JP2016107249A - 超純水製造システム及び超純水製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高純度の超純水を極めて安定的に製造することのできる超純水製造システム及び超純水製造方法の提供。
【解決手段】メイン超純水製造システムと、前記回収水を前記メイン超純水製造システムに供給する被処理水供給制御手段と、前記メイン超純水製造システムと等価に構成され、前記メイン超純水製造システムに供給される被処理水と共通の被処理水を独立して処理するサブ超純水製造システムと、前記サブ超純水製造システムの処理水中の全有機炭素濃度を検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段の検出信号に基いて、制御信号を前記被処理水供給制御手段に入力する被処理水供給量制御手段とを備える超純水製造システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、超純水製造システム及び超純水製造方法に関する。

従来、超純水は、原水中の濁質成分を除去する前処理システム、逆浸透膜装置、イオン交換樹脂装置、紫外線酸化装置によって原水中のイオン性物質、微粒子、有機物、溶存ガス等の不純物を除去する一次純水システム、一次純水システムによって得られた一次純水の純度を上げるための二次純水システムを組み合わせた超純水製造システムにより製造されている。製造された超純水は、ユースポイント（ＰＯＵ）に供給される。

超純水製造システムにおいて、要求水質が維持されていることを確認するための水質検査が行われる。水質管理項目の一つとして超純水中の全有機炭素（ＴＯＣ）濃度が挙げられる。近年、特に、半導体装置の製造分野では、超純水の水質のさらなる向上が求められており、ＴＯＣ濃度についても、１．０μｇＣ／Ｌ以下という高いレベルが要求されている。

ところが、ＴＯＣ源となる原水中の不純物のうち、超純水製造システムに備えられる逆浸透膜装置や、イオン交換樹脂装置、紫外線酸化装置などによっても分解、除去の極めて難しい難分解性不純物が、超純水のＴＯＣ濃度のさらなる低減を阻んでいる。そのため、難分解性不純物を高度に除去する方法が検討されている。例えば、難分解性不純物である、原水中の尿素及び尿素誘導体の濃度の変動に追従して尿素を分解する超純水製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

ここで、超純水製造システムにおいては、ＰＯＵから回収した使用済みの超純水や、半導体装置工場内で発生する廃水を回収し、回収水中に含まれる有機系あるいは無機系の薬剤を、回収水処理システムを用いて除去し、その後、例えば一次純水システムに供給して、超純水を製造することも行われている。

ところが、回収水中の薬剤の含有量は、工場の運転状態による変動の幅が大きい。そのため、回収水中の薬剤の含有量が平常時より多くなった場合には、回収水処理システムにより処理した回収水中に薬剤が残留することがある。そして、回収水中に薬剤として、難分解性不純物が含まれていた場合、この難分解性不純物が、一次純水システム、二次純水システムで除去されずに、ＰＯＵに供給される超純水の水質を悪化させてしまうという課題があった。

ちなみに、超純水の水質の維持のために、超純水製造システム内の単位水処理装置については、その劣化等を予測し、処理水質を管理する方法が提案されている。このような方法として、非再生型イオン交換樹脂装置内のイオン交換樹脂の破過時期を予測するために、当該イオン交換樹脂装置よりも小型のカラム内に該イオン交換樹脂と同じイオン交換樹脂を充填した小型樹脂カラムを該非再生型イオン交換樹脂装置と並列に設置し、被処理水を該小型樹脂カラム通水し、小型樹脂カラムの処理水データに基づいて該非再生型イオン交換樹脂装置２の破過時期を予測する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

また、超純水のＴＯＣ濃度及び溶存酸素の更なる低減のために、被処理水に紫外線を照射して第１の処理水を生成するに際し、少なくとも被処理水中のＴＯＣ濃度を測定し、前記測定の結果に基いて被処理水に照射する紫外線の照射量を決定して該紫外線量の紫外線を被処理水に照射する超純水製造方法が知られている（例えば、特許文献３参照。）。

しかしながら、このような単位水処理装置における処理水質を管理しても、難分解性不純物が超純水中に残留するのを避けることができない等の理由により、超純水の水質を極めて高い水質で安定的に維持することが困難である。

特開２０１３−２０８５８３号公報 特開２０１２−１５４６３４号公報 再公表１９９７−３０９３９号公報

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであって、高純度の超純水を極めて安定的に製造することのできる超純水製造システム及び超純水製造方法を提供することを目的とする。

本発明の超純水製造システムは、超純水が使用される工場からの廃水又は使用済みの超純水を回収した回収水を被処理水として処理して超純水を製造する超純水製造システムであって、前記被処理水中の全有機炭素及びイオン性成分を除去して超純水を製造し、製造された超純水をユースポイントに供給するメイン超純水製造システムと、前記被処理水を前記メイン超純水製造システムに供給する被処理水供給制御手段と、前記メイン超純水製造システムと等価に構成され、前記メイン超純水製造システムに供給される被処理水と共通の被処理水を独立して処理するサブ超純水製造システムと、前記サブ超純水製造システムの処理水中の全有機炭素濃度を検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段の検出信号に基いて、制御信号を前記被処理水供給制御手段に入力する被処理水供給量制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明の超純水製造システムは、超純水が使用される工場からの廃水若しくは使用済みの超純水を回収した回収水、及び／又は原水を被処理水として処理して超純水を製造する超純水製造システムであって、紫外線酸化装置と、混床式イオン交換樹脂装置又は電気脱イオン装置との組合せを備えて構成され、前記被処理水中の全有機炭素及びイオン性成分を除去して超純水を製造し、製造された超純水をユースポイントに供給するメイン超純水製造システムと、紫外線酸化装置と、混床式イオン交換樹脂装置又は電気脱イオン装置との組合せを備えて前記メイン超純水製造システムと等価に構成され、前記メイン超純水製造システムに供給される被処理水と共通の被処理水を独立して処理するサブ超純水製造システムと、前記メイン超純水製造システムの前記紫外線酸化装置の紫外線照射量を制御する紫外線制御手段と、前記サブ超純水製造システムの前記混床式イオン交換樹脂装置又は前記電気脱イオン装置の処理水中の全有機炭素濃度を検出する第２の検出手段と、前記第２の検出手段の検出信号に基いて、前記紫外線制御手段に制御信号を入力する紫外線照射量制御手段を備えることを特徴とする。

本発明の超純水製造システムにおいて、前記メイン超純水製造システム及び前記サブ超純水製造システムは、それぞれ、紫外線酸化装置と、混床式イオン交換樹脂装置又は電気脱イオン装置との組合せを１又は２以上備えることが好ましい。

本発明の超純水製造システムにおいて、前記第１の検出手段又は前記第２の検出手段は、前記サブ超純水製造システムにおける前記混床式イオン交換樹脂装置又は前記電気脱イオン装置の後段に設置されることが好ましい。

本発明の超純水製造システムにおいて、前記メイン超純水製造システム及び前記サブ超純水製造システムは、それぞれ脱塩装置を備えることが好ましい。

本発明の超純水製造システムにおいて、前記メイン超純水製造システムにおける前記脱塩装置は、２床３塔式装置と逆浸透膜装置の組合せ、強酸性陽イオン交換樹脂装置と脱気装置と逆浸透膜装置と該逆浸透膜装置の被処理水にアルカリ性薬剤を添加するアルカリ性薬剤添加手段との組合せ、又は逆浸透膜装置と電気脱イオン装置の組合せであることが好ましい。

本発明の超純水製造システムにおいて、前記サブ超純水製造システムにおける前記脱塩装置は、２床３塔式装置と逆浸透膜装置の組合せ、強酸性陽イオン交換樹脂装置と脱気装置と逆浸透膜装置と該逆浸透膜装置の被処理水にアルカリ性薬剤を添加するアルカリ性薬剤添加手段との組合せ、又は逆浸透膜装置と電気脱イオン装置の組合せであることが好ましい。

本発明の超純水製造システムにおいて、前記サブ超純水製造システムにおける前記紫外線酸化装置の被処理水供給管に分岐して接続された一又は複数のブロー管と、前記ブロー管にブロー排水を供給するブロー排水供給手段と、前記第２の検出手段の検出信号に基いて、制御信号を前記ブロー排水供給手段に入力するブロー排水量制御手段を備えることが好ましい。

本発明の超純水製造システムにおいて、前記被処理水中の尿素を除去する尿素分解装置と、前記被処理水を、前記尿素分解装置を経由してメイン超純水製造システムに供給する尿素分解装置配管と、前記被処理水を前記尿素分解装置配管に供給する尿素分解水供給制御手段を備え、前記第１の検出手段の検出信号に基いて、制御信号を前記尿素分解水供給制御手段に入力する尿素分解水供給量制御手段とを備えることが好ましい。

