JP2002307059A - 脱炭酸方法及び純水製造方法 - Google Patents
脱炭酸方法及び純水製造方法Info
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Abstract
かも低処理コストにて脱炭酸を行う。 【解決手段】 被処理水を前処理手段1でFI値3未満
に調整し、酸を添加してpH4〜5.5とする。この水
を膜脱気装置2の水室に供給すると共に、気室に気体を
気体供給量G(Nm3/hr)/被処理水流量L(m3
/hr)比が3〜20となるように供給して脱炭酸す
る。
Description
製造方法に係り、特に、簡易な装置により長期に亘り安
定に、しかも、安価に効率的な脱炭酸を行うことがで
き、超純水の製造における一次純水製造工程の炭酸除去
に好適な脱炭酸方法と、この脱炭酸方法を採用した純水
製造方法に関する。
H5.5以下に調整して水中の炭酸成分を二酸化炭素
(CO2)とした後、空気と向流接触させる脱炭酸塔、
真空脱気装置又は膜脱気装置に通水する方法がある。
を必要とする。真空脱気装置は、高さ10m程度の脱気
塔を必要とするため、設置場所に制約を受けるという欠
点がある。また、膜脱気装置は、装置の小型化が可能
で、脱炭酸効率にも優れるが、次のような欠点がある。
透過膜(脱気膜)で内部を水室と気室とに仕切り、気室
を真空ポンプ等で減圧することにより、水室に流入させ
た被処理水中のガスを膜透過させて除去するものである
ため、気室を減圧するために真空ポンプ等の真空設備を
必要とし、この真空設備に要する設備コスト、稼動コス
トが高い。また、脱気膜が汚れ易く、膜汚染により脱炭
酸効率が低下する。汚染した脱気膜の交換のためのコス
トも高い。
点を解決し、膜脱気装置を用いて長期に亘り安定に、し
かも効率的に脱炭酸を行うことができる脱炭酸方法と、
この脱炭酸方法を採用した純水製造方法を提供すること
を目的とする。
脱気膜により隔てられた水室及び気室を有する膜脱気装
置の該水室に被処理水を通水して水中の二酸化炭素を除
去する脱炭酸方法において、被処理水を、FI値3未
満、pH4〜5.5に調整した後、該膜脱気装置の水室
に供給すると共に、該膜脱気装置の気室に気体を供給し
て脱炭酸を行う方法であって、該気室への気体供給流量
G(Nm3/hr)と該水室への水の供給流量L(m3
/hr)との比G/Lを3〜20とすることを特徴とす
る。
値3未満に処理する前処理工程と、FI値3未満に処理
された水をpH4〜5.5に調整して水中の炭酸イオン
を二酸化炭素に変換するpH調整工程と、脱気膜により
隔てられた水室及び気室を有する膜脱気装置の該水室
に、pH調整後の水を供給すると共に、気体を該膜脱気
装置の気室に供給して脱気を行う脱気膜工程であって、
該気室への気体供給量G(Nm3/hr)と該水室への
水の供給流量L(m3/hr)との比G/Lが3〜20
となるようにして行う膜脱気工程と、膜脱気後の水を脱
イオン装置に通水して脱塩する脱塩工程とを有すること
を特徴とする。
x)値は、孔径0.45μmのフィルターを用いて0.
