JP2001145879A

JP2001145879A - 純水製造装置

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Publication number: JP2001145879A
Application number: JP33008799A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nomura; 誠埜村
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2001-05-29
Anticipated expiration: 2019-11-19
Also published as: JP3918383B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発電所、医薬品製造所、半導体製造工場など、
高純度の水質が要求される純水を必要とする分野で、シ
リカ及びホウ素を極低濃度まで低減させ、安定して純水
を製造することができる純水製造装置を提供する。【解決手段】（Ａ）前処理された原水を通水する第１の
逆浸透膜装置、（Ｂ）第１の逆浸透膜装置の透過水に、
第２の逆浸透膜装置の透過水のpHが９.２以上になるよ
うにアルカリを添加するアルカリ添加装置、（Ｃ）アル
カリが添加された第１の逆浸透膜装置の透過水を通水す
る第２の逆浸透膜装置、（Ｄ）第２の逆浸透膜装置の透
過水を通水する第１のアニオン交換樹脂塔、（Ｅ）第１
のアニオン交換樹脂塔の流出水を通水するカチオン交換
樹脂塔及び（Ｆ）カチオン交換樹脂塔の流出水を通水す
る非再生型の第２のアニオン交換樹脂塔を有することを
特徴とする純水製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、純水製造装置に関
する。さらに詳しくは、本発明は、発電所、医薬品製造
所、半導体製造工場など、高純度の水質が要求される純
水を必要とする分野で、シリカ及びホウ素を極低濃度ま
で低減させ、安定して純水を製造することができる純水
製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】逆浸透膜装置は、純水の製造に広く使用
されている。また、さらに純度の高い純水を得るため
に、逆浸透膜装置を複数段直列に配置し、前段の逆浸透
膜装置の透過水を後段の逆浸透膜装置に供給し、純度を
高める装置が用いられる場合が多い。最近になって、こ
の逆浸透膜装置の給水に酸又はアルカリを添加してpHを
調整し、特に、シリカやホウ素の濃度を低減した純水を
得る方法が開発されている。しかし、逆浸透膜装置の供
給水に酸又はアルカリを添加することは、過剰なイオン
が逆浸透膜装置に入ることになり、これらの薬剤が逆浸
透膜装置で十分に除去されず、透過水に漏出してしまう
場合がある。そこで、このようなイオン類を確実に除去
する目的で、逆浸透膜装置の後段にカチオン交換樹脂と
アニオン交換樹脂を混合した混床式イオン交換樹脂塔を
設けることが一般的に行われている。イオン交換樹脂を
混床として通水する混床式純水製造装置の場合、例え
ば、イオン交換樹脂塔の入口の水のpHがアルカリ性であ
っても、塔内のイオン交換樹脂でイオン交換され、ほぼ
中性の水となって流出する。特に、水をアルカリ性にし
ている薬剤が水酸化ナトリウムである場合には、カチオ
ン交換樹脂によってＮａ ⁺がＨ⁺に交換される。したがっ
て、このイオン交換が行われる界面より先ではpHが７付
近になる。さて、ホウ素やシリカは、自己解離しづらい
物質であるが、アルカリ側、つまりＯＨ^-が供給される
とよく解離し、水中でイオン状の形態で存在することが
知られている。強塩基性アニオン交換樹脂は、その表面
に無数の−ＯＨ基を官能基として有し、中性塩であって
も分解してイオン交換することができる。このために、
ホウ素やシリカに対しても、樹脂表面の官能基付近にお
いては、ＯＨ^-が供給されるのと同じような挙動を示
し、イオン吸着することができる。しかし、シリカやホ
ウ素はもともと解離しづらい物質であり、イオン交換が
進んでアニオン交換樹脂表面の−ＯＨ基が減少すると、
解離不足となり、アニオン交換樹脂内部へ拡散すること
ができず、吸着能力が飽和となる。このために、シリカ
やホウ素などの物質は、ＮａＣｌのような物質と比べて
イオン吸着量が著しく低く、逆浸透膜を利用した純水製
