
流入水のｐＨを４．０〜５．５の範囲にすることを特徴
とする脱イオン水製造方法。
【請求項２】被処理水を逆浸透膜装置に通水して透過
水を得、更に、該透過水を電気式脱イオン水製造装置に
通水して脱イオン水を得る脱イオン水製造方法におい
て、前記電気式脱イオン水製造装置の濃縮室に供給され
る濃縮水又は電極室に供給される電極水に酸性液又は酸
性液とスケール発生防止剤の双方を添加すると共に、前
記酸性液が添加され濃縮室から排出された濃縮水又は電
極室から排出された電極水の少なくとも一部を被処理水
に返送して、前記電気式脱イオン水製造装置の脱塩室流
入水のｐＨを４．０〜５．５の範囲にすることを特徴と
する脱イオン水製造方法。
【請求項３】被処理水を濃縮水回収用逆浸透膜モジュ
ールを備える逆浸透膜装置に通水して透過水を得、更
に、該透過水を電気式脱イオン水製造装置に通水して脱
イオン水を得る脱イオン水製造方法において、前記電気
式脱イオン水製造装置の濃縮室に供給される濃縮水又は
電極室に供給される電極水に酸性液又は酸性液とスケー
ル発生防止剤の双方を添加し、前記酸性液が添加され濃
縮室から排出された濃縮水又は電極室から排出された電
極水の少なくとも一部を前記濃縮水回収用逆浸透膜モジ
ュールの被処理水に返送すると共に、前記濃縮水回収用
逆浸透膜モジュールの透過水を前記逆浸透膜装置の透過
水と合流せしめて、前記電気式脱イオン水製造装置の脱
塩室流入水のｐＨを４．０〜５．５の範囲にすることを
特徴とする脱イオン水製造方法。
【請求項４】被処理水を脱炭酸装置に通水して脱炭酸
水を得、次いで、該脱炭酸水を逆浸透膜装置に通水して
透過水を得、更に、該透過水を電気式脱イオン水製造装
置に通水して脱イオン水を得る脱イオン水製造方法にお
いて、前記電気式脱イオン水製造装置の濃縮室に供給さ
れる濃縮水又は電極室に供給される電極水に酸性液又は
酸性液とスケール発生防止剤の双方を添加すると共に、
前記酸性液が添加され濃縮室から排出された濃縮水又は
電極室から排出された電極水の少なくとも一部を被処理
水に返送して、前記電気式脱イオン水製造装置の脱塩室
流入水のｐＨを４．０〜５．５の範囲にすることを特徴
とする脱イオン水製造方法。
【請求項５】被処理水を脱炭酸装置に通水して脱炭酸
水を得、次いで、該脱炭酸水を濃縮水回収用逆浸透膜モ
ジュールを備える逆浸透膜装置に通水して透過水を得、
更に、該透過水を電気式脱イオン水製造装置に通水して
脱イオン水を得る脱イオン水製造方法において、前記電
気式脱イオン水製造装置の濃縮室に供給される濃縮水又
は電極室に供給される電極水に酸性液又は酸性液とスケ
ール発生防止剤の双方を添加し、前記酸性液が添加され
濃縮室から排出された濃縮水又は電極室から排出された
電極水の少なくとも一部を被処理水に返送し、且つ前記
濃縮水回収用逆浸透膜モジュールの透過水の少なくとも
一部を被処理水に返送して、前記電気式脱イオン水製造
装置の脱塩室流入水のｐＨを４．０〜５．５の範囲にす
ることを特徴とする脱イオン水製造方法。
【請求項６】被処理液供給管を備える脱炭酸塔と、逆
浸透膜装置と、電気式脱イオン水製造装置とをこの順で
接続し、前記電気式脱イオン水製造装置の濃縮水又は電
極水流入配管に酸性液供給管が接続されると共に、濃縮
水又は電極水流出配管と前記被処理液供給管が接続され
ているか、あるいは前記濃縮水又は電極水循環配管に酸
性液供給配管が接続されると共に、前記濃縮水又は電極
水循環配管と前記被処理液供給管が接続されていること
を特徴とする脱イオン水製造装置。