21MPaの圧力下で濾過したときの、初期500mL
の濾過時間T1と15分後の500mL濾過時間T2か
ら次式により求められる値であり、水の清浄度を表す指
標である。
処理水を、FI値が3未満となるように処理して清浄度
を高めた後、膜脱気装置に通水することにより、脱気膜
の汚染を抑制し、膜汚染による膜脱気装置の性能低下を
防止して、CO2除去効率を高く維持することが可能と
なる。
2除去効率を高く維持することができるため、従来の脱
炭酸塔に比べて、脱炭酸に必要な気体量を低減すること
ができ、G/L比が3〜20程度となる少ない気体量で
効率的に脱炭酸することができる。また、従来の膜脱気
装置のように気室の真空度を高める必要はなく、真空ポ
ンプを省略したり、後段に設けた逆浸透(RO)膜装置
の濃縮水の残圧を利用したエゼクタによる吸引力により
膜脱気装置の気室を減圧する程度で十分な脱炭酸効果を
得ることができる。
製造方法は、膜脱気装置の気室の圧力を水室の圧力以下
で大気圧以上とするものであり、真空ポンプを用いるこ
となく、安価に脱炭酸を行うことができる。
炭酸方法及び純水製造方法の実施の形態を詳細に説明す
る。
形態を示す系統図であり、図1(b)は本発明の純水製
造方法の実施の形態を示す系統図である。
いて、被処理水(原水)としては、市水、工水、井水、
プロセス排水の回収水或いはこれらの混合水が用いられ
る。一般に、このような原水は、FI値3〜6程度であ
るため、本発明の脱炭酸方法及び純水製造方法において
は、このような原水を前処理手段(FI値調整手段)1
でFI値3未満となるように処理する。
することができる各種の装置、方法を採用することがで
き、例えば、精密濾過(MF)膜装置や限外濾過(U
F)膜装置を用いることができる。特に、孔径0.45
μm以下のMF膜を用いる処理方法、分画分子量20万
以下のUF膜を用いる処理方法、原水に有機又は無機凝
集剤を添加して孔径3μm以下のMF膜で処理する方法
が好ましく、とりわけ、凝集剤を添加してMF膜処理す
る方法が好適である。
することにより、膜脱気装置の膜汚染を防止することが
できる。FI値は低い程膜汚染の防止効果が高いが、F
I値を低くするほど、前処理手段1による処理のための
コストがかかる。従って、一般的には、前処理手段1に
より、原水をFI値2以上3未満程度に処理するのが好
ましい。
酸、好ましくは塩酸(HCl)や硫酸(H2SO4)等
の鉱酸を添加してpH4〜5.5以下に調整する。この
調整後のpHが5.5よりも高いと、水中の炭酸成分が
十分にCO2の形態とならず、膜脱気装置において、良
好なCO2除去効率を得ることができない。なお、pH
を過度に低くすることは、後段の装置にイオン負荷がか
かり好ましくないことから、pHが4〜5.5、好まし
くは4.5〜5.0となるように酸を添加する。
の水室に導入される。この膜脱気装置2の気室には空気
を導入する。膜脱気装置2の気室に導入する気体は、空
気に限らず、窒素ガス、アルゴンガス等のCO2含有率
の低い気体であれば良いが、コストの点からは空気を用
いるのが好ましい。
気とが接触することにより、濃度分圧の差により水中の
CO2が気室の気体へ移行して脱炭酸が行われ、これに
よりCO2濃度の低い脱炭酸処理水を得ることができ
る。
G(Nm3/hr)/L(m3/hr)比が3〜20と
なるように被処理水と気体(空気)の供給量を設定す
る。このG/L比が3未満では、気体(空気)量が少な
く、脱炭酸を十分に行うことができない。G/L比が2
0を超えるような気体(空気)量では、本発明による気
体量の低減効果が損なわれる。G/L比は特に10〜1
5の範囲とするのが好ましい。
により、水中からのCO2除去効果を高めることができ
る。ただし、本発明では、FI値の低い水を膜脱気装置
に導入するので、膜汚染が抑制され、高いCO2除去効
果が維持されることから、気室は必ずしも減圧する必要
はない。水室側の圧力以下であれば気室は大気圧であっ
てもよく、気体の供給によって多少加圧された状態であ
ってもよい。
常の膜脱気装置に用いられるポリプロピレン系、ポリウ
レタン系のものを用いることができ、具体的には、MJ
−510(大日本インキ社製)、MHF1704(三菱
レイヨン社製)、Liqui−Cel(登録商標)(セ
ルガード社製)等を用いることができる。
置2の後段に、活性炭塔3と、RO膜装置4が直列に設
けられている。膜脱気装置2の気室は、RO膜装置4の
濃縮水の排出配管に設けられたエゼクタ5の吸引側に連
通され、このエゼクタ5により気室が減圧されるように
構成されている。即ち、RO膜装置4から排出される濃
縮水は十分な残圧を有し、この濃縮水の流出流速を利用
したエゼクタ5により、膜脱気装置2の気室を減圧する
ことができる。
0Torr(1.3×10−2〜4.0×10−2MP
a)、好ましくは150〜250Torr(2.0×1
0− 2〜3.3×10−2MPa)の真空度まで減圧す
るのが望ましい。
く、エゼクタ5により膜脱気装置2の気室を減圧するこ
とにより、効率的な脱炭酸を行える。
酸処理水は、活性炭塔3で有機物(TOC)成分等が吸
着除去された後、更にRO膜装置4で脱塩処理されて処