本発明の超純水製造方法は、超純水が使用される工場からの廃水又は使用済みの超純水を回収した回収水を被処理水として処理して超純水を製造する超純水製造方法であって、前記被処理水中の全有機炭素及びイオン性成分を除去してメイン超純水を製造し、製造された前記メイン超純水をユースポイントに供給し、前記メイン超純水の製造と並行して、前記メイン超純水とは別に、メイン超純水の製造に用いるのと共通の前記被処理水を処理して前記メイン超純水と等価な水質のサブ超純水を製造し、前記サブ超純水の全有機炭素濃度を検出して、その検出信号に基いて前記メイン超純水の製造に用いる前記被処理水の供給量を制御することを特徴とする。

本発明の超純水製造方法は、超純水が使用される工場からの廃水若しくは使用済みの超純水を回収した回収水、及び／又は原水を被処理水として処理して超純水を製造する超純水製造方法であって、前記被処理水に、少なくとも、紫外線照射処理及びイオン交換処理を行って、前記被処理水中の全有機炭素及びイオン性成分を除去してメイン超純水を製造し、製造された前記メイン超純水をユースポイントに供給し、前記メイン超純水の製造と並行して、前記メイン超純水とは別に、メイン超純水の製造に用いるのと共通の前記被処理水を処理して前記メイン超純水と等価な水質のサブ超純水を製造し、前記サブ超純水の全有機炭素濃度を検出して、その検出信号に基いて前記メイン超純水の製造に際しての紫外線照射処理における被処理水に照射する紫外線照射量を制御することを特徴とする。

本発明の超純水製造システム及び超純水製造方法によれば、高純度の超純水を極めて安定的に製造することができる。

第１の実施形態に係る超純水製造システムを概略的に示すブロック図である。 第１の実施形態において、尿素分解装置を備える超純水製造システムを概略的に示すブロック図である。 第２の実施形態に係る超純水製造システムを概略的に示すブロック図である。 実施例で用いた超純水製造システムを概略的に示すブロック図である。 実施例の超純水製造システムで得られた超純水中のＴＯＣ濃度の経時変化を示すグラフである。

以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る超純水製造システム１０を概略的に表わすブロック図である。
超純水製造システム１０は、回収水を処理する回収水処理システム１１と、回収水処理システム１１で処理された回収水を処理して超純水を製造し、ユースポイント（ＰＯＵ）１２に供給するメイン超純水製造システム１３と、メイン超純水製造システム１３とは独立に、回収水処理システム１１で処理された回収水を処理して超純水を製造するサブ超純水製造システム１４を備えている。

回収水処理システム１１と、メイン超純水製造システム１３の間には、回収水処理システム１１で処理された回収水を貯留する回収水タンク１５が設置されている。回収水処理システム１１と回収水タンク１５は、回収水配管１６によって接続されている。回収水配管１６にはバルブＶ１が介挿されている。

また、回収水配管１６には、バルブＶ２を介挿した排出管１８が接続されている。排出管１８は、回収水処理システム１１で処理された回収水を超純水製造システム１０系外に排出するための配管である。バルブＶ１、Ｖ２は開閉可能に構成されている。バルブＶ１、Ｖ２としては、例えば電動弁、空気作動弁、電磁弁等が用いられる。

メイン超純水製造システム１３は、回収水タンク１５からＰＯＵ１２に接続されたメイン超純水製造配管１７の配管経路に配設されている。

サブ超純水製造システム１４は、回収水処理システム１１と回収水タンク１５の間のバルブＶ１より上流側に分岐して接続されたサブ超純水製造配管１９の配管経路に配設されている。サブ超純水製造システム１４の出水口付近には、サブ超純水製造システム１４により製造される超純水中のＴＯＣ濃度を測定するＴＯＣ計５（第１の検出手段）が接続されている。

また、超純水製造システム１０は、ＴＯＣ計５の測定値に応じて、バルブＶ１、Ｖ２の開閉を制御する制御装置７（被処理水供給量制御手段）を備えている。バルブＶ１、Ｖ２は、被処理水供給制御手段を構成している。

メイン超純水製造システム１３は、半導体製造用等の超純水を製造する超純水製造システムであり、一次純水システム１３１と、一次純水タンク１３２と、二次純水システム１３３を備えている。

一次純水システム１３１は、活性炭処理、逆浸透膜処理、イオン交換処理、紫外線酸化処理等を組み合わせて、回収水中のイオン性物質、有機物、微粒子、溶存ガスなどの不純物を除去して一次純水を製造する。

一次純水タンク１３２は、一次純水システム１３１で製造された一次純水を貯留する。二次純水システム１３３は、一次純水を処理して、さらに純度の高い超純水を製造する。なお、本明細書において、一次純水と超純水は厳密に区別されるものではないが、例えば、一次純水は、比抵抗１８ＭΩ・ｃｍ以上、ＴＯＣ濃度１０μｇＣ／Ｌ以下、超純水は比抵抗１８．２ＭΩ・ｃｍ以上、ＴＯＣ濃度１．０μｇＣ／Ｌ以下である。

回収水としては、ＰＯＵ１２で回収された使用済みの超純水、超純水製造システム１０内から発生する廃水、超純水製造システム１０の設置される工場等から発生する廃水等が用いられる。超純水製造システム１０内からの廃水としては、超純水製造システム１０に備えられるイオン交換樹脂の再生の際に発生するアルカリ性廃水、酸性廃水や、逆浸透膜装置の濃縮水等が挙げられる。また、超純水製造システム１０の設置される工場内からの廃水としては、半導体洗浄廃水、超純水の再生廃水、冷却水廃水、生活廃水等が挙げられる。

回収水中には、超純水製造システム１０内や、超純水製造システム１０の設置される工場内等で使用されたアルカリ性薬剤、酸性薬剤、有機系薬剤等の各種薬剤が混入している。具体的には、アンモニア、水酸化ナトリウム等のアルカリ性薬剤、硫酸、塩酸、硝酸、フッ化水素等の酸性薬剤、イソプロピルアルコール、ジメチルスルホキシド、アセトン、水酸化トリメチルアンモニウム、水酸化２−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウム等の有機系薬剤、尿素や尿素誘導体、トリメチルアンモニウムなどの窒素含有化合物などである。これらのうち、イソプロピルアルコール、ジメチルスルホキシド、アセトン、尿素や尿素誘導体は、難分解性不純物、すなわち、超純水製造システムに一般に設置されるイオン交換樹脂装置、逆浸透膜装置、紫外線酸化装置等によって分解、除去されにくく、かつ、超純水中のＴＯＣ濃度を上昇させる要因となる不純物である。また、回収水処理システム１１において、窒素含有化合物が分解されて、尿素や尿素誘導体などの難分解性物質が発生し、回収水中に混入することもある。

回収水処理システム１１は、回収水中の上記薬剤を除去して、一次純水システム１３１に供給するために適した水質の処理水を製造する。回収水処理システム１１は例えば、膜分離活性汚泥法浸漬膜装置（ＭＢＲ）、逆浸透膜装置（ＲＯ）、生物活性炭装置等を用いて構成される。回収水タンク１５は、回収水処理システム１１で処理された回収水を貯留する。また、回収水タンク１５は、回収水とともに、原水（市水、井水、工業用水等）を貯留してもよい。

サブ超純水製造システム１４は、回収水処理システム１１で処理された回収水を連続的に処理して、メイン超純水製造システム１３が製造する超純水と同等の水質、具体的には、メイン超純水製造システム１３が製造する超純水と同等のＴＯＣ濃度及び比抵抗率を有する超純水を製造する。サブ超純水製造システム１４はメイン超純水製造システム１３よりも処理流量を小さく構成されている。サブ超純水製造システム１４は、メイン超純水製造システム１３とは独立して超純水を製造する。ＴＯＣ計５がサブ超純水製造システム１４で製造された超純水中のＴＯＣ濃度を測定して、測定値を制御装置７に入力する。

メイン超純水製造システム１３、サブ超純水製造システム１４、ＴＯＣ計５、制御装置７の作用は次のとおりである。即ち、サブ超純水製造システム１４は、メイン超純水製造システム１３よりも処理流量が小さいため、回収水タンク１５からメイン超純水製造システム１３と同時期にサブ超純水製造システム１４に供給された被処理水を、メイン超純水製造システム１３よりも早く処理して、超純水を製造することができる。

そして、ＴＯＣ計５がサブ超純水製造システム１４の処理水(超純水)中のＴＯＣ濃度を測定する。ＴＯＣ計５の測定値が上昇することで、サブ超純水製造システム１４に供給された回収水中の難分解性不純物の濃度が高くなったことが判別できる。

この場合、メイン超純水製造システム１３で製造される超純水中のＴＯＣ濃度は、上記サブ超純水製造システム１４で製造される超純水中のＴＯＣ濃度と同様に上昇することが予測できる。このように、サブ超純水製造システム１４で回収水を処理することで、メイン超純水製造システム１３で製造される超純水の水質（ＴＯＣ濃度）の悪化の可能性を予測することができる。

