JP2010058013A - Pure water production system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気脱イオン装置を用いて原水を処理するようにした純水製造システムに関する。 The present invention relates to a pure water production system in which raw water is treated using an electrodeionization apparatus.
工水、市水、井水或いは半導体製造工程等からの回収水を処理して純水を製造するシステムとして、原水を逆浸透膜装置で処理した後、電気脱イオン装置を用いて処理する純水製造システムが知られている(例えば特許文献1、2)。
As a system for producing pure water by treating recovered water from industrial water, city water, well water, or semiconductor manufacturing process, etc. A water production system is known (for example,
電気脱イオン装置は、一対の電極間に陽イオン交換膜および陰イオン交換膜を交互に配列することにより脱塩室、濃縮室および電極室が区画形成され、脱塩室にイオン交換体が充填された電気脱イオンモジュールを備えており、脱塩室、濃縮室および電極室に被処理水を流入させ、脱塩室においてイオンが除去された処理水が処理水流出ラインからユースポイント等に供給され、濃縮室には、脱塩室から移動してきたイオンが濃縮し、濃縮水として外部に排出され、かつ電極室からなるものである。 In the electrodeionization device, a cation exchange membrane and an anion exchange membrane are alternately arranged between a pair of electrodes to form a demineralization chamber, a concentration chamber, and an electrode chamber, and the demineralization chamber is filled with an ion exchanger. The deionized chamber, the concentrating chamber, and the electrode chamber are supplied with treated water, and the treated water from which ions have been removed in the desalting chamber is supplied from the treated water outflow line to use points, etc. In the concentration chamber, the ions that have moved from the desalting chamber are concentrated and discharged to the outside as concentrated water, and are composed of an electrode chamber.
従来、電気脱イオン装置において、軟化器で処理した軟化水を電気脱イオン装置の濃縮水として使用するとともに、この軟化水にスケール防止剤を添加するようにした技術がある。
このような電気脱イオン装置においては、脱塩室からイオンが移動してくる濃縮室側では、イオン交換膜表面に炭酸カルシウム等のスケールが形成され、処理能力が低下する、いわゆるスケールリスクが発生しやすい。特許文献3では、電気脱イオン装置において、軟化器で処理した軟化水を電気脱イオン装置の濃縮水として使用するとともに、この軟化水にスケール防止剤を添加している。しかしながら、スケール防止剤のような薬剤を含んだ濃縮水を系外へ排水すると、環境汚染を引き起こすおそれがあった。
In such an electrodeionization apparatus, on the concentration chamber side where ions move from the demineralization chamber, a scale such as calcium carbonate is formed on the surface of the ion exchange membrane, and so-called scale risk occurs. It's easy to do. In
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、薬剤を使用することなく、電気脱イオンモジュールのスケールリスクを低減した純水製造システムを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a subject, and it aims at providing the pure water manufacturing system which reduced the scale risk of the electrodeionization module, without using a chemical | medical agent.
本発明者らは、電気脱イオン装置に供給する透過水又は前処理の軟水の硬度を検出し、その硬度検出信号に基づいて電気脱イオンモジュールの濃縮室への給水流量を増やすことにより、局所濃縮を回避し、スケールリスクを低減できることを見出し、これに基づいて、以下のような新たな純水製造システムを発明するに至った。 The present inventors detect the hardness of the permeated water or pretreated soft water supplied to the electrodeionization apparatus, and increase the feed water flow rate to the concentration chamber of the electrodeionization module based on the hardness detection signal, thereby The inventors have found that the concentration risk can be avoided and the scale risk can be reduced, and based on this, the following new pure water production system has been invented.
(1) 原水を軟水化装置、逆浸透膜装置および電気脱イオン装置の順で処理して純水を製造する純水製造システムにおいて、前記逆浸透膜装置および前記電気脱イオン装置の間に設けられた、透過水の硬度を検出する透過水硬度検出器と、前記逆浸透膜装置から前記電気脱イオン装置の脱塩室および濃縮室に透過水を供給する際に、前記濃縮室に供給される透過水の流量を調整する濃縮水流量調整手段と、前記透過水硬度検出器の検出信号に基づいて前記濃縮水流量調整手段を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする純水製造システム。 (1) In a pure water production system for producing pure water by processing raw water in the order of a water softening device, a reverse osmosis membrane device, and an electrodeionization device, provided between the reverse osmosis membrane device and the electrodeionization device When the permeated water hardness detector detects the hardness of the permeated water and the permeated water is supplied from the reverse osmosis membrane device to the demineralization chamber and the concentration chamber of the electrodeionization device, the permeated water hardness detector is supplied to the concentration chamber. Concentrated water flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the permeated water, and a control unit for controlling the concentrated water flow rate adjusting means based on a detection signal of the permeated water hardness detector. Manufacturing system.