造装置により、シリカやホウ素を極低濃度まで除去して
高い水質の純水を得ることは困難であった。本発明者
は、先に、pHが９.２以上に調整された原水を、逆浸透
膜装置に通水し、膜透過水を先ずアニオン交換樹脂塔、
次いでカチオン交換樹脂塔に通水することにより、水中
のシリカ及びホウ素を極低濃度まで除去して、高い水質
の純水を得ることが可能となることを見いだした。しか
し、この工程によると、再生後の通水開始時に得られる
純水の水質が低い、いわゆる水質の立ち上がり性が悪い
という現象が生じた。また、アニオン交換樹脂塔がカチ
オン交換樹脂塔よりも先に貫流しないためには、十分に
余裕のある量のアニオン交換樹脂を充填する必要があ
り、効率がよくなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、発電所、医
薬品製造所、半導体製造工場など、高純度の水質が要求
される純水を必要とする分野で、シリカ及びホウ素を極
低濃度まで低減させ、安定して純水を製造することがで
きる純水製造装置を提供することを目的としてなされた
ものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、先に発明した純水
製造装置において、水質の立ち上がり性が不良となる原
因は、カチオン交換樹脂塔からの再生剤の吐出であり、
カチオン交換樹脂塔の後段に非再生型のアニオン交換樹
脂塔を設けることにより、良好な水質の立ち上がり性が
得られることを見いだし、この知見に基づいて本発明を
完成するに至った。すなわち、本発明は、（１）(Ａ)前
処理された原水を通水する第１の逆浸透膜装置、(Ｂ)第
１の逆浸透膜装置の透過水に、第２の逆浸透膜装置の透
過水のpHが９.２以上になるようにアルカリを添加する
アルカリ添加装置、(Ｃ)アルカリが添加された第１の逆
浸透膜装置の透過水を通水する第２の逆浸透膜装置、
(Ｄ)第２の逆浸透膜装置の透過水を通水する第１のアニ
オン交換樹脂塔、(Ｅ)第１のアニオン交換樹脂塔の流出
水を通水するカチオン交換樹脂塔及び(Ｆ)カチオン交換
樹脂塔の流出水を通水する非再生型の第２のアニオン交
換樹脂塔を有することを特徴とする純水製造装置、
（２）(Ｇ)pHが９.２以上である第２の逆浸透膜装置の
透過水に、そのpHが８.５〜９.５になるように酸を添加
する酸添加装置を有する第(１)項記載の純水製造装置、
及び、（３）(Ｈ)非再生型の第２のアニオン交換樹脂塔
の供給水配管に設置された電気伝導率検出部又は比抵抗
検出部より信号を受け、アニオン交換樹脂の交換時期を
判定する樹脂交換時期判定装置を有する第(１)項記載の
純水製造装置、を提供するものである。さらに、本発明
の好ましい態様として、（４）非再生型の第２のアニオ
ン交換樹脂塔の樹脂量が、第１のアニオン交換樹脂塔の
樹脂量の３分の２以下である第(１)項記載の純水製造装
置、（５）非再生型の第２のアニオン交換樹脂塔に、他
系列の純水を導入する通水配管が設けられてなる第(１)
項記載の純水製造装置、及び、（６）第１のアニオン交
換樹脂塔に充填された樹脂が、非再生型の第２のアニオ
ン交換樹脂塔において交換能力が飽和となった樹脂であ
る第(１)項記載の純水製造装置、を挙げることができ
る。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の純水製造装置は、(Ａ)前
処理された原水を通水する第１の逆浸透膜装置、(Ｂ)第
１の逆浸透膜装置の透過水に、第２の逆浸透膜装置の透
過水のpHが９.２以上になるようにアルカリを添加する
アルカリ添加装置、(Ｃ)アルカリが添加された第１の逆
浸透膜装置の透過水を通水する第２の逆浸透膜装置、
(Ｄ)第２の逆浸透膜装置の透過水を通水する第１のアニ
オン交換樹脂塔、(Ｅ)第１のアニオン交換樹脂塔の流出
水を通水するカチオン交換樹脂塔及び(Ｆ)カチオン交換
樹脂塔の流出水を通水する非再生型の第２のアニオン交
換樹脂塔を有するものである。本発明装置は、(Ｇ)pHが
９.２以上である第２の逆浸透膜装置の透過水に、そのp
Hが８.５〜９.５になるように酸を添加する酸添加装置
を設けることができる。また、(Ｈ)非再生型の第２のア
ニオン交換樹脂塔の供給水配管に設置された電気伝導率
検出部又は比抵抗検出部より信号を受け、アニオン交換
樹脂の交換時期を判定する樹脂交換時期判定装置を設け
ることができる。本発明装置は、シリカ及びホウ素の含
有量の極めて少ない純水の製造に特に好適に用いること
ができる。