そこで、ＴＯＣ計５がＴＯＣ濃度の測定値を制御装置７に入力し、ＴＯＣ計５の測定値が高くなったときには、制御装置７がバルブＶ１を閉じて、難分解性不純物の濃度が高い回収水のメイン超純水製造システム１３への供給を停止する。また、制御装置７がバルブＶ２を開いて、難分解性不純物の濃度が高い回収水を排出管１８から超純水製造システム１０の系外に排水する。また、ＴＯＣ計５の測定値が低くなったときに、制御装置７がバルブＶ１を開き、回収水のメイン超純水製造システム１３への供給を再開することが可能である。このように、超純水製造システム１０によれば、難分解性不純物の濃度の低い回収水のみをメイン超純水製造システム１３に供給して超純水を製造することができるため、高水質の超純水を安定的に製造することができる。

メイン超純水製造システム１３の回収水の供給を停止した際には、製造される超純水の流量が減少することがある。この場合、回収水タンク１５への原水の供給量を増加させれば、製造される超純水の流量を維持することができる。これにより、高水質の超純水を安定的に、ＰＯＵ１２への供給流量を維持したまま製造することができる。

例えば、回収水中の難分解性不純物の濃度が平常時よりも急に高くなった場合、このような回収水がメイン超純水製造システム１３に供給されると、回収水処理システム１１、メイン超純水製造システム１３で除去されない難分解性不純物が超純水中に残存し、ＰＯＵ１２に供給されてしまうことになる。しかしながら、本実施形態の超純水製造システム１０によれば、このような場合にも、サブ超純水製造システム１４で回収水を処理し、メイン超純水製造システム１３で製造される超純水の水質（ＴＯＣ濃度）の悪化の可能性を予測するため、ＰＯＵ１２に供給される超純水の水質の悪化を避けることができる。

なお、排出された回収水は、再度回収水処理システム１１に供給して処理し、超純水の製造に用いてもよい。また、排出された回収水を回収水タンク１５に供給するとともに、難分解性不純物の濃度が低い原水を回収水タンク１５内に供給し、これらを混合して難分解性不純物の濃度を低下させた後に、メイン超純水製造システム１３に供給し、超純水の製造に用いてもよい。

また、回収水タンク１５の直前に、尿素分解装置をバイパス接続して、ＴＯＣ計５の測定値が高くなったときには、回収水を尿素分解装置に供給し、ここで尿素を分解した後に回収水タンク１５を経てメイン超純水製造システム１３に供給してもよい。

尿素分解装置を用いる方法について以下に説明する。図２は、超純水製造システム１０に尿素分解装置１０１を備える超純水製造システム１０ｂの構成を概略的に示すブロック図である。図２に示す超純水製造システム１０ｂは、尿素分解装置配管１０２を備えている。尿素分解装置１０１は、尿素分解装置配管１０２の経路に介設されている。尿素分解装置配管１０２は、開閉可能なバルブＶ１０を介して、回収水配管１６に並列に接続されている。超純水製造システム１０ｂにおいて、当該流路切替バルブＶ１０が尿素分解水供給制御手段を構成する。

尿素分解水供給量制御手段として、制御装置７を用い、制御装置７によって、ＴＯＣ計５の測定値が高くなったとき、すなわち、回収水中の難分解性不純物の濃度が高くなったときに、上記バルブＶ１０を開、バルブＶ１を閉に切り替えて、回収水を尿素分解装置に供給し、尿素分解装置１０１で処理した回収水を回収水タンク１５に供給する。一方、ＴＯＣ計５の測定値が低くなったとき、すなわち、回収水中の難分解性不純物の濃度が低くなったときには、バルブＶ１０を閉、バルブＶ１を開に切り替えて、回収水を直接、回収水タンク１５に供給する。

尿素分解装置１０１としては、例えば、内部に回収水を貯留する処理槽と、処理槽内に次亜臭素酸等、尿素を分解可能な薬剤を供給する尿素分解剤供給装置とで構成することができる。

このように、尿素分解装置１０１を設置すれば、回収水中の難分解性不純物である尿素濃度が増加した際にも、予め尿素を除去した回収水をメイン超純水製造システム１３に供給することができるため、ＰＯＵ１２に供給される超純水中の尿素濃度の上昇が抑えられる。そのため、メイン超純水製造システム１３が製造する超純水中のＴＯＣ濃度を低いまま維持することが可能である。

また、後述する第２の実施形態と同様に、メイン超純水製造システム１３が紫外線酸化装置を備える場合には、ＴＯＣ計５の測定値に基いて、当該紫外線酸化装置における紫外線照射量を制御してもよい。紫外線酸化装置を備える超純水製造システムでは、紫外線酸化装置の被処理水のＴＯＣ濃度を測定し、測定値、すなわち被処理水のＴＯＣ濃度に応じて、紫外線照射量を制御することも行われている。これに対し、本実施形態の超純水製造システム１０によれば、ＴＯＣ計５の測定値によって、メイン超純水製造システム１３の紫外線酸化装置に供給される被処理水中のＴＯＣ濃度を予測できる。そのため、制御装置７によって、ＴＯＣ計５の測定値が高くなったときに、メイン超純水製造システム１３の紫外線酸化装置の紫外線照射量を増加させ、ＴＯＣ計５の測定値が低くなったときに、当該紫外線照射量を減少させることで、ＴＯＣ計５の測定値による紫外線照射量のフィードバック制御を行うことができる。また、メイン超純水製造システム１３とサブ超純水製造システム１４の両者が紫外線酸化装置を備える場合には、ＴＯＣ計５の測定値に基いて、両者の紫外線照射量が等価となるように、それぞれの紫外線照射量を制御してもよい。

サブ超純水製造システム１４における単位時間当たりの処理流量は、メイン超純水製造システム１３の単位時間当たりの処理流量の１／１００〜１／１００００であることが好ましい。サブ超純水製造システム１４の単位時間当たりの処理流量がメイン超純水製造システム１３の単位時間当たりの処理流量の１／１００未満であると、メイン超純水製造システム１３が大きすぎて、ランニングコストが大きくなるおそれがある。これに対し、１／１００００を超えると、サブ超純水製造システム１４による、メイン超純水製造システム１３の製造する超純水水質の予測の精度が下がり、ＰＯＵ１２に供給される超純水の水質が安定的に維持されないおそれがある。

メイン超純水製造システム１３における、回収水が導入されてから超純水が製造されるまでの期間（以下「滞留時間」という。）と、サブ超純水製造システム１４における滞留時間との差［メイン超純水製造システム１３における滞留時間−サブ超純水製造システム１４における滞留時間］は、ＴＯＣ計５におけるＴＯＣ濃度の測定にかかる時間（以下「ＴＯＣ濃度測定時間」という。）の２倍〜１００倍であることが好ましい。

滞留時間がＴＯＣ濃度測定時間の２倍未満では、サブ超純水製造システム１４による、メイン超純水製造システム１３の製造する超純水水質の予測の精度が下がり、ＰＯＵ１２に供給される超純水の水質が安定的に維持されないおそれがある。これに対し、１００倍を超えると、メイン超純水製造システム１３における滞留時間がサブ超純水製造システム１４の滞留時間に対して長くなりすぎて、それぞれで製造される超純水の水質の差が大きくなり、ＰＯＵ１２に供給される超純水の水質が安定的に維持されないおそれがある。

ＴＯＣ計５としては、特に限定されないが、ＴＯＣ濃度測定時間が２分〜３０分程度のものが好ましい。ＴＯＣ濃度測定時間が長すぎると、応答性が悪化するおそれがある。一方、測定時間が短いと、ＴＯＣ濃度の測定精度が悪くなるおそれがある。ＴＯＣ計５として具体的には、アナテルＴＯＣ計 Ａ１０００，Ａ１０００Ｘ（いずれも（株）ハックウルトラ社製）Ｓｅｉｖｅｒｓ ９００，５００ＲＬ（いずれも、ＧＥ社製）、５０００ＴＯＣ（Ｔｈｏｎｔｏｎ社製）等を用いることができる。

以上、本実施形態の超純水製造システムによれば、ＰＯＵに供給される超純水の水質の悪化の可能性を早期に予測し、これを回避することができるため、高純度の超純水を安定的に製造することが可能である。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を説明する。図３は、本実施形態の超純水製造システム２０を概略的に表わすブロック図である。超純水製造システム２０は、超純水製造システム１０を構成する単位水処理装置の組合せの一例を表わしている。本実施形態において、第１の実施形態と同一の機能を有する構成には同一の符号を付して重複する説明を省略する。