理水となる。
ては、脱炭酸処理水中に残留するCO2成分をイオン化
してRO膜装置4で除去するために、活性炭塔3の流出
水に水酸化ナトリウム(NaOH)等のアルカリを添加
してpH6〜7.5程度に調整した後RO膜装置4に導
入しても良い。
く、各種の膜種及び型式のものを用いることができる。
任意の水処理の一工程として適用することができるが、
特に、超純水製造における一次系の純水製造工程におけ
る脱炭酸処理手段として好適である。即ち、本発明の脱
炭酸方法によれば、簡易な装置構成で、稼動コストを低
く抑えて長期間安定して大部分のCO2を除去すること
ができ、純水製造用の脱イオン装置へのCO2負荷を低
減すると共にCO2負荷を一定にすることができる。そ
して、これにより、純水製造用の脱イオン装置から高水
質の純水を安定して取り出すことができるようになる。
に活性炭塔とRO膜装置を設けたものを例示したが、R
O膜装置の代りに、イオン交換純水装置(多床式、混床
式)、連続再生式電気脱塩装置などの各種の脱イオン装
置を用いることができ、複数種類の脱イオン装置を組み
合わせて用いることもできる。
る純水製造工程には、上記の活性炭塔以外の有機物(T
OC)除去手段、例えば、紫外線照射手段、酸化剤添加
手段などが設けられていても良い。
り具体的に説明する。
8mg/L)に有機凝集剤(PAC:ポリ塩化アルミニ
ウム)を10mg/Lの割合にて添加した後、MF膜装
置(栗田工業(株)製MF膜,孔径0.2μm)に通水
してFI値調整処理することにより、FI値2.5〜
2.7の水を得た。
0に調整して膜脱気装置の水室に1.5m3/hrで通
水すると共に、膜脱気装置の気室に大気圧で表1に示す
G(Nm3/hr)/L(m3/hr)比となるよう
に、空気を供給し、処理水のCO2濃度をシーバース社
製のTOC計で測定し、原水のT−CO2に対してCO
2除去率の変化を調べた。なお膜脱気装置としては、脱
気膜としてセルガード社製4インチ脱気膜「Liqui
−Cel X−40」を装填したものを用いた。
期性能は、ほぼ同等で表1に示す通りであったが、通水
開始から3週間程度でCO2除去率に差が生じ始めた。
ただし、通水差圧には変化はなかった。
続した後のCO2除去率を表1に示す。
したこと以外は実施例1と同一条件にて同一市水をFI
値調整処理、pH調整処理及び膜脱気処理した。このF
I値調整処理によりFI値は3.1〜3.3となった。
CO2除去率の測定結果を表1に示す。
は実施例1と同一条件にて同一市水をFI値調整処理、
pH調整処理及び膜脱気処理した。このFI値調整処理
によりFI値は3.8〜4.2となった。CO2除去率
の測定結果を表1に示す。
膜汚染を抑制することで、膜脱気装置の脱炭酸性能を長
期に亘り安定に維持することができることがわかる。
によれば、膜脱気装置を用いて長期に亘り安定して脱炭
酸を行うことができる。
のように安定かつ安価に効率的な脱炭酸を行うことで、
高純度で純度の安定した純水を安価に製造することがで
きる。
ことなく、低処理コストにて脱炭酸を行うことができ
る。
を示す系統図であり、図1(b)は本発明の純水製造方
法の実施の形態を示す系統図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 脱気膜により隔てられた水室及び気室を
有する膜脱気装置の該水室に被処理水を通水して水中の
二酸化炭素を除去する脱炭酸方法において、 被処理水を、FI値3未満、pH4〜5.5に調整した
後、該膜脱気装置の水室に供給すると共に、該膜脱気装
置の気室に気体を供給して脱炭酸を行う方法であって、 該気室への気体供給流量G(Nm3/hr)と該水室へ
の水の供給流量L(m 3/hr)との比G/Lを3〜2
0とすることを特徴とする脱炭酸方法。 - 【請求項2】 請求項1において、該膜脱気装置の気室
の圧力を水室側圧力以下で大気圧以上とすることを特徴
とする脱炭酸方法。 - 【請求項3】 被処理水をFI値3未満に処理する前処
理工程と、 FI値3以下に処理された水をpH4〜5.5に調整し
て水中の炭酸イオンを二酸化炭素に変換するpH調整工
程と、 脱気膜により隔てられた水室及び気室を有する膜脱気装
置の該水室に、pH調整後の水を供給すると共に、気体
を該膜脱気装置の気室に供給して脱気を行う脱気膜工程
であって、該気室への気体供給量G(Nm3/hr)と
該水室への水の供給流量L(m3/hr)との比G/L
が3〜20となるようにして行う膜脱気工程と、 膜脱気後の水を脱イオン装置に通水して脱塩する脱塩工
程とを有することを特徴とする純水製造方法。 - 【請求項4】 請求項3において、該膜脱気装置の気室
の圧力を水室側圧力以下で大気圧以上とすることを特徴
とする純水製造方法。
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- 2001-04-12 JP JP2001114262A patent/JP3617468B2/ja not_active Expired - Fee Related
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