【０００６】図１は、本発明装置を用いる純水製造工程
の一態様の工程系統図である。本態様においては、原水
は、活性炭充填塔１に通水され、水中の有機物や残留塩
素などが吸着除去される。活性炭充填塔の流出水は、真
空ポンプ２により気相側が減圧に保たれた膜脱気装置３
に導かれ、水中に溶解している二酸化炭素や酸素などが
除去される。膜脱気装置の代わりに、脱気塔などを設け
ることもできる。膜脱気装置の流出水は、(Ａ)第１の逆
浸透膜装置４に通水され、予備的な不純物の除去が行わ
れる。第１の逆浸透膜装置の透過水は、続いて第２の逆
浸透膜装置５に供給される。本発明装置において、(Ｃ)
第２の逆浸透膜装置の透過水のpHが９.２以上の所定の
値となるように、第１の逆浸透膜装置の透過水にアルカ
リを添加する(Ｂ)アルカリ添加装置に特に制限はなく、
例えば、水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液を添加
する装置や塩基性樹脂イオン交換塔、あるいは、その両
方を設置することができる。アルカリ水溶液を添加する
装置としては、例えば、撹拌機つきのpH調整槽を設けた
り、通水ラインにアルカリ水溶液添加口を設け、その下
流側にスタティックミキサーを設置することなどができ
る。図１に示す態様においては、pH検出部６により第２
の逆浸透膜装置の透過水のpHを測定して制御装置７に信
号を送り、さらに制御装置からポンプ８に信号を送っ
て、第２の逆浸透膜装置の透過水のpHが９.２以上の所
定の値となるように、アルカリ貯槽９のアルカリを添加
する。

【０００７】図１に示す態様においては、pHが９.２以
上の所定の値である第２の逆浸透膜装置の透過水に、そ
のpHが８.５〜９.５の所定の値になるように酸を添加す
る(Ｇ)酸添加装置が設けられている。すなわち、pH検出
部６の下流側に酸添加口が設けられ、さらにその下流側
にpH検出部１０が設けられる。酸添加口とpH検出部１０
の間には、スタティックミキサーなどを設置することが
好ましい。pH検出部１０におけるpHが８.５〜９.５の所
定の値となるように、pH検出部１０により水のpHを測定
して制御装置１１に信号を送り、さらに制御装置からポ
ンプ１２に信号を送って酸貯槽１３の酸を添加する。第
２の逆浸透膜装置の透過水は、(Ｄ)第１のアニオン交換
樹脂塔１４、(Ｅ)カチオン交換樹脂塔１５、(Ｆ)非再生
型の第２のアニオン交換樹脂塔１６へ順次通水され、シ
リカとホウ素の含有量が極めて少ない純水が得られる。
図１に示す態様においては、非再生型の第２のアニオン
交換樹脂塔の供給水配管に比抵抗検出部１７を設置し、
比抵抗検出部より信号を受けてアニオン交換樹脂の交換
時期を判定する(Ｈ)樹脂交換時期判定装置１８が設けら
れている。比抵抗検出部に代えて、電気伝導率検出部を
設置することもできる。

【０００８】本発明装置において、アルカリが添加され
た第１の逆浸透膜装置の透過水を供給する第２の逆浸透
膜装置は、長期的にpH１０以上、より好ましくはpH１１
以上となっても劣化を受けない耐アルカリ性逆浸透膜を
備えたものであることが好ましい。この場合、アルカリ
性の供給水のpHよりも、濃縮水の方がpHが高くなるの
で、濃縮水のpHを考慮して耐アルカリ性逆浸透膜を選択
することが好ましい。このような耐アルカリ性逆浸透膜
としては、例えば、pH１１まで長期耐久性のあるものと
して市販されているＦｉｌｍＴｅｃ社のＦＩＬＭＴ
ＥＣＴｙｐｅＦＴ３０などを挙げることができる。
また、pH１０まで長期耐久性のあるものとしては、日東
電工(株)のＥＳ２０、ＥＳ１０、ＮＴＲ７５９、東レ
(株)のＳＵ７００などのポリアミド系の膜などを挙げる
ことができる。本発明装置において、第２の逆浸透膜装
置の透過水が通水される第１のアニオン交換樹脂塔に充
填するアニオン交換樹脂に特に制限はなく、例えば、ト
リメチルアンモニウム基を有する強塩基性Ｉ型、ジメチ
ルヒドロキシエチルアンモニウム基を有する強塩基性II
型のいずれをも用いることができ、また、ゲル型、マク
ロポーラス型のいずれをも用いることができる。これら
の中で、架橋度が４％程度のゲル型のアニオン交換樹脂
を好適に用いることができる。このようなアニオン交換
樹脂としては、例えば、栗田工業(株)のＥＸ−ＡＧ、三
菱化学(株)のＳＡＦ１２Ａ、バイエル社のＯＣ１２４１
などを挙げることができる。