超純水製造システム２０は、回収水処理システム１１ａと、メイン超純水製造システム１３ａと、サブ超純水製造システム１４ａと、回収水タンク１５ａと、ＴＯＣ計５ａ（第１の検出手段）と、制御手段７ａ（被処理水供給量制御手段）とを備えている。これらは、超純水製造システム１０と同様に、回収水配管１６ａ、メイン超純水製造配管１７ａ、サブ超純水製造配管１９ａによって接続されている。ただし、超純水製造システム２０は、サブ超純水製造配管１９ａが、回収水タンク１５ａに直接接続されている点で超純水製造システム１０と異なっている。また、回収水配管１６ａの、回収水タンク１５ａの上流側には、バルブＶ１ａが介挿されている。また、回収水配管１６ａには、バルブＶ２ａを介挿した排出管１８ａが接続されている。さらに、回収水配管１６ａには、回収水配管１６ａとサブ超純水製造システム１４ａを、回収水タンク１５ａをバイパスして接続するバイパス配管１９ｃが接続されている。バイパス配管１９ｃには、開閉可能なバルブＶ９が介挿されている。また、超純水製造システム２０は、ＴＯＣ計５ａの測定値に応じて、バルブＶ１ａ、Ｖ２ａ、Ｖ９の開閉を制御する制御装置７ａを備えている。超純水製造システム２０において、バルブＶ１ａ、Ｖ２ａ、Ｖ９が、被処理水供給制御手段を構成している。

メイン超純水製造システム１３ａは、回収水又は原水を用いて半導体製造用等の超純水を製造する超純水製造システムである。回収水としては上記した第１の実施形態と同様の回収水を用いる。原水としては、市水、井水、工業用水等を用いることができる。また、回収水と原水を混合してもよい。以下、主として回収水を用いる超純水製造システム２０について説明するが、原水あるいは原水と回収水の両者を用いた場合も同様である。

メイン超純水製造システム１３ａは、一次純水システム１３１ａと、一次純水タンク１３２ａと、二次純水システム１３３ａを備えている。

一次純水システム１３１ａは、活性炭装置（ＡＣ）２１、強酸性陽イオン交換樹脂装置（ＳＣ）２２、脱気装置（ＤＧ）２３、陰イオン交換樹脂装置（ＷＡ／ＳＡ）２４、タンク（ＴＫ）２５、逆浸透膜装置（ＲＯ）２６、紫外線酸化装置（ＴＯＣ−ＵＶ）２７、再生型混床式イオン交換樹脂装置（ＭＢ）２８、膜脱気装置（ＭＤＧ）２９を備えている。

一次純水システム１３１ａにおいて、活性炭装置２１が回収水中の酸化性成分等を吸着除去する。次いで、強酸性陽イオン交換樹脂装置２２、脱気装置２３、陰イオン交換樹脂装置２４が回収水を順に処理して、回収水中のイオン性成分を除去する脱塩処理を行う。

活性炭装置２１、強酸性陽イオン交換樹脂装置２２、脱気装置２３、陰イオン交換樹脂装置２４はそれぞれ、所望の脱塩能を達成する装置を、適宜選択することができる。超純水製造システム２０においては、陰イオン交換樹脂装置２４としては、弱塩基性陰イオン交換樹脂と、強塩基性陰イオン交換樹脂を積層した、複床式のイオン交換樹脂装置を用いている。

タンク２５は、このようにして脱塩処理された回収水を貯留する。
次いで、逆浸透膜装置２６がタンク２５内の回収水を逆浸透膜処理して、回収水中のイオン性成分や、コロイド成分、有機物等を除去する。そして、紫外線酸化装置２７が逆浸透膜処理された回収水（逆浸透膜装置２６の透過水）中に残留する有機物を有機酸や二酸化炭素に分解し、再生型混床式イオン交換樹脂装置２８が、紫外線酸化装置２７で発生した有機酸を吸着除去して一次純水を製造する。紫外線酸化装置２７は、例えば、１８５ｎｍ付近の紫外線と、２５４ｎｍ付近の波長の紫外線とを照射可能な低圧水銀ランプを備えている。また、再生型混床式イオン交換樹脂装置２８に代えて電気脱イオン装置を用いてもよい。

膜脱気装置２９は一次純水を二次純水システム１３３ａで処理するに先立ち、一次純水中に残存する溶存ガスを除去する。溶存ガスの除去された一次純水は一次純水タンク１３２ａに貯留される。

二次純水システム１３３ａは、一次純水タンク１３２ａの下流側に、熱交換器（ＨＥＸ）３１、紫外線酸化装置（ＴＯＣ−ＵＶ）３２、膜脱気装置（ＭＤＧ）３３、非再生型混床イオン交換樹脂装置（ＭＢ）３４、限外ろ過膜装置（ＵＦ）３５を備えている。二次純水システム１３３ａは、ＰＯＵ１２ａに接続されている。

二次純水システム１３３ａにおいて、熱交換器３１が、一次純水の温度を２０℃〜２５℃程度のほぼ一定温度に保つ。紫外線酸化装置３２は、被処理水に紫外線を照射して、水中の有機物を炭酸や有機酸等に分解する。紫外線酸化装置３２としては一次純水システム１３１ａにおける紫外線酸化装置２７と同様の装置を用いることができる。

その後、膜脱気装置３３が紫外線酸化装置３２で生じた炭酸等の溶存ガスを脱気し、例えば、溶存酸素濃度を１μｇ／Ｌ以下、全溶存ガス濃度を１μｇ／Ｌ以下に低減する。

次いで、非再生型混床式イオン交換樹脂装置３４が、膜脱気装置３３の処理水中に含まれる不純物イオンを除去する。この不純物イオンは、主に、紫外線酸化装置３２で発生する有機酸のイオンである。非再生型混床式イオン交換樹脂装置３４に代えて電気脱イオン装置を用いてもよい。さらに、限外ろ過膜装置３５が、非再生型混床式イオン交換樹脂装置の処理水中の残存微粒子等を除去し、超純水を製造する。製造された超純水はＰＯＵ１２ａに供給される。

超純水製造システム２０において、サブ超純水製造システム１４ａは、メイン超純水製造システム１３ａと同等の水質の超純水を製造可能に構成する。そのため、サブ超純水製造システム１４ａは、メイン超純水製造システム１３ａと同じか、メイン超純水製造システム１３ａに準じた装置構成であることが好ましい。超純水製造システム２０においては、サブ超純水製造システム１４ａは、活性炭装置（ＡＣ）４１、強酸性陽イオン交換樹脂装置（ＳＣ）４２、脱気装置（ＤＧ）４３、陰イオン交換樹脂装置（ＷＡ／ＳＡ）４４、逆浸透膜装置（ＲＯ）４５、紫外線酸化装置（ＴＯＣ−ＵＶ）４６、再生型混床式イオン交換樹脂装置（ＭＢ）４７、紫外線酸化装置（ＴＯＣ−ＵＶ）４８、非再生型混床式イオン交換樹脂装置（ＭＢ）４９を備えている。

サブ超純水製造システム１４ａの出水口付近（非再生型混床式イオン交換樹脂装置４９の直後）には、分岐管を介してＴＯＣ計５ａが接続されている。また、再生型混床式イオン交換樹脂装置４７の出水管には分岐管を介してＵＶ調光用ＴＯＣ計５０（第２の検出手段）が接続されている。さらに、紫外線酸化装置４６の被処理水導入管には、２本のブロー管５１、５２がそれぞれ分岐して接続されている。ブロー管５１、５２にはそれぞれ、バルブＶ３、Ｖ４が介挿されている。バルブＶ３、Ｖ４は、ブロー排水供給手段を構成している。

サブ超純水製造システム１４ａは、サブ超純水製造配管１９ａの配管経路に、タンク、ピット等、被処理水や処理水を貯留する貯留槽を備えずに配設されている。また、サブ超純水製造システム１４ａは、メイン超純水製造システム１３ａよりも処理流量が小さく構成されている。そのため、メイン超純水製造システム１３ａよりも早く回収水を処理することができる。

次に、超純水製造システム２０における超純水の製造方法について説明する。
回収水タンク１５ａの回収水を、メイン超純水製造システム１３ａと、サブ超純水製造システム１４ａに並行して供給する。サブ超純水製造システム１４ａには、回収水を連続的に供給する。

サブ超純水製造システム１４ａは、供給された回収水を、同時期にメイン超純水製造システム１３ａに供給された回収水よりも早く処理して、超純水を製造する。この際、ＵＶ調光用ＴＯＣ計５０及びＴＯＣ計５ａが、それぞれ、再生型混床式イオン交換樹脂装置４７、非再生型混床式イオン交換樹脂装置４９の処理水中のＴＯＣ濃度を測定する。メイン超純水製造システム１３ａと同様に、サブ超純水製造システム１４ａにおける再生型混床式イオン交換樹脂装置４７、非再生型混床式イオン交換樹脂装置４９に代えて、電気脱イオン装置を用いてもよい。

ＵＶ調光用ＴＯＣ計５０は、ＴＯＣ濃度の測定値を制御装置７ａに入力する。制御装置７ａは、ＵＶ調光用ＴＯＣ計５０の測定値の増減に合わせて、ＴＯＣを効率よく分解できるように、メイン超純水製造システム１３ａに設置された紫外線酸化装置２７の紫外線照射量を調節する。同時に、紫外線酸化装置４６の紫外線照射量を、紫外線酸化装置２７の紫外線照射量と同等になるように調節する。例えば、紫外線酸化装置４６、紫外線酸化装置２７の両者における単位流量当たりの紫外線照射量がほぼ同じになるように調節する。これは、メイン超純水製造システム１３ａとサブ超純水製造システム１４ａの製造する超純水の水質を同等に保つためである。