(2) 原水を軟水化装置、逆浸透膜装置および電気脱イオン装置の順で処理して純水を製造する純水製造システムにおいて、前記軟水化装置および前記逆浸透膜装置の間に設けられた、軟水の硬度を検出する軟水硬度検出器と、前記逆浸透膜装置から前記電気脱イオン装置の脱塩室および濃縮室に透過水を供給する際に、前記濃縮室に供給される透過水の流量を調整する濃縮水流量調整手段と、前記軟水硬度検出器の検出信号に基づいて前記濃縮水流量調整手段を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする純水製造システム。 (2) In a pure water production system for producing pure water by treating raw water in the order of a water softening device, a reverse osmosis membrane device, and an electrodeionization device, it is provided between the water softening device and the reverse osmosis membrane device. In addition, when the permeated water is supplied from the reverse osmosis membrane device to the demineralization chamber and the concentration chamber of the electrodeionization device, the permeated water supplied to the concentration chamber is detected. A pure water production system comprising: a concentrated water flow rate adjusting unit that adjusts the flow rate of the water; and a control unit that controls the concentrated water flow rate adjusting unit based on a detection signal of the soft water hardness detector.
(3) 前記電気脱イオン装置の脱塩室で脱イオン処理された処理水が流出する処理水流出ラインに設けられ、該処理水流出ラインに流れる処理水の流量を検出する流量センサと、前記流量センサの流量検知信号に基づいて前記電気脱イオン装置に透過水を給水する給水ポンプの速度を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする(1)又は(2)記載の純水製造システム。 (3) a flow rate sensor that is provided in a treated water outflow line through which treated water deionized in the deionization chamber of the electrodeionization apparatus flows out and detects the flow rate of treated water flowing in the treated water outflow line; The pure water according to (1) or (2), further comprising: a control unit that controls a speed of a water supply pump that supplies permeated water to the electrodeionization device based on a flow rate detection signal of a flow rate sensor. Manufacturing system.
(4) 前記濃縮水流量調整手段は、前記濃縮室への流入ラインに直列に接続された開閉切換弁および第1定流量弁と、前記開閉切換弁および前記第1定流量弁と並列に接続された第2定流量弁とを備え、前記制御部は、前記透過水硬度検出器または前記軟水硬度検出器の検出信号に基づいて前記開閉切換弁を制御することを特徴とする(1)乃至(3)のいずれかに記載の純水製造システム。 (4) The concentrated water flow rate adjusting means is connected in parallel to the open / close switching valve and the first constant flow valve connected in series to the inflow line to the concentrating chamber, and the open / close switching valve and the first constant flow valve. The control valve controls the on-off switching valve based on a detection signal of the permeated water hardness detector or the soft water hardness detector. (3) The pure water production system according to any one of (3).
本発明の純水製造システムによれば、電気脱イオン装置に供給する透過水又は前処理の軟水の硬度を検出し、その硬度検出信号に基づいて電気脱イオンモジュールの濃縮室への給水流量を増やすことにより、局所濃縮を回避することができる。この結果、薬剤を使用することなく、電気脱イオンモジュールのスケールリスクを低減することができる。 According to the pure water production system of the present invention, the hardness of the permeated water supplied to the electrodeionization device or the soft water of the pretreatment is detected, and the flow rate of the feedwater to the concentration chamber of the electrodeionization module is determined based on the hardness detection signal. By increasing, local concentration can be avoided. As a result, the scale risk of the electrodeionization module can be reduced without using a drug.
図1は、本発明の第1実施形態による純水製造システムのシステム構成図である。 FIG. 1 is a system configuration diagram of a pure water production system according to a first embodiment of the present invention.