【０００９】本発明装置においては、第１のアニオン交
換樹脂塔に充填されたアニオン交換樹脂は、十分に再生
された状態で使用することが好ましい。アニオン交換樹
脂の再生が不十分であると、第２の逆浸透膜装置の透過
水のpHが高い場合には、再生されずにアニオン交換樹脂
に残った不純物が溶出して、水質を悪化させるおそれが
ある。したがって、アニオン交換樹脂の再生レベルを十
分高くとるとともに、通水方向と薬注方向が対向する向
流再生方式をとることが好ましい。シリカやホウ素を吸
着したアニオン交換樹脂を再生する場合には、向流再生
方式が特に有効であるが、さらに再生剤の温度を３５℃
以上とすることにより、効率のよい再生を行うことがで
き、再生剤の使用量を節減することができる。３５℃以
上で再生を行う際には、アニオン交換樹脂塔にあらかじ
め３５℃以上の純水を通水して加熱しておくことができ
る。アニオン交換樹脂の再生剤に特に制限はないが、例
えば、濃度が２重量％以上であり、温度が５０℃程度で
ある水酸化ナトリウム水溶液を好適に用いることができ
る。

【００１０】シリカは、水中において次式で示される平
衡を保っている。ＳｉＯ₂ ＋Ｈ₂Ｏ ⇔ ＨＳｉＯ₃ ^- ＋Ｈ⁺ …［１］式［１］は、次式のように表すこともできる。ＳｉＯ₂ ＋ＯＨ^- ⇔ ＨＳｉＯ₃ ^- …［２］この状態で、アニオン交換樹脂に接触すると、シリカは
次式にしたがって樹脂に吸着される。ただし、式中、Ｒ
はアニオン交換樹脂の母体を表す。Ｒ−ＯＨ＋ＨＳｉＯ₃ ^- → Ｒ−ＨＳｉＯ₃ ＋ＯＨ^- …［３］式［１］及び式［２］から分かるように、シリカは、pH
が低い水中では弱い解離であるが、pHが高い場合には、
式［２］の平衡は右方向に移り、高いpH領域においては
シリカの解離が進む。本発明装置においては、pHが９.
２以上である第２の逆浸透膜装置の透過水を第１のアニ
オン交換樹脂塔に通水するので、pHの高い膜透過水がア
ニオン交換樹脂と接触し、効率よくシリカを吸着して除
去することができる。ホウ素の水中における平衡は、次
式により表すことができる。Ｈ₃ＢＯ₃ ＋ＯＨ^- ⇔ Ｂ(ＯＨ)₄ ^- …［４］この状態で、アニオン交換樹脂に接触すると、次式にし
たがって樹脂に吸着される。Ｒ−ＯＨ＋Ｂ(ＯＨ)₄ ^- → Ｒ−Ｂ(ＯＨ)₄ ＋ＯＨ^- …［５］ホウ素も、pHが高い場合には、式［４］の平衡は右方向
に移り、高いpH領域においてはホウ素のアニオン化が進
む。本発明装置においては、pHが９.２以上である第２
の逆浸透膜装置の膜透過水を、第１のアニオン交換樹脂
塔に通水するので、pHの高い膜透過水がアニオン交換樹
脂と接触し、ホウ素も効率よく吸着して除去することが
できる。