紫外線照射量の調節は例えば次のように行う。紫外線酸化装置２７として、複数の紫外線ランプを備える装置を用い、紫外線照射量制御手段として制御装置７ａを使用して、制御装置７ａが紫外線ランプの点灯本数を調整することにより紫外線照射量の調節を行う。紫外線酸化装置４６の紫外線照射量は、一定に保ち、ブロー排水量制御手段として制御装置７ａを使用して、制御装置７ａがバルブＶ３、Ｖ４の開閉することで、ブロー管５１、５２からの紫外線酸化装置４６の被処理水のブロー量を増減させて、紫外線酸化装置４６に供給する被処理水の流量を変更する。これにより、紫外線酸化装置４６、紫外線酸化装置２７の両者における単位流量当たりの紫外線照射量がほぼ同じになるように調節することができる。図３に示す超純水製造システム２０は、２本のブロー管を備えているので、紫外線酸化装置４６の紫外線照射量を少なくとも３段階に調節することが可能である。

なお、紫外線酸化装置２７の紫外線照射量の調整は点灯本数の調整に限らず、紫外線酸化装置４６と同様に、処理流量の調節によって行ってもよく、各々の紫外線ランプの電流値を調整して調光することで行ってもよい。また、紫外線酸化装置４６の紫外線照射量の調整方法についても、処理流量の調節、紫外線ランプの点灯本数の調整、紫外線ランプの電流値の調整（調光）のいずれで行ってもよい。

また、紫外線照射量の制御は例えば次のように行う。制御装置７ａに、ＵＶ調光用ＴＯＣ計５０のＴＯＣ測定値について閾値を段階的に複数設定しておく。超純水製造システム２０においては、ブロー管５１，５２によって紫外線酸化装置４６の紫外線照射量を少なくとも３段階に調節可能であるため、少なくとも２つの閾値を設定することができる。

ＵＶ調光用ＴＯＣ計５０の測定値が、この閾値のうち、小さい方の値を超えたときに、制御装置７ａによって、メイン超純水製造システム１３ａの紫外線酸化装置２７の紫外線照射量を増加させる。これは、制御装置７ａが紫外線酸化装置２７に備えられるランプの点灯数を増加させることで行う。例えば、紫外線酸化装置２７における紫外線ランプを３つのグループに分け、点灯させるグループ数を１グループから、２グループ、３グループに増加させれば、紫外線酸化装置２７における紫外線照射量を３段階で調節することが可能である。

同時に、制御装置７ａがバルブＶ３を開放して、被処理水の一部を系外に排出する。これにより、サブ超純水製造システム１４ａの紫外線酸化装置４８における紫外線照射量を調節する。

ＵＶ調光用ＴＯＣ計５０の測定値が、上記閾値のうち、大きいほうの値を超えたときには、制御装置７ａが紫外線酸化装置２７に備えられるランプの点灯数をさらに増加させ、バルブＶ４を開放して、系外に排出する被処理水の流量を増加させる。

このように、ＵＶ調光用ＴＯＣ計５０の測定値によって、紫外線酸化装置２７の紫外線照射量をフィードバック制御することができる。そのため、回収水中のＴＯＣ濃度が変動した場合にも、紫外線酸化装置２７における紫外線照射量を適切に調節することができる。これにより、メイン超純水製造システム１３ａの製造する超純水の水質をより安定的に保つことができる。

なお、紫外線酸化装置２７の紫外線照射量をフィードバック制御しない場合、紫外線酸化装置２７における紫外線照射量が、被処理水中のＴＯＣ濃度に対して過剰になったり、不足したりして、メイン超純水製造システム１３ａの製造する超純水水質が悪化することがある。具体的には紫外線照射量が過剰になると、余剰の紫外線により水が分解して過酸化水素が発生し、その結果、超純水中の溶存酸素濃度が上昇することがある。紫外線照射量が不足すると、ＴＯＣの分解が不充分となって、超純水中のＴＯＣ濃度が上昇することがある。

また、サブ超純水製造システム１４ａにおける単位時間当たりの処理流量は、メイン超純水製造システム１３ａの単位時間当たりの処理流量の１／１００〜１／１００００であることが好ましい。１／１００未満であると、メイン超純水製造システム１３ａが大きすぎて、ランニングコストが大きくなるおそれがある。これに対し、１／１００００を超えると、サブ超純水製造システム１４ａによる、メイン超純水製造システム１３ａの製造する超純水水質の予測の精度が下がり、ＰＯＵ１２ａに供給される超純水の水質が安定的に維持されないおそれがある。また、サブ超純水製造システム１４ａとメイン超純水製造システム１３ａの紫外線酸化装置の仕様を変えなければならなくなり、両者において同等の水質の超純水が得られなくなることがある。

メイン超純水製造システム１３ａにおける、滞留時間と、サブ超純水製造システム１４ａにおける滞留時間との差［メイン超純水製造システム１３における滞留時間−サブ超純水製造システム１４における滞留時間］は、ＴＯＣ計５ａにおけるＴＯＣ濃度測定時間の２倍〜1００倍であることが好ましい。２倍未満では、サブ超純水製造システム１４による、メイン超純水製造システム１３の製造する超純水水質の予測の精度が下がり、ＰＯＵに供給される超純水の水質が安定的に維持されないおそれがある。これに対し、1００倍を超えると、メイン超純水製造システム１３ａにおける滞留時間がサブ超純水製造システム１４ａの滞留時間に対して長くなりすぎて、両者の超純水の水質の差が大きくなり、ＰＯＵ１２ａに供給される超純水水質の予測の精度が低下するおそれがある。

なお、メイン超純水製造システム１３ａの紫外線酸化装置２７と、サブ超純水製造システム１４ａの紫外線酸化装置４６の両者の紫外線照射量を同等にするためには、紫外線酸化装置２７と紫外線酸化装置４６は、同じ紫外線酸化装置を用いることが好ましい。しかし、メイン超純水製造システム１３ａと、サブ超純水製造システム１４ａにおける処理流量が互いに異なるために、同じ紫外線酸化装置を用いることが困難な場合もある。この場合には、紫外線酸化装置を通過する被処理水に照射される１８５ｎｍの紫外線量が同等となるように設定すればよい。すなわち、紫外線酸化装置の紫外線ランプの石英管の材質、例えば、材質が合成石英であるか溶解石英であるかの違いなどにより、当該石英管におけるＴＯＣの分解に有効な１８５ｎｍ紫外線の透過率が異なる場合がある。そのため、紫外線酸化装置２７と、紫外線酸化装値４６に備えられる紫外線ランプから実際に照射される紫外線照度が異なる場合がある。この場合には、紫外線酸化装値４６と紫外線酸化装置２７との紫外線照度差を考慮し、紫外線酸化装置４６の紫外線照射量の設定値を、紫外線酸化装置２７の紫外線照射量に対し、紫外線照度の比に応じた定数を掛けて調節した値として設定することが好ましい。

超純水製造システム２０においても、第１の実施形態と同様に、回収水中の難分解性不純物濃度の監視を行うことができる。すなわち、制御装置７ａに、ＴＯＣ計５ａの測定値について所定の閾値を１つまたは複数設定しておき、ＴＯＣ計５ａが入力するＴＯＣ濃度測定値がこの閾値を超えたときに、制御装置７ａがバルブＶ１を閉じて、メイン超純水製造システム１３ａへの回収水の供給を停止する。同時に、バルブＶ２を開いて、回収水の一部を超純水製造システム２０系外に排出するとともに、バルブＶ３を開いて、回収水の残部をサブ超純水製造システム１４ａのみに供給する。そして、ＴＯＣ濃度測定値がある閾値まで低下したときに、制御装置７ａがバルブＶ１を開き、バルブＶ２，Ｖ３を閉じて、メイン超純水製造システム１３ａへの回収水の供給と、メイン超純水製造システム１３ａへ供給される回収水のサブ超純水製造システム１４ａでの処理を再開する。この際の、回収水中の難分解性不純物濃度の監視についての好ましい態様は第１の実施形態と同様であるため重複する説明を省略する。

このように、本実施形態の超純水製造システムによれば、紫外線酸化装置における紫外線照射量の制御と、回収水水質の監視をあわせて行うことで、ＰＯＵに供給される超純水の水質の悪化の可能性を早期に予測し、これを回避することができるため、高純度の超純水を安定的に製造することが可能である。