図1において、純水製造システムは、原水を軟水化処理する軟水装置1、軟水化された水を一次脱イオン処理する逆浸透膜装置2、および逆浸透膜装置2で処理された透過水を貯留する給水タンク3を備えている。給水タンク3の下流には透過水ライン4が設けられ、透過水ライン4に設けられた給水ポンプ5により電気脱イオン装置10の電気脱イオンモジュール6へ透過水が被処理水として送られ、二次脱イオン処理されるようになっている。
In FIG. 1, a pure water production system includes a
電気脱イオンモジュール6は、図示しない一対の電極間に、陽イオン交換膜および陰イオン交換膜を交互に配列することにより、脱塩室6a、濃縮室6bおよび電極室6cが区画形成され、脱塩室6aにはイオン交換体が充填されたものである。脱塩室6aには被処理水を流入させる脱塩室流入ライン7、および脱塩室6aにおいてイオンが除去された処理水が流出する処理水流出ライン8が接続されている。濃縮室6bには、被処理水を流入させる濃縮室流入ライン11、および濃縮室6bにおいてイオンが濃縮された濃縮水を排水する濃縮水排水ライン12が接続されている。また、電極室6cには被処理水を流入させる電極室流入ライン13、および電極水流出ライン14が接続されている。脱塩室流入ライン7、濃縮室流入ライン11および電極室流入ライン13のそれぞれには流量調整弁9が接続されている。
In the electrodeionization module 6, a cation exchange membrane and an anion exchange membrane are alternately arranged between a pair of electrodes (not shown) so that a
濃縮室流入ライン11には、濃縮室流量調整手段15が設けられている。濃縮室流量調整手段15は、濃縮室流入ライン11に直列に接続された開閉切換弁16および第1定流量弁17と、開閉切換弁16および第1定流量弁17からなる弁列と並列に接続された第2定流量弁18とを備えたものである。処理水流出ライン8には、処理水流出ライン4に流れる処理水の流量を検出する流量センサ20が設けられ、流量センサ20の流量検知信号は制御部21に送られ、制御部21により給水ポンプ5の回転数、すなわち回転速度を制御するようになっている。
Concentration chamber flow rate adjusting means 15 is provided in the concentration
透過水ライン4には、透過水の硬度を検出する透過水硬度検出器22が設けられている。透過水硬度検出器22の検出信号は制御部21に送られ、制御部21はこの検出信号に基づいて濃縮室流量調整手段15を制御するようになっている。
The permeated
透過水硬度検出器22は、例えば透過水ライン4からサンプリングされた試料水に、硬度成分(カルシウムイオンおよびマグネシウムイオン)と反応して変色する金属指示薬を主成分とする試薬を添加し、呈色反応による色相変化を光学的に検出することにより、試料水の硬度を判定するものである。透過水硬度検出器22としては、例えば特許3186577号公報および特許第3214400号公報に開示された構成のものが好適に用いられる。また、試薬としては、例えばエリオクロムブラックT(金属指示薬)、EDTA−Mg(増感剤)、並びにトリエタノールアミンおよびエチレングリコール(非水系溶媒)からなる一液型の試薬が好適に用いられる。透過水硬度検出器22における測定プロセスは、通常、所定量の試料水を収容した測定セルに試薬を添加して混合するステップと、呈色反応後の試料水に2以上の特定波長の光を照射して透過率(または吸光度)を検出するステップとを含む。そして、透過率の検出値と硬度の関係を示す判定テーブルに基づいて試料水の硬度を判定し、その値を検出信号として制御部21に出力する。
The permeated
次に作用を説明する。工水、市水、井水等の原水は、軟水装置1で軟水化されたのち、逆浸透膜装置2に給水されて一次脱イオン処理され、その透過水が透過水ライン4から被処理水として給水ポンプ5を介して電気脱イオンモジュール6に給水される。脱塩室流入ライン7から流入した被処理水は脱塩室6aにおいてイオンが除去された後、処理水流出ライン8から処理水が流出される。濃縮室流入ライン11から流入した被処理水は濃縮室6bにおいてイオンが濃縮された後、濃縮水が濃縮水排水ライン12より排出される。また、電極室流入ライン11より流入した被処理水は電極水流出ライン14より電極水として排出される。
Next, the operation will be described. Raw water such as industrial water, city water, and well water is softened by the
透過水ライン4に流れる透過水の硬度は、透過水硬度検出器22により検出され、その検出信号は制御部21に送られる。制御部21は、この検出信号に基づいて濃縮室流量調整手段15の開閉切換弁16を制御する。すなわち、透過水硬度検出器22が透過水中への硬度もれを検出した場合は、開閉切換弁16を開くことにより、濃縮室流入ライン11から流入する被処理水の流量を増やして排水流量を増加させ、水回収率(=処理水流量/[処理水流量+排水流量])を低くする。この操作により、局所濃縮が回避されるので、濃縮室におけるスケール形成を防止することができる。
The hardness of the permeated water flowing through the
処理水流出ライン8に流れる処理水の流量は、流量センサ20により検知され、この流量検知信号は制御部21に送られ、制御部21により給水ポンプ5の回転数、すなわち回転速度を制御している。つまり、脱塩室6aに供給される被処理水の流量を制御し、処理水流出ライン8から流出する処理水の流量を常に一定に保つようにしている。
The flow rate of the treated water flowing in the treated