【００１１】第１のアニオン交換樹脂塔にpHが高い水を
供給すると、シリカやホウ素は効率よく吸着され、シリ
カやホウ素の濃度の極めて低い純水を得ることができる
が、一方では採水量が低下するという問題も生ずる。こ
のために、第１のアニオン交換樹脂塔の後段に設置する
カチオン交換樹脂塔に充填するカチオン交換樹脂の量
を、第１のアニオン交換樹脂塔で吸着容量が飽和する前
に、イオンが漏洩し始める貫流点を迎えるように設計す
ることが好ましい。本発明装置において、第１のアニオ
ン交換樹脂塔へは、第２の逆浸透膜装置の透過水をその
まま通水することもできるが、pHが高すぎると採水量が
低下するので、酸添加装置を設け、膜透過水に酸を添加
してpHを８.５〜９.５に調整することにより、採水量を
増大することができる。逆浸透膜透過水を混床式イオン
交換樹脂塔に通水する従来の純水製造装置においては、
塔の入口の水のpHがアルカリ性であっても、塔内のイオ
ン交換樹脂によりイオン交換され、ほぼ中性の水とな
る。例えば、水酸化ナトリウムの添加によりpH調整が行
われた場合、カチオン交換樹脂によりナトリウムイオン
が交換され、このイオン交換されている界面より先では
pHが７付近になるので、アニオン交換樹脂によっても、
シリカやホウ素を効率的に吸着除去することができな
い。

【００１２】本発明装置において、第１のアニオン交換
樹脂塔の流出水が通水されるカチオン交換樹脂塔に充填
するカチオン交換樹脂に特に制限はなく、例えば、スル
ホン酸基を有する強酸性カチオン交換樹脂、カルボン酸
基を有する弱酸性カチオン交換樹脂のいずれをも用いる
ことができ、また、ゲル型、マクロポーラス型のいずれ
をも用いることができる。これらの中で、強酸性カチオ
ン交換樹脂を好適に用いることができる。このような強
酸性カチオン交換樹脂としては、例えば、栗田工業(株)
のＥＸ−ＣＧ、三菱化学(株)のＳＫＦ１１０、バイエル
社のＯＣ１２１３などを挙げることができる。カチオン
交換樹脂の再生剤に特に制限はなく、塩酸、硫酸などを
挙げることができ、例えば、濃度が２重量％以上であ
り、温度が１５〜６０℃程度である塩酸を好適に用いる
ことができる。第１のアニオン交換樹脂塔の流出水をカ
チオン交換樹脂塔に通水することにより、水中のカチオ
ン成分を吸着除去して、比抵抗の高い純水を得ることが
できる。また、従来の多床塔式の純水装置は、通常、先
ずカチオン交換樹脂塔に通水し、次いでアニオン交換樹
脂塔に通水されるために、アニオン交換樹脂からの溶出
があり、有機体炭素（ＴＯＣ）成分の上昇などの問題が
あった。しかし、本発明装置では、第１のアニオン交換
樹脂塔の流出水をカチオン交換樹脂塔に通水するため
に、アニオン交換樹脂の溶出物はカチオン交換樹脂塔で
吸着除去される。また、カチオン交換樹脂に吸着された
溶出物は、温度の高い再生剤を使用することにより脱着
することができる。

【００１３】一般的に、混床式純水装置と比較すると、
多床塔式の純水装置は樹脂再生後に通水を再開したとき
の水質の立ち上がり性が劣るが、この原因は、カチオン
交換樹脂塔にわずかに残存する再生剤であることが判明
した。本発明装置は、カチオン交換樹脂塔の流出水を通
水する非再生型の第２のアニオン交換樹脂塔を有するの
で、カチオン交換樹脂から吐出されるわずかな再生剤を
吸着して、通水再開時の水質の立ち上がり性を改良する
ことができる。水質の立ち上がり性は、通水再開後に流
出水の比抵抗が所定の値に達するまでの時間により評価
することができる。第２のアニオン交換樹脂塔が再生型
であると、アニオン交換樹脂からの再生剤の吐出の問題
が同様に生ずるが、本発明装置は、非再生型の第２のア
ニオン交換樹脂塔を有するので、再生剤が吐出されるこ
とがない。本発明装置において、第１のアニオン交換樹
脂塔に供給される第２の逆浸透膜装置の透過水はアルカ
リ性であるために、採水量が低下する。第１のアニオン
交換樹脂塔の採水量は、イオン負荷量より計算し、設定
することができるが、水質の変動によって貫流が早まる
場合がある。第１のアニオン交換樹脂塔の貫流は、第１
のアニオン交換樹脂塔の出口又はカチオン交換樹脂塔の
出口において、流出水の電気伝導率又は比抵抗を測定す
ることにより判定することができるが、一時的に水質の
低い水を供給してしまうおそれがある。本発明装置は、
カチオン交換樹脂塔の後段に非再生型の第２のアニオン
交換樹脂塔を有するので、このようなイオン類の漏れを
防ぐことができる。