（変形例）
次に、第２の実施形態の変形例について説明する。本変形例は、サブ超純水製造システム１４ａにおいて脱塩処理を行う装置（以下「脱塩装置」という。）、すなわち、強酸性陽イオン交換樹脂装置４２、脱気装置４３、陰イオン交換樹脂装置４４及び逆浸透膜装置４５の組合せに代えて、強酸性陽イオン交換樹脂装置、脱気装置及び逆浸透膜装置の組合せを用い、逆浸透膜装置の被処理水に水酸化ナトリウム等のアルカリ性薬剤を添加し、被処理水のｐＨを９．５以上程度に調節する。

本変形例では、強酸性陽イオン交換樹脂装置、脱気装置、逆浸透膜装置の組合せが、メイン超純水製造システム１３ａの一次純水システムにおける脱塩処理と同等の脱塩率で脱塩処理を行う。この場合、脱塩装置が強酸性陽イオン交換樹脂装置と逆浸透装置を備えることで、イオン性成分をほぼ１００％の除去率で除去することができ、サブ超純水製造システム１４ａの脱塩装置における脱塩能は、メイン超純水製造システム１３ａの一次純水システムにおけるのと同等になる。

また、本変形例では、サブ超純水製造システムにおいて、陰イオン交換樹脂装置を使用しないので、イオン交換樹脂の再生負荷を低減することができる。したがって、サブ超純水製造システムのランニングコストを低減することができる。

また、サブ超純水製造システム１４ａの脱塩装置を、強酸性陽イオン交換樹脂装置４２、脱気装置４３、陰イオン交換樹脂装置４４、及び逆浸透膜装置４５の組合せに代えて、逆浸透膜装置及び混床式イオン交換装置の組合せ、又は逆浸透膜装置及び電気脱イオン装置の組合せを用いてもよい。

この場合、逆浸透膜装置及び電気脱イオン装置の組合せ、又は逆浸透膜装置及び電気脱イオン装置の組合せが、メイン超純水製造システム１３ａの一次純水システムにおける脱塩処理と同等の脱塩率での脱塩処理を行う。このようにすれば、イオン交換樹脂に比べて再生（逆洗）、交換頻度の少ない、浸透膜装置及び電気脱イオン装置を用いるため、サブ超純水製造システム１４ａのランニングコストをさらに低減することができる。さらに、逆浸透膜装置と混床式イオン交換装置、又は逆浸透膜装置と電気脱イオン装置の間に脱気装置を設置しても良い。

このように、脱塩装置として、逆浸透膜装置及び電気脱イオン装置の組合せ、又は逆浸透膜装置及び電気脱イオン装置の組合せ用いる場合、いずれの組合せにおいても、イオン性成分をほぼ１００％の除去率で除去することができる。そのため、サブ超純水製造システム１４ａの脱塩装置における脱塩能は、メイン超純水製造システム１３ａの一次純水システムにおけるのと同等になる。

なお、脱塩装置におけるＴＯＣ除去能をメイン超純水製造システム１３ａの一次純水システムにおけるのと同等のＴＯＣ除去能に調節する方法としては、浸透膜装置における供給圧力並びに水回収率を変更することなどによって適宜行うことができる。

以上、本実施形態の変形例の超純水製造システムによれば、紫外線酸化装置における紫外線照射量の制御と、回収水水質の監視をあわせて行うことで、ＰＯＵに供給される超純水の水質の悪化の可能性を早期に予測し、これを回避することができるため、高純度の超純水を安定的に製造することが可能である。また、サブ超純水製造システムのランニングコストを低減することができる。

次に、実施例について説明する。
実施例では、図４に示す超純水製造システム３０を用いて超純水の製造試験を行った。図４に示す超純水製造システム３０は、回収水処理システム１１ｂと、回収水処理システム１１ｂとに接続された回収水配管１６ｂと、メイン超純水製造システム１３ｂと、サブ超純水製造システム１４ｂを備えている。メイン超純水製造システム１３ｂは、タンク１５ｂの下流側に接続されたメイン超純水製造配管１７ｂの経路に設置されている。メイン超純水製造システム１３ｂは、精密ろ過膜装置（ＭＦ）７２、タンク（ＴＫ）７３、活性炭装置（ＡＣ）７４、強酸性陽イオン交換樹脂装置（ＳＣ）７５、膜脱気装置（ＭＤＧ）７６、塩基性陰イオン交換樹脂装置（ＷＡ／ＳＡ）７７、タンク７８、逆浸透膜装置（ＲＯ）７９、紫外線酸化装置（ＴＯＣ−ＵＶ）８０、非再生型混床式イオン交換樹脂装置（ＭＢ）８１、非再生型混床式イオン交換樹脂装置（ＭＢ）８１の処理水の水質を測定するＴＯＣ計８２を備えている。

サブ超純水製造システム１４ｂは、回収水配管１６ｂに接続されたサブ超純水製造配管１９ｂの経路に、タンク８４、活性炭装置（ＡＣ）８５、逆浸透膜装置（ＲＯ）８６、熱交換器（ＨＥＸ）８７、再生型混床式イオン交換樹脂装置（ＭＢ）８８、紫外線酸化装置（ＴＯＣ−ＵＶ）８９、非再生型混床式イオン交換樹脂装置（ＭＢ）９０を備えて構成されている。非再生型混床式イオン交換樹脂装置（ＭＢ）９０の処理水の水質を測定するＴＯＣ計９１を備えている。また、紫外線酸化装置（ＴＯＣ−ＵＶ）８９の被処理水供給管には、ブロー管９２、９３がそれぞれ分岐して設けられている。ブロー管９２、９３には、バルブＶ７、Ｖ８が介挿されている。

また、回収水配管１６ｂには、タンク１５ｂからメイン超純水製造システム１３ｂへの回収水の供給を停止、再開するための、バルブＶ５が介挿されている。メイン超純水製造配管１６ｂには、回収水を排出する排出管１８ｂが接続されている。排出管１８ｂには、バルブＶ６が介挿されている。

超純水の製造は次のように行った。回収水を模擬して、純水（比抵抗１８ＭΩ・ｃｍ、ＴＯＣ濃度３．０μｇＣ／Ｌ）に、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を濃度が５００ｍｇ／Ｌとなるように溶解させた模擬回収水を用いた。模擬回収水は、膜分離活性汚泥法浸漬膜装置（ＭＢＲ）６１、逆浸透膜装置（ＲＯ）６２、活性炭装置（ＡＣ）６３で構成した回収水処理システム１１ｂで処理した後、タンク１５ｂに供給した。

超純水製造システム３０において使用した各装置の仕様及び運転条件は、次のとおりである。
（回収水処理システム１１ｂ）
ＭＢＲ６１：東レ（株）社製 ＴＭＲ１４０ ＭＬＳＳ ９０００ｐｐｍ 槽容量 ２００ｍ^３
ＲＯ６２：東レ（株）社製 ＴＭＧ２０−３７０の６０本を設置したもの
ＡＣ６３：内径φ２ｍ×高さ２．５ｍの充填塔内に、三菱化学カルゴン（株）社製 ダイヤホープＭ００６ＬＦＡを６ｍ^３充填した充填塔を１塔設置したもの
タンク１５ｂ：繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製 容量２０ｍ^３

（メイン超純水製造システム１３ｂ）
ＭＦ７２：野村マイクロ・サイエンス（株）社製、ファインセップ ＮＦＳを４８本並列に設置したもの
ＡＣ７４：内径φ２ｍ×高さ２．５ｍの充填塔内に、ＡＣ６３と同じ三菱化学カルゴン製 ダイヤホープＭ００６ＬＦＡを６ｍ^３充填した充填塔を１塔設置したもの。
ＳＣ７５：内径φ２．５ｍ×高さ２．５ｍの充填塔内に、ＤＯＷ社製、Ｃ２５５ＬＦＨを５ｍ^３充填した充填塔を１塔設置したもの
ＭＤＧ７６：ポリポア社製、Ｌｉｑｕｉ−Ｃｅｌ Ｘ５０ １４−ｉｎｃｈを４本用い、このうち２本を並列接続し、これらを直列に接続して２段に構成したもの）
ＷＡ／ＳＡ７７：強塩基性陰イオン交換樹脂：ＤＯＷ社製Ａ１１３ＬＦ ２．５ｍ^３、弱塩基性陰イオン交換樹脂：ＤＯＷ社製Ａ３６８ＬＦ ２．５ｍ^３を、内径φ２．５ｍ×高さ２．５ｍの充填塔に積層充填したもの１塔設置したもの
ＲＯ７９：東レ（株）社製、ＴＭＧ２０−３７０を９０本、設置したものであり、被処理水の供給圧力７．０ＭＰａ、水回収率９０％
ＴＯＣ−ＵＶ８０：（株）日本フォトサイエンス社製ＡＵＶ（ランプ４０本入）１５台（１台あたりの消費電力：６．６ｋＷ）
ＭＢ８１：野村マイクロ・サイエンス（株）社製 カートリッジ式イオン交換樹脂（型式 ＮＣＣ−２００、充填量：５６Ｌ）を５０本並列に設置したもの

