JP2024063499A - Pure water production method, pure water production device, and ultrapure water production system - Google Patents

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Abstract

【課題】前段側で3段の逆浸透膜装置の処理負荷を軽減することで、薬剤使用量を低減することができ、効率よくホウ素濃度の除去された純水を製造することのできる純水製造方法及び純水製造装置の提供。【解決手段】原水を、少なくとも3段の超低圧型の逆浸透膜装置で処理して原水中のホウ素を除去する純水製造方法であって、逆浸透膜は、いずれも、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜であり、原水が、炭酸を1~100mg/L、ホウ素を150μg/L以下含有し、原水を第1段目の逆浸透膜装置で処理する工程と、アルカリ性の被処理水を得る工程と、アルカリ性の被処理水を第2段目の逆浸透膜装置で処理する工程と、その透過水を第3段目の逆浸透膜装置で処理して、ホウ素濃度が3~20μg/L、導電率が、0.3~40μS/cmの純水を得る工程と、を有する。【選択図】図4[Problem] To provide a pure water production method and pure water production apparatus that can reduce the amount of chemicals used by reducing the processing load of three-stage reverse osmosis membrane devices on the front side, and can efficiently produce pure water from which the boron concentration has been removed. [Solution] A pure water production method in which raw water is treated with at least three stages of ultra-low pressure reverse osmosis membrane devices to remove boron from the raw water, in which the reverse osmosis membranes are all negatively charged membranes with a skin layer made of crosslinked aromatic polyamide, and the raw water contains 1 to 100 mg/L of carbon dioxide and 150 μg/L or less of boron, and the method includes the steps of treating the raw water with the first-stage reverse osmosis membrane device, obtaining alkaline water to be treated, treating the alkaline water to be treated with the second-stage reverse osmosis membrane device, and treating the permeate through the third-stage reverse osmosis membrane device to obtain pure water with a boron concentration of 3 to 20 μg/L and a conductivity of 0.3 to 40 μS/cm. [Selected Figure] Figure 4

Description

本発明は、原水中に含まれるホウ素を除去して、ホウ素濃度を著しく低減することのできる、純水製造方法及び純水製造装置、並びにこれらを用いて高水質の超純水を得ることのできる超純水製造システムに関する。 The present invention relates to a pure water production method and apparatus that can remove boron from raw water and significantly reduce the boron concentration, as well as an ultrapure water production system that can use these to obtain high-quality ultrapure water.

ホウ素を含有する原水を処理して純水を製造する方法として、原水にアルカリを添加してpHを9.2以上に調整したのち、逆浸透膜処理を行う純水製造方法が知られている。この方法では、後段に薬品再生を行わない非再生型イオン交換装置が配置されており、この非再生型イオン交換装置の負荷を低減するために、ホウ素の除去された透過水に酸を添加し、さらに、正電荷逆浸透膜装置という特殊な逆浸透膜を用いて逆浸透膜処理することで、処理水の比抵抗を例えば、5.0MΩ・cmまで高めることも行われている。また、アルカリ性の被処理水を処理する逆浸透膜装置では、硬度によるスケール閉塞が進行しやいため、逆浸透膜装置の前段に、硬度除去機構や、脱炭酸機能の高い脱気装置を設けることで、スケール閉塞の抑制が図られている(例えば、特許文献1、2を参照。)。 A method for producing pure water by treating raw water containing boron is known in which an alkali is added to the raw water to adjust the pH to 9.2 or more, and then reverse osmosis membrane processing is performed. In this method, a non-regenerative ion exchange device that does not perform chemical regeneration is placed in the latter stage, and in order to reduce the load on this non-regenerative ion exchange device, an acid is added to the permeate from which boron has been removed, and further, a special reverse osmosis membrane called a positive charge reverse osmosis membrane device is used to perform reverse osmosis membrane processing, thereby increasing the resistivity of the treated water to, for example, 5.0 MΩ·cm. In addition, in a reverse osmosis membrane device that treats alkaline treated water, scale blockage due to hardness is likely to progress, so scale blockage is suppressed by providing a hardness removal mechanism and a deaeration device with high decarbonation function in the upstream stage of the reverse osmosis membrane device (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

また、酸を用いた脱炭酸を行わずに、膜脱気装置と3段の逆浸透膜装置を組み合わせて、原水にスケール防止剤とアルカリを添加して第1段目の逆浸透膜分離装置に通水し、第3段目の逆浸透膜分離装置の逆浸透膜として、低塩類濃度域における塩類阻止率の高い逆浸透膜を使用することで、15MΩ・cmという高純度の純水を製造する方法も提案されている(例えば、特許文献3参照。)。 In addition, a method has been proposed in which, without using acid for decarbonation, a membrane degassing device is combined with a three-stage reverse osmosis membrane device, a scale inhibitor and an alkali are added to the raw water before it is passed through the first-stage reverse osmosis membrane separation device, and a reverse osmosis membrane with a high salt rejection rate in the low salt concentration range is used as the reverse osmosis membrane of the third-stage reverse osmosis membrane separation device to produce pure water with a high purity of 15 MΩ cm (see, for example, Patent Document 3).