図2は、本発明の第2実施形態による純水製造システムのシステム構成図である。第2実施形態においては軟水装置1から逆浸透膜装置2に至る軟水ライン23に軟水硬度検出器24が設けられている。ここにおいて、軟水硬度検出器24は、第1実施形態で説明した透過水硬度検出器22と同様のものである。軟水ライン23に流れる軟水の硬度は軟水硬度検出器24により検出され、その検出信号は制御部21に送られる。制御部21は、この検出信号に基づいて濃縮室流量調整手段15の開閉切換弁16を制御する。すなわち、軟水硬度検出器24が軟水中への硬度もれを検出した場合は、開閉切換弁16を開くことにより、濃縮室流入ライン11から流入する透過水の流量を増やして排水流量を増加させ、水回収率(=処理水流量/[処理水流量+排水流量])を低くする。この操作により、局所濃縮が回避されるので、濃縮室におけるスケール形成を防止することができる。その他の構成は、第1実施形態と同一であるので説明を省略する。
FIG. 2 is a system configuration diagram of a pure water production system according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, a soft
以上、説明したように、本発明の実施形態によれば、逆浸透膜装置2および電気脱イオン装置10の間に透過水の硬度を検出する透過水硬度検出器22を設け、逆浸透膜装置2から電気脱イオン装置10の脱塩室6aおよび濃縮室6bに透過水を供給する際に、濃縮室6bに供給される透過水の流量を調整する濃縮水流量調整手段15を設け、透過水硬度検出器22の検出信号に基づいて濃縮水流量調整手段15を制御するようにしたので、電気脱イオンモジュール6のスケール形成の大きな要因である透過水の硬度によって濃縮室6bへ供給する流量を増やし、局所濃縮を回避することにより、スケールリスクを低減することができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the permeated
また、本実施形態によれば、軟水化装置1および逆浸透膜装置2の間に軟水の硬度を検出する軟水硬度検出器24を設け、逆浸透膜装置2から電気脱イオン装置10の脱塩室6aおよび濃縮室6bに透過水を供給する際に、濃縮室6bに供給される透過水の流量を調整する濃縮水流量調整手段15を設け、軟水硬度検出器24の検出信号に基づいて濃縮水流量調整手段15を制御するようにしたので、電気脱イオンモジュール6のスケール形成の大きな要因である軟水の硬度によって濃縮室6bへ供給する流量を増やし、局所濃縮を回避することにより、スケールリスクを低減することができる。
Moreover, according to this embodiment, the soft
また、本実施形態によれば、処理水流出ライン8に流れる処理水の流量を検出し、流量センサ20の流量検知信号に基づいて電気脱イオン装置10に透過水を給水する給水ポンプ5の回転数、すなわち回転速度を制御するので、濃縮室6bからの排水流量が増加して水回収率が変動しても、電気脱イオン装置10からの処理水の流量を一定に保つことができる。
Further, according to the present embodiment, the rotation of the feed water pump 5 that detects the flow rate of the treated water flowing in the treated
また、本実施形態によれば、濃縮室流入ライン11に直列に接続された開閉切換弁16および第1定流量弁17と、これら弁列に並列に接続された第2定流量弁18とにより濃縮室流量調整手段15を構成したので、開閉切換弁16の制御により2段階の流量調整が可能になるとともに、開閉切換弁16を閉状態にした場合でも第2定流量弁18には常に一定流量の透過水を流すことができる。
Further, according to the present embodiment, the on-off switching
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、電気脱イオン装置10、電気脱イオンモジュール6、軟水装置1、逆浸透膜装置2、透過水硬度検出器22、軟水硬度検出器24等の具体的構成および配置は適宜設計変更可能である。また、上記の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it only illustrated the specific example and does not specifically limit this invention, the
1 軟水装置
2 逆浸透膜装置
5 給水ポンプ
6 電気脱イオンモジュール
8 処理水流出ライン
10 電気脱イオン装置
15 濃縮室流量調整手段
16 開閉切換弁
17 第1定流量弁
18 第2定流量弁
20 流量センサ
22 透過水硬度検出器
23 軟水ライン
24 軟水硬度検出器
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記逆浸透膜装置および前記電気脱イオン装置の間に設けられた、透過水の硬度を検出する透過水硬度検出器と、
前記逆浸透膜装置から前記電気脱イオン装置の脱塩室および濃縮室に透過水を供給する際に、前記濃縮室に供給される透過水の流量を調整する濃縮水流量調整手段と、
前記透過水硬度検出器の検出信号に基づいて前記濃縮水流量調整手段を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする純水製造システム。 In a pure water production system for producing pure water by processing raw water in the order of a water softening device, a reverse osmosis membrane device and an electrodeionization device,
A permeated water hardness detector provided between the reverse osmosis membrane device and the electrodeionization device for detecting the hardness of the permeated water;