（サブ超純水製造システム１４ｂ）
ＡＣ８５：ＡＣ６３，ＡＣ７４と同じ活性炭カートリッジカラム（三菱化学カルゴン（株）社製 ダイヤホープＭ００６ＬＦＡ充填量５６Ｌのカートリッジカラム）を１本設置したもの
ＲＯ８６：東レ（株）社製 ＴＭＧ２０−３７０の１本を１本のベッセル内に充填したものであり、被処理水の供給圧力７．０ＭＰａ、水回収率７０％
ＨＥＸ８７：（株）日阪製作所社製 ＵＸ−００５Ａ−Ｊ−２４
ＭＢ８８：ＭＢ８１と同じカートリッジポリッシャーを１本設置したもの
ＴＯＣ−ＵＶ８９：Ａｑｕａｆｉｎｅ製 ＡＰＴＩＭＡ １００ 消費電力１１５２ｋＷのＵＶランプを４本設置したもの
ＭＢ９０：ＭＢ８１と同じカートリッジポリッシャーを１本設置したもの
ＴＯＣ計８２、９５：（株）ハックウルトラ社製 アナテルＴＯＣ計 Ａ１０００ＸＰ

制御装置７ｂは、メイン超純水製造システム１３ｂのＴＯＣ−ＵＶ８０の紫外線照射量を、点灯する紫外線ランプの数を増減させることで、次のように制御するよう設定した。先ず、ＴＯＣ−ＵＶ８０の初期の紫外線照射量を段階１（０．３８ｋＷｈ／ｍ^３）に設定した。サブ超純水製造システム１４ｂで製造される超純水中のＴＯＣ濃度、すなわちＴＯＣ計９１の測定値が、設定Ａ（０．８μｇＣ／Ｌ）を超えたときに、メイン超純水製造システム１３ｂのＴＯＣ−ＵＶ８０の紫外線照射量を、点灯させる紫外線ランプの数を増加させることで、段階２（０．７６ｋＷｈ／ｍ^３）に調節するようにした。そして、ＴＯＣ−ＵＶ８０の紫外線照射量を段階２にした後、ＴＯＣ計９１の測定値が設定Ｂ（０．５μｇＣ／Ｌ）以下に減少した場合には点灯させる紫外線ランプの数を減少させて紫外線照射量を段階１に、設定Ｂを超え設定Ａ以下の場合には段階２を維持し、ＴＯＣ計９１の測定値が設定Ａを超えるままであれば、さらに点灯させる紫外線ランプの数を増加させて、段階３（１．１５ｋＷｈ／ｍ^３）に、それぞれ調節するよう設定した。

また、サブ超純水製造システム１４ｂのＴＯＣ−ＵＶ８９の紫外線照射量については、ＴＯＣ−ＵＶ８９の紫外線ランプの照射量を維持したまま、バルブＶ７、Ｖ８の開閉によって被処理水を排出するブロー管の数を増減して、ＴＯＣ−ＵＶ８９への被処理水供給量を、上記段階１、段階２、段階３に合わせて、それぞれ１．０ｍ^３／ｈ、０．６６ｍ^３／ｈ、０．３３ｍ^３／ｈの３段階に調節し、紫外線照射量を、０．３８ｋＷｈ／ｍ^３、０．７６ｋＷｈ／ｍ^３、１．１５ｋＷｈ／ｍ^３の３段階に調節するように、制御装置７ｂを設定した。

また、メイン超純水製造システム１３ｂで製造される超純水の流量は、１００ｍ^３／ｈ、サブ超純水製造システム１４ｂで製造される超純水の流量は、１．０ｍ^３／ｈに設定した。

初めに、上記でタンク１５ｂに貯留された模擬回収水（ＴＯＣ濃度２５．８μｇＣ／Ｌ、尿素濃度２μｇＣ／Ｌ）を、メイン超純水製造システム１３ｂとサブ超純水製造システム１４ｂに並行して供給した。このときには、ＴＯＣ−ＵＶ８０の紫外線照射量を段階１の０．３８ｋＷｈ／ｍ^３に調節した。同時に、バルブＶ７、Ｖ８を開にして、サブ超純水製造システム１４ｂのＴＯＣ−ＵＶ８９の紫外線照射量の初期設定値とした。模擬回収水を処理した超純水中のＴＯＣ濃度はサブ超純水製造システム１４ａ（ＴＯＣ計９１）で約０．６２μｇＣ／Ｌ、メイン超純水製造システム１３ｂ（ＴＯＣ計８２）で約０．５１μｇＣ／Ｌであり、同等の水質の超純水が得られた。
なお、タンク１５ｂに貯留された模擬回収水のＴＯＣ濃度は、ＧＥ社製、Ｓｅｉｖｅｒｓ ＴＯＣ−９００を用いて測定した。

所定の時間経過後、タンク１５ｂの直前で、模擬回収水に尿素を添加した。このときの模擬回収水のＴＯＣ濃度は６２．５μｇＣ／Ｌ、尿素濃度は１０．２μｇＣ／Ｌであった。これにより得られた超純水の水質は、ＴＯＣ計９１の定常値で約２．３μｇＣ／Ｌ、ＴＯＣ計８２で約０．５５μｇＣ／Ｌであった。このときには、サブ超純水製造システム１４ｂで製造された超純水のＴＯＣ濃度は上昇したが、制御装置７ｂによって、メイン超純水製造システム１３ｂへの回収水の供給、回収水の供給停止を制御したため、メイン超純水製造システム１３ｂで製造された超純水のＴＯＣ濃度は尿素添加前と同等に維持された。

さらに所定の時間経過後、尿素の添加を停止して、タンク１５ｂの直前で、模擬回収水に、回収処理システムのＲＯ６２の濃縮水を、単位時間当たりの流量（ｍ^３／ｈ）でＲＯ６２の透過水の２％添加した。このときの模擬回収水のＴＯＣ濃度は５９．６μｇＣ／Ｌ、尿素濃度は１．８μｇＣ／Ｌであった。これにより得られた超純水の水質は、ＴＯＣ計９１で約０．６９μｇＣ／Ｌ、ＴＯＣ計８２で約０．５６μｇＣ／Ｌであった。このときには、サブ超純水製造システム１４ｂで製造された超純水のＴＯＣ濃度は若干上昇したが、制御装置７ｂによって、メイン超純水製造システム１３ｂのＴＯＣ−ＵＶ８０の紫外線照射量を制御したため、メイン超純水製造システム１３ｂで製造された超純水のＴＯＣ濃度は尿素添加前と同等に維持された。

さらに所定の時間経過後、回収処理システムのＲＯ６２の濃縮水の添加量を、単位時間当たりの流量で４％に増加させた。このときの模擬回収水のＴＯＣ濃度は１２０μｇＣ／Ｌ、尿素濃度は１．８μｇＣ／Ｌであった。これにより得られた超純水の水質は、ＴＯＣ計９１で約０．６４μｇＣ／Ｌ、ＴＯＣ計８２で約０．５８μｇＣ／Ｌであった。このときには、サブ超純水製造システム１４ｂで製造された超純水のＴＯＣ濃度は若干上昇したが、制御装置７ｂによって、メイン超純水製造システム１３ｂのＴＯＣ−ＵＶ８０の紫外線照射量を制御したため、メイン超純水製造システム１３ｂで製造された超純水のＴＯＣ濃度は尿素添加前と同等に維持された。

さらに所定の時間経過後、回収処理システムのＲＯ６２の濃縮水の添加量を、単位時間当たりの流量で６％に増加させた。このときの模擬回収水のＴＯＣ濃度は１８６μｇＣ／Ｌ、尿素濃度は１．６μｇＣ／Ｌであった。これにより得られた超純水の水質は、ＴＯＣ計９１で約０．６４μｇＣ／Ｌ、ＴＯＣ計８２で約０．５８μｇＣ／Ｌであった。このときには、サブ超純水製造システム１４ｂで製造された超純水のＴＯＣ濃度は若干上昇したが、制御装置７ｂによって、メイン超純水製造システム１３ｂのＴＯＣ−ＵＶ８０の紫外線照射量を制御したため、メイン超純水製造システム１３ｂで製造された超純水のＴＯＣ濃度は尿素添加前と同等に維持された。

さらに所定の時間経過後、模擬回収水に代えて、ＴＯＣ濃度は２２２０μｇＣ／Ｌ、尿素濃度は１．２μｇＣ／Ｌの市水をタンク１５ｂに供給し、上記同様に市水を用いて超純水を製造した。これにより得られた超純水の水質は、ＴＯＣ計９１で約０．６０μｇＣ／Ｌ、ＴＯＣ計８２で約０．５６μｇＣ／Ｌであった。このときには、サブ超純水製造システム１４ｂで製造された超純水のＴＯＣ濃度は若干上昇したが、制御装置７ｂによって、メイン超純水製造システム１３ｂのＴＯＣ−ＵＶ８０の紫外線照射量を制御したため、メイン超純水製造システム１３ｂで製造された超純水のＴＯＣ濃度は尿素添加前と同等に維持された。