特開平11-128921号JP 11-128921 A 特開平11-128922号JP 11-128922 A 特開2000-061465号JP 2000-061465 A

しかしながら、上記した従来の純水製造方法では、逆浸透膜の後段側でのイオン除去の負荷は軽減されるものの、前段側の複数の逆浸透膜へのイオン除去負荷が著しく高い。例えば、酸性の被処理水を処理する正電荷逆浸透膜では、シリカによるスケールや微粒子の付着が生じやすいため、イオン除去負荷の高いほど、逆洗や洗浄、洗浄設備の設置、膜交換が頻回に行われることとなり、その都度装置を停止せざるを得ず、純水製造効率が低下するという問題があった。また、前段側に硬度除去機構や脱気装置、膜脱気装置を配置するため、装置の規模が大きくなり、設置のための広大な敷地が必要であるという問題もある。さらに、脱気やイオン成分除去ために添加される酸や、頻回に行われる逆浸透膜装置の洗浄・逆洗のための洗浄剤などの薬品使用量が多いので、環境負荷が高いという問題があった。 However, in the conventional pure water production method described above, although the load of ion removal on the downstream side of the reverse osmosis membrane is reduced, the load of ion removal on the multiple reverse osmosis membranes on the upstream side is extremely high. For example, in a positively charged reverse osmosis membrane that treats acidic water to be treated, scale and fine particles due to silica are likely to adhere, so the higher the ion removal load, the more frequently backwashing, cleaning, installation of cleaning equipment, and membrane replacement are required, and the equipment must be stopped each time, resulting in a problem of reduced efficiency in pure water production. In addition, there is also the problem that the scale of the equipment becomes large and a large site is required for installation because a hardness removal mechanism, degassing device, and membrane degassing device are installed on the upstream side. Furthermore, there is a problem that a large amount of chemicals, such as acids added for degassing and ion component removal, and detergents for frequent cleaning and backwashing of the reverse osmosis membrane equipment, are used, resulting in a high environmental load.

また、3段の逆浸透膜を用いた上記従来の方法で製造された純水は、そのまま半導体や液晶等の製造に用いるには不十分な水質である。そのため、半導体や液晶等の製造に使用可能な水質を得るために、後段で、例えば、混床式イオン交換樹脂塔や電気式脱イオン装置等により、さらなる脱イオン処理を行う必要がある。これら脱イオン処理を行う装置においては、装置の仕様上の要求水質を満たしていれば、処理を行うことができるところ、当該装置の前段の処理においては、従来の方法で得られるような高い水質は必須ではないため、前段の処理にかかる設備が過剰で無駄であるという問題もある。例えば、3段逆浸透膜の前段に炭酸除去のために脱気装置(脱気塔)を設けると、脱気塔の処理水を後段に供給するためのポンプが必須となるので、さらに装置が大きくなってしまう。また、高圧型の逆浸透膜を用いることで水質を向上させることも可能であるが、この場合、高圧での運転が必要であり、消費電力が高いことが問題である。 In addition, the pure water produced by the conventional method using the three-stage reverse osmosis membrane is of insufficient quality to be used directly in the manufacture of semiconductors, liquid crystals, etc. Therefore, in order to obtain water quality usable in the manufacture of semiconductors, liquid crystals, etc., further deionization processing is required in the subsequent stage, for example, by a mixed bed ion exchange resin tower or an electric deionization device. In these deionization processing devices, processing can be performed as long as the required water quality in the device specifications is met, but the high water quality obtained by the conventional method is not essential in the processing in the previous stage of the device, so there is a problem that the equipment for the processing in the previous stage is excessive and wasteful. For example, if a degassing device (degassing tower) is provided in the previous stage of the three-stage reverse osmosis membrane to remove carbon dioxide, a pump is required to supply the treated water from the degassing tower to the subsequent stage, which makes the device even larger. In addition, it is possible to improve the water quality by using a high-pressure reverse osmosis membrane, but in this case, operation at high pressure is required, and the problem is that power consumption is high.