Concentrated water flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the permeated water supplied to the concentration chamber when supplying the permeated water from the reverse osmosis membrane device to the demineralization chamber and the concentration chamber of the electrodeionization device;
And a controller for controlling the concentrated water flow rate adjusting means based on a detection signal of the permeated water hardness detector.
前記軟水化装置および前記逆浸透膜装置の間に設けられた、軟水の硬度を検出する軟水硬度検出器と、
前記逆浸透膜装置から前記電気脱イオン装置の脱塩室および濃縮室に透過水を供給する際に、前記濃縮室に供給される透過水の流量を調整する濃縮水流量調整手段と、
前記軟水硬度検出器の検出信号に基づいて前記濃縮水流量調整手段を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする純水製造システム。 In a pure water production system for producing pure water by processing raw water in the order of a water softening device, a reverse osmosis membrane device and an electrodeionization device,
A soft water hardness detector provided between the water softening device and the reverse osmosis membrane device to detect the hardness of soft water;
Concentrated water flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the permeated water supplied to the concentration chamber when supplying the permeated water from the reverse osmosis membrane device to the demineralization chamber and the concentration chamber of the electrodeionization device;
And a control unit that controls the concentrated water flow rate adjusting means based on a detection signal of the soft water hardness detector.
前記流量センサの流量検知信号に基づいて前記電気脱イオン装置に透過水を給水する給水ポンプの速度を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の純水製造システム。 A flow rate sensor that is provided in a treated water outflow line through which treated water deionized in the demineralization chamber of the electrodeionization apparatus flows, and detects a flow rate of treated water flowing in the treated water outflow line;
The pure water production according to claim 1, further comprising: a control unit that controls a speed of a water supply pump that supplies permeated water to the electrodeionization device based on a flow rate detection signal of the flow rate sensor. system.
前記濃縮室への流入ラインに直列に接続された開閉切換弁および第1定流量弁と、
前記開閉切換弁および前記第1定流量弁と並列に接続された第2定流量弁とを備え、
前記制御部は、前記透過水硬度検出器または前記軟水硬度検出器の検出信号に基づいて前記開閉切換弁を制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の純水製造システム。 The concentrated water flow rate adjusting means includes:
An on-off switching valve and a first constant flow valve connected in series to the inflow line to the concentrating chamber;
A second constant flow valve connected in parallel with the open / close switching valve and the first constant flow valve;
The pure water production system according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit controls the open / close switching valve based on a detection signal of the permeated water hardness detector or the soft water hardness detector. .
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