【００１４】本発明装置においては、非再生型の第２の
アニオン交換樹脂塔の供給水配管に電気伝導率検出部又
は比抵抗検出部を設置し、電気伝導率又は比抵抗の測定
値を信号として樹脂交換時期判定装置に送り、アニオン
交換樹脂の交換時期を判定することができる。なお、電
気伝導率検出部又は比抵抗検出部は、非再生型の第２の
アニオン交換樹脂塔の供給水配管と流出水配管の両方に
設置することが好ましい。これにより、第２のアニオン
交換樹脂塔の異常も、微少の変化として検知することが
できる。以上のように、樹脂交換時期判定装置を設ける
ことにより、常に状態を監視して、安定して純水を製造
することができる。本発明装置において、第２のアニオ
ン交換樹脂塔の樹脂量は、第１のアニオン交換樹脂塔の
樹脂量の３分の２以下であることが好ましい。第２のア
ニオン交換樹脂塔の樹脂量を少なくすることにより、通
水再開後の立ち上がり性を向上し、樹脂からの不純物の
溶出のおそれを減少することができる。本発明装置にお
いては、非再生型の第２のアニオン交換樹脂塔に他系列
の純水を導入する通水配管を設け、第１のアニオン交換
樹脂塔とカチオン交換樹脂塔の樹脂が再生に入っている
とき、第２のアニオン交換樹脂塔に純水を連続して通水
することが好ましい。第１のアニオン交換樹脂塔とカチ
オン交換樹脂塔の樹脂が再生に入っているとき、第２の
アニオン交換樹脂塔に純水を連続して通水することによ
り、再生後の通水再開時の立ち上がり性をいっそう向上
することができる。本発明装置においては、非再生型の
第２のアニオン交換樹脂塔の樹脂の交換能力が飽和とな
ったとき、その樹脂を第１のアニオン交換樹脂塔に充填
して使用し、アニオン交換樹脂を有効に使用することが
できる。

【００１５】図２は、本発明装置の作用効果を示す概念
図である。水質安定時には、水酸化ナトリウム、塩化ナ
トリウム、シリカ及びホウ素を含む水を第１のアニオン
交換樹脂塔へ供給すると、流出水には水酸化ナトリウム
のみが含まれ、水酸化ナトリウムはカチオン交換樹脂塔
において吸着除去される。第１のアニオン交換樹脂塔が
貫流すると、第１のアニオン交換樹脂塔の流出水は、水
酸化ナトリウム、塩化ナトリウム、シリカ及びホウ素を
含み、カチオン交換樹脂塔の流出水は、塩化水素、シリ
カ及びホウ素を含むが、非再生型の第２のアニオン交換
樹脂塔において、これらの不純物は吸着除去される。第
１のアニオン交換樹脂塔とカチオン交換樹脂塔を再生し
たのちの通水開始時に、カチオン交換樹脂塔の流出水
に、再生剤に由来する塩化水素がわずかに含まれる場合
があるが、本発明装置においては、塩化水素は非再生型
の第２のアニオン交換樹脂塔により吸着除去される。本
発明装置を用いることにより、原水中に含まれるシリカ
及びホウ素を極低濃度になるまで除去し、安定して水質
の高い純水を製造することができる。