本発明においては、混床式イオン交換樹脂装置や電気式脱イオン装置等の再生式の脱イオン装置に供給可能な純水を、超低圧型の逆浸透膜装置を用いて製造することのできる、純水製造方法及び純水製造装置を提供することを目的とし、これにより、ホウ素の除去された純水の製造効率の向上を図るものである。 The present invention aims to provide a method and apparatus for producing pure water using an ultra-low pressure reverse osmosis membrane device, which can produce pure water that can be supplied to regenerative deionization devices such as mixed bed ion exchange resin devices and electrical deionization devices, thereby improving the efficiency of producing pure water from which boron has been removed.

以上を要するに、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、前段側の逆浸透膜装置の処理負荷を軽減することで、薬剤使用量を低減することができ、効率よくホウ素の除去された純水を製造することのできる、純水製造方法、純水製造装置及びこれを用いた超純水製造システムを提供することを目的とする。 In summary, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a pure water production method, a pure water production apparatus, and an ultrapure water production system using the same, which can reduce the amount of chemicals used by reducing the processing load on the upstream reverse osmosis membrane device and efficiently produce pure water from which boron has been removed.

本発明の純水製造方法は、原水を、少なくとも3段の超低圧型の逆浸透膜装置で処理して原水中のホウ素を除去する純水製造方法であって、前記3段の逆浸透膜装置に備えられる逆浸透膜は、いずれも、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜であり、前記原水が、炭酸を1mg/L以上100mg/L以下、ホウ素を150μg/L以下含有し、前記原水を第1段目の逆浸透膜装置で処理して第1の透過水を得る工程と、前記第1の透過水をアルカリ性に調整してアルカリ性の被処理水を得る工程と、前記アルカリ性の被処理水を第2段目の逆浸透膜装置で処理して第2の透過水を得る工程と、前記第2の透過水を第3段目の逆浸透膜装置で処理して、ホウ素濃度が3μg/L以上20μg/L以下、導電率が、0.3μS/cm以上40μS/cm以下の純水を得る工程と、を有することを特徴とする。 The pure water production method of the present invention is a method for treating raw water with at least three stages of ultra-low pressure reverse osmosis membrane devices to remove boron from the raw water, and the reverse osmosis membranes provided in the three stages of reverse osmosis membrane devices are all negatively charged membranes having a skin layer made of crosslinked aromatic polyamide, the raw water contains 1 mg/L to 100 mg/L of carbon dioxide and 150 μg/L or less of boron, and the method includes the steps of treating the raw water with a first stage reverse osmosis membrane device to obtain a first permeate, adjusting the first permeate to an alkaline state to obtain alkaline water to be treated, treating the alkaline water to be treated with a second stage reverse osmosis membrane device to obtain a second permeate, and treating the second permeate with a third stage reverse osmosis membrane device to obtain pure water with a boron concentration of 3 μg/L to 20 μg/L and a conductivity of 0.3 μS/cm to 40 μS/cm.

本発明の純水製造方法において、アルカリ性の被処理水のpHは、9.0以上10.0以下であることが好ましい。 In the pure water production method of the present invention, the pH of the alkaline water to be treated is preferably 9.0 or more and 10.0 or less.

本発明の純水製造方法は、さらに、前記第2の透過水に酸を添加して第2の被処理水を得る工程を有し、前記第2の被処理水を第3段目の逆浸透膜装置で処理することが好ましい。 The pure water production method of the present invention further includes a step of adding an acid to the second permeate to obtain a second treated water, and it is preferable that the second treated water is treated in a third stage reverse osmosis membrane device.

本発明の純水製造方法において、前記原水が塩素を含有し、前記第2の被処理水を得る工程において、第2の透過水に、スルファミン酸が添加され、前記第3段目の逆浸透膜装置の濃縮水が、原水に混合されて前記第1の逆浸透膜装置で処理されることが好ましい。 In the pure water production method of the present invention, it is preferable that the raw water contains chlorine, and in the step of obtaining the second treated water, sulfamic acid is added to the second permeate, and the concentrated water from the third stage reverse osmosis membrane device is mixed with the raw water and treated in the first reverse osmosis membrane device.

本発明の純水製造方法において、前記第2の被処理水のpHは、5.5以上7.5以下であることが好ましい。 In the pure water production method of the present invention, it is preferable that the pH of the second treated water is 5.5 or more and 7.5 or less.