上記で得られた、メイン超純水製造システム及びサブ超純水製造システムの処理水（超純水）中のＴＯＣ濃度の経時変化を、横軸を時間（ｈｏｕｒ）、縦軸をＴＯＣ濃度（μｇＣ／Ｌ）として、図５に示す。図５において破線はサブ超純水製造システム、実線は、メイン超純水製造システムの処理水（超純水）中のＴＯＣ濃度を示す。

以上より、実施例の超純水製造システムによれば、ＰＯＵに供給される超純水の水質の悪化の可能性を早期に予測し、これを回避することができるため、高純度の超純水を安定的に製造することが可能であることが分かる。

１０，１０ｂ，２０，３０…超純水製造システム、５，５ａ，５０，８２，９１…ＴＯＣ計、７，７ａ，７ｂ…制御装置、１１，１１ａ，１１ｂ…回収水処理システム、１２，１２ａ…ユースポイント（ＰＯＵ）、１３，１３ａ，１３ｂ…メイン超純水製造システム、１４，１４ａ，１４ｂ…サブ超純水製造システム、１５，１５ａ，１５ｂ…回収水タンク、１６，１６ａ，１６ｂ…回収水配管、１７，１７ａ，１７ｂ…メイン超純水製造配管，１８，１８ａ，１８ｂ…排出管、１９，１９ａ，１９ｂ…サブ超純水製造配管，１９ｃ…バイパス配管，２１，４１，６３，７４，８５…活性炭装置（ＡＣ）、２２，４２，７５…強酸性陽イオン交換樹脂装置（ＳＣ）、２３，４３…脱気装置（ＤＧ）、２４，４４，７７…陰イオン交換樹脂装置（ＷＡ／ＳＡ）、２５，７３，７８，８４…タンク、２６，４５，６２，７９，８６…逆浸透膜装置（ＲＯ）、２７，３２，４６，４８，８０，８９…紫外線酸化装置（ＴＯＣ−ＵＶ）、２８，４７，８８…再生型混床式イオン交換樹脂装置（ＭＢ）、２９，３３，７６…膜脱気装置（ＭＤＧ）、３１，８７…熱交換器（ＨＥＸ）、３４，４９，８１，９０…非再生型混床イオン交換樹脂装置（ＭＢ）、３５…限外ろ過膜装置（ＵＦ），５１，５２，９２，９３…ブロー管、６１…膜分離活性汚泥法浸漬膜装置（ＭＢＲ）、７２…精密ろ過膜装置（ＭＦ）、１０１…尿素分解装置、１０２…尿素分解装置配管、１３１，１３１ａ…一次純水システム、１３２，１３２ａ…一次純水タンク、１３３，１３３ａ…二次純水システム、Ｖ１，Ｖ１ａ，Ｖ２，Ｖ２ａ，Ｖ３〜Ｖ１１…バルブ

Claims (11)

1. 超純水が使用される工場からの廃水又は使用済みの超純水を回収した回収水を被処理水として処理して超純水を製造する超純水製造システムであって、
   前記被処理水中の全有機炭素及びイオン性成分を除去して超純水を製造し、製造された超純水をユースポイントに供給するメイン超純水製造システムと、
   前記被処理水を前記メイン超純水製造システムに供給する被処理水供給制御手段と、
   前記メイン超純水製造システムと等価に構成され、前記メイン超純水製造システムに供給される被処理水と共通の被処理水を独立して処理するサブ超純水製造システムと、
   前記サブ超純水製造システムの処理水中の全有機炭素濃度を検出する第１の検出手段と、
   前記第１の検出手段の検出信号に基いて、制御信号を前記被処理水供給制御手段に入力する被処理水供給量制御手段と
   を備えることを特徴とする超純水製造システム。
2. 超純水が使用される工場からの廃水若しくは使用済みの超純水を回収した回収水、及び／又は原水を被処理水として処理して超純水を製造する超純水製造システムであって、
   紫外線酸化装置と、混床式イオン交換樹脂装置又は電気脱イオン装置との組合せを備えて構成され、前記被処理水中の全有機炭素及びイオン性成分を除去して超純水を製造し、製造された超純水をユースポイントに供給するメイン超純水製造システムと、
   紫外線酸化装置と、混床式イオン交換樹脂装置又は電気脱イオン装置との組合せを備えて前記メイン超純水製造システムと等価に構成され、前記メイン超純水製造システムに供給される被処理水と共通の被処理水を独立して処理するサブ超純水製造システムと、
   前記メイン超純水製造システムの前記紫外線酸化装置の紫外線照射量を制御する紫外線制御手段と、
   前記サブ超純水製造システムの前記混床式イオン交換樹脂装置又は前記電気脱イオン装置の処理水中の全有機炭素濃度を検出する第２の検出手段と、
   前記第２の検出手段の検出信号に基いて、前記紫外線制御手段に制御信号を入力する紫外線照射量制御手段を備えることを特徴とする超純水製造システム。
3. 前記メイン超純水製造システム及び前記サブ超純水製造システムは、それぞれ、紫外線酸化装置と、混床式イオン交換樹脂装置又は電気脱イオン装置との組合せを１又は２以上備えることを特徴とする請求項１又は２記載の超純水製造システム。
4. 前記第１の検出手段又は前記第２の検出手段は、前記サブ超純水製造システムにおける前記混床式イオン交換樹脂装置又は前記電気脱イオン装置の後段に設置されることを特徴とする、請求項２又は３記載の超純水製造システム。
5. 前記メイン超純水製造システム及び前記サブ超純水製造システムは、それぞれ脱塩装置を備えることを特徴とする請求項１乃至４記載の超純水製造システム。
6. 前記メイン超純水製造システムにおける前記脱塩装置は、２床３塔式装置と逆浸透膜装置の組合せ、強酸性陽イオン交換樹脂装置と脱気装置と逆浸透膜装置と該逆浸透膜装置の被処理水にアルカリ性薬剤を添加するアルカリ性薬剤添加手段との組合せ、又は逆浸透膜装置と電気脱イオン装置の組合せであることを特徴とする請求項５記載の超純水製造システム。
7. 前記サブ超純水製造システムにおける前記脱塩装置は、２床３塔式装置と逆浸透膜装置の組合せ、強酸性陽イオン交換樹脂装置と脱気装置と逆浸透膜装置と該逆浸透膜装置の被処理水にアルカリ性薬剤を添加するアルカリ性薬剤添加手段との組合せ、又は逆浸透膜装置と電気脱イオン装置の組合せであることを特徴とする請求項５又は６記載の超純水製造システム。
8. 前記サブ超純水製造システムにおける前記紫外線酸化装置の被処理水供給管に分岐して接続された一又は複数のブロー管と、
   前記ブロー管にブロー排水を供給するブロー排水供給手段と、
   前記第２の検出手段の検出信号に基いて、制御信号を前記ブロー排水供給手段に入力するブロー排水量制御手段を備えることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項記載の超純水製造システム。
9. 前記被処理水中の尿素を除去する尿素分解装置と、
   前記被処理水を、前記尿素分解装置を経由してメイン超純水製造システムに供給する尿素分解装置配管と、
   前記被処理水を前記尿素分解装置配管に供給する尿素分解水供給制御手段を備え、
   前記第１の検出手段又は前記第２の検出手段の検出信号に基いて、制御信号を前記尿素分解水供給制御手段に入力する尿素分解水供給量制御手段と
   を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の超純水製造システム。
10. 超純水が使用される工場からの廃水又は使用済みの超純水を回収した回収水を被処理水として処理して超純水を製造する超純水製造方法であって、
    前記被処理水中の全有機炭素及びイオン性成分を除去してメイン超純水を製造し、製造された前記メイン超純水をユースポイントに供給し、
    前記メイン超純水の製造と並行して、前記メイン超純水とは別に、メイン超純水の製造に用いるのと共通の前記被処理水を処理して前記メイン超純水と等価な水質のサブ超純水を製造し、
    前記サブ超純水の全有機炭素濃度を検出して、その検出信号に基いて前記メイン超純水の製造に用いる前記被処理水の供給量を制御することを特徴とする超純水製造方法。
11. 超純水が使用される工場からの廃水若しくは使用済みの超純水を回収した回収水、及び／又は原水を被処理水として処理して超純水を製造する超純水製造方法であって、
    前記被処理水に、少なくとも、紫外線照射処理及びイオン交換処理を行って、前記被処理水中の全有機炭素及びイオン性成分を除去してメイン超純水を製造し、製造された前記メイン超純水をユースポイントに供給し、
    前記メイン超純水の製造と並行して、前記メイン超純水とは別に、メイン超純水の製造に用いるのと共通の前記被処理水を処理して前記メイン超純水と等価な水質のサブ超純水を製造し、
    前記サブ超純水の全有機炭素濃度を検出して、その検出信号に基いて前記メイン超純水の製造に際しての紫外線照射処理における被処理水に照射する紫外線照射量を制御することを特徴とする超純水製造方法。

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