【００１６】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。実施例１図１に示す工程により、原水として野木町水を用いて純
水を製造した。原水を６２リットル／ｈの速度で活性炭
充填塔１に供給して残留塩素を除去したのち、真空ポン
プ２により気相側が減圧に保たれた膜脱気装置３に通水
して脱炭酸を行った。脱炭酸を行った水を第１の逆浸透
膜［東レ(株)、ＳＵ７００］装置４に導き、その透過水
にアルカリ貯槽９よりポンプ８によって水酸化ナトリウ
ム水溶液を添加し、さらに第２の逆浸透膜［Ｆｉｌｍ
Ｔｅｃ社、ＦＩＬＭＴＥＣＴｙｐｅＦＴ３０］装置５
に導いた。第２の逆浸透膜装置の透過水のpHが９.８に
なるように、pH検出部６から制御装置７に信号を送っ
て、水酸化ナトリウム水溶液の添加量を制御した。第２
の逆浸透膜装置透過水は、流量５０リットル／ｈ、電気
伝導率３６μＳ／cm、pH９.８、シリカ濃度４３μｇ／
リットル、ホウ素濃度２.５μｇ／リットルであった。
第２の逆浸透膜装置透過水を第１のアニオン交換樹脂塔
１４、次いでカチオン交換樹脂塔１５、さらに第２の非
再生型のアニオン交換樹脂塔１６に通水し、純水２.５
ｍ³を採水した。第１のアニオン交換樹脂塔は、内径４
０mm×高さ１,０００mmであり、アニオン交換樹脂［バ
イエル社、ＯＣ１２４１］１リットルとイナート樹脂
［バイエル社、ＥＮ−４２］２００mlを充填している。
カチオン交換樹脂塔は、内径４０mm×高さ５００mmであ
り、カチオン交換樹脂［バイエル社、ＯＣ１２１３］５
００mlとイナート樹脂［バイエル社、ＥＮ−４２］１０
０mlを充填している。また、非再生型の第２のアニオン
交換樹脂塔は、内径４０mm×高さ５００mmであり、アニ
オン交換樹脂［栗田工業(株)、ＥＸ−ＡＧ］３００mlを
充填している。通水は、第１のアニオン交換樹脂塔とカ
チオン交換樹脂塔は上向流として行い、非再生型の第２
のアニオン交換樹脂塔は下向流として行った。純水２.
５ｍ³を採水したのち、純水の製造を中断して第１のア
ニオン交換樹脂塔とカチオン交換樹脂塔の再生を行っ
た。第１のアニオン交換樹脂塔とカチオン交換樹脂塔を
再生する間は、非再生型の第２のアニオン交換樹脂塔は
停止した。第１のアニオン交換樹脂塔の再生は、樹脂１
リットル当たり水酸化ナトリウム５０ｇを、４重量％水
溶液として、５０℃で流速ＳＶ５ｈ^-1で下向流として通
液することにより行い、次いで比抵抗１８ＭΩ・cmの純
水を樹脂の５容量倍ＳＶ５ｈ^-1で通水して押し出し、さ
らに比抵抗１８ＭΩ・cmの純水を樹脂の１０容量倍ＳＶ
２０ｈ^-1で通水して洗浄した。カチオン交換樹脂塔の再
生は、樹脂１リットル当たり塩化水素４０ｇとなるよう
に、５重量％塩酸として、４０℃で流速ＳＶ５ｈ^-1で下
向流として通液することにより行い、次いで比抵抗１８
ＭΩ・cmの純水を樹脂の５容量倍ＳＶ５ｈ^-1で通水して
押し出し、さらに比抵抗１８ＭΩ・cmの純水を樹脂の１
０容量倍ＳＶ２０ｈ^-1で通水して洗浄した。再生、押出
及び洗浄を終了したのち純水の製造を再開し、純水２.
５ｍ³を採水した。以後、同様にして樹脂の再生と純水
の製造を繰り返した。純水合計１２.５ｍ³を採水した５
回目の純水製造の終了直前の純水の水質は、シリカ０.
１μｇ／リットル以下、ホウ素１ｎｇ／リットル、有機
体炭素３μｇ／リットル、比抵抗１８.０ＭΩ・cm以上で
あった。また、採水開始後、水の比抵抗が１７ＭΩ・cm
に達するまでの立ち上がりに要する平均時間は７分であ
った。実施例２第１のアニオン交換樹脂塔とカチオン交換樹脂塔を再生
する間、非再生型の第２のアニオン交換樹脂塔に、他系
列のカチオン交換樹脂塔の流出水をＳＶ２０ｈ ^-1で通水
した以外は、実施例１と同じ操作を行った。純水合計１
２.５ｍ³を採水した５回目の純水製造の終了直前の純水
の水質は、シリカ０.１μｇ／リットル以下、ホウ素１
ｎｇ／リットル、有機体炭素３μｇ／リットル、比抵抗
１８.０ＭΩ・cm以上であった。また、採水開始後、水の
比抵抗が１７ＭΩ・cmに達するまでの立ち上がりに要す
る平均時間は３分であった。比較例１非再生型の第２のアニオン交換樹脂塔を用いることな
く、第２の逆浸透膜装置の透過水を、第１のアニオン交
換樹脂塔とカチオン交換樹脂塔のみに通水した以外は、
実施例１と同様にして純水を製造した。純水合計１２.
５ｍ³を採水した５回目の純水製造の終了直前の純水の
水質は、シリカ０.１μｇ／リットル以下、ホウ素１ｎ
ｇ／リットル、有機体炭素５μｇ／リットル、比抵抗１
７.０ＭΩ・cmであった。また、採水開始後、水の比抵抗
が１７ＭΩ・cmに達するまでの立ち上がりに要する平均
時間は１５分であった。実施例１〜２及び比較例１の結
果を、第１表に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】第１表に見られるように、第２の逆浸透膜
装置の後段にアニオン交換樹脂塔とカチオン交換樹脂塔
のみを設けた比較例１においては、採水開始後に水の比
抵抗が１７ＭΩ・cmに達するまでの立ち上がりに１５分
を要している。これに対して、カチオン交換樹脂塔の後
段に、非再生型の第２のアニオン交換樹脂塔を設けた実
施例１においては、立ち上がり時間は７分であり、約２
分の１に短縮され、さらに第１のアニオン交換樹脂塔と
カチオン交換樹脂塔を再生する間、非再生型の第２のア
ニオン交換樹脂塔に、他系列のカチオン樹脂塔の流出水
を通水した実施例２においては、立ち上がり時間は３分
であり、５分の１に短縮されている。得られた純水の水
質は、シリカとホウ素に関しては、実施例と比較例の間
に差は認められないが、有機体炭素と比抵抗に関して
は、比較例で得られた純水よりも、実施例で得られた純
水の方が良好である。

【００１９】

【発明の効果】本発明の純水製造装置は、純水中に含ま
れるシリカやホウ素などを、極低濃度まで減少すること
ができ、イオン交換樹脂を再生して採水を開始した後の
水質の立ち上がり性に優れ、安定して水質の高い純水を
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明装置を用いる純水製造工程の一
態様の工程系統図である。

【図２】図２は、本発明装置の作用効果を示す概念図で
ある。

【符号の説明】

１活性炭充填塔２真空ポンプ３膜脱気装置４第１の逆浸透膜装置５第２の逆浸透膜装置６ pH検出部７制御装置８ポンプ９アルカリ貯槽１０ pH検出部１１制御装置１２ポンプ１３酸貯槽１４第１のアニオン交換樹脂塔１５カチオン交換樹脂塔１６非再生型の第２のアニオン交換樹脂塔１７比抵抗検出部１８樹脂交換時期判定装置

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｂ０１Ｊ 49/00 Ｂ０１Ｊ 49/00 ＺＣ０２Ｆ 1/42 Ｃ０２Ｆ 1/42 ＡＦターム(参考） 4D006 GA03 KA02 KA03 KA52 KA55 KA57 KA71 KB11 KB12 KB17 KD19 KE02P KE03P KE13P KE15R KE19P MB12 MC54 PA01 PB02 PB06 PB23 PB70 PC02 PC31 PC42 4D025 AA04 AB17 AB33 BA09 BA10 BA14 BB02 BB09 CA02 CA03 CA04 CA05 CA06 CA10 DA01 DA03 DA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）前処理された原水を通水する第１の
逆浸透膜装置、（Ｂ）第１の逆浸透膜装置の透過水に、
第２の逆浸透膜装置の透過水のpHが９.２以上になるよ
うにアルカリを添加するアルカリ添加装置、（Ｃ）アル
カリが添加された第１の逆浸透膜装置の透過水を通水す
る第２の逆浸透膜装置、（Ｄ）第２の逆浸透膜装置の透
過水を通水する第１のアニオン交換樹脂塔、（Ｅ）第１
のアニオン交換樹脂塔の流出水を通水するカチオン交換
樹脂塔及び（Ｆ）カチオン交換樹脂塔の流出水を通水す
る非再生型の第２のアニオン交換樹脂塔を有することを
特徴とする純水製造装置。
【請求項２】（Ｇ）pHが９.２以上である第２の逆浸透
膜装置の透過水に、そのpHが８.５〜９.５になるように
酸を添加する酸添加装置を有する請求項１記載の純水製
造装置。
【請求項３】（Ｈ）非再生型の第２のアニオン交換樹脂
塔の供給水配管に設置された電気伝導率検出部又は比抵
抗検出部より信号を受け、アニオン交換樹脂の交換時期
を判定する樹脂交換時期判定装置を有する請求項１記載
の純水製造装置。