本発明の純水製造方法において、前記第3段目の逆浸透膜装置の透過水として得られた前記純水をさらに、電気式脱イオン装置で処理することが好ましい。 In the pure water production method of the present invention, it is preferable that the pure water obtained as the permeate of the third stage reverse osmosis membrane device is further treated with an electrodeionization device.

本発明の純水製造装置は、直列に接続された第1の逆浸透膜装置、第2の逆浸透膜装置及び第3の逆浸透膜装置を有し、ホウ素を除去するための純水製造装置であって、前記第1の逆浸透膜装置、第2の逆浸透膜装置及び第3の逆浸透膜装置は超低圧型の逆浸透膜装置であり、前記第1の逆浸透膜装置、第2の逆浸透膜装置及び第3の逆浸透膜装置に備えられる逆浸透膜は、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜であり、炭酸を1mg/L以上100mg/L以下、ホウ素を150μg/L以下含有する原水を第1の逆浸透膜装置に供給する原水供給機構と、前記第1の逆浸透膜装置の透過水を前記第2の逆浸透膜装置に送る第1の供給管と、前記第1の供給管の経路に設けられ、前記第1の供給管内を通流する被処理水をアルカリ性に調整するアルカリ調整機構と、前記第2の逆浸透膜装置の透過水を前記第3の逆浸透膜装置に送る第2の供給管と、を有し、前記第3の逆浸透膜装置の透過水として、ホウ素濃度が3μg/L以上20μg/L以下、導電率が0.3μS/cm以上40μS/cm以下の純水を得ることを特徴とする。 The pure water production apparatus of the present invention has a first reverse osmosis membrane device, a second reverse osmosis membrane device, and a third reverse osmosis membrane device connected in series, and is a pure water production apparatus for removing boron, the first reverse osmosis membrane device, the second reverse osmosis membrane device, and the third reverse osmosis membrane device are ultra-low pressure reverse osmosis membrane devices, the reverse osmosis membranes provided in the first reverse osmosis membrane device, the second reverse osmosis membrane device, and the third reverse osmosis membrane device are negatively charged membranes having a skin layer made of crosslinked aromatic polyamide, and the pure water production apparatus removes boron from raw water containing 1 mg/L or more and 100 mg/L or less of carbon dioxide and 150 μg/L or less of boron. The system has a raw water supply mechanism that supplies water to a first reverse osmosis membrane device, a first supply pipe that sends the permeate of the first reverse osmosis membrane device to the second reverse osmosis membrane device, an alkali adjustment mechanism that is provided in the path of the first supply pipe and adjusts the alkalinity of the water to be treated flowing through the first supply pipe, and a second supply pipe that sends the permeate of the second reverse osmosis membrane device to the third reverse osmosis membrane device, and is characterized in that the permeate of the third reverse osmosis membrane device is pure water having a boron concentration of 3 μg/L to 20 μg/L and a conductivity of 0.3 μS/cm to 40 μS/cm.

本発明の純水製造装置は、前記第3の逆浸透膜装置の後段に電気式脱イオン装置を有することが好ましい。 The pure water production system of the present invention preferably has an electrical deionization device downstream of the third reverse osmosis membrane device.

本発明の超純水製造システムは、一次純水装置と二次純水装置をこの順に備える超純水製造システムであって、前記一次純水装置は、請求項7又は8に記載の純水製造装置と、前記純水製造装置の後段に配置される電気式脱イオン装置とを備え、前記二次純水装置は、紫外線酸化装置、非再生式ポリッシャー、膜脱気装置及び限外ろ過装置をこの順に備え、ホウ素濃度が0.1μg/L以下の超純水を製造する。
なお、本明細書において「~」の符号は、符号の左の値以上右の値以下の数値範囲を表す。
The ultrapure water production system of the present invention is an ultrapure water production system comprising a primary pure water apparatus and a secondary pure water apparatus in this order, wherein the primary pure water apparatus comprises the pure water production apparatus described in claim 7 or 8 and an electrical deionization apparatus arranged downstream of the pure water production apparatus, and the secondary pure water apparatus comprises an ultraviolet oxidation apparatus, a non-regenerative polisher, a membrane degassing apparatus and an ultrafiltration apparatus in this order, and produces ultrapure water having a boron concentration of 0.1 μg/L or less.
In this specification, the symbol "~" indicates a range of values from the value to the left of the symbol to the value to the right of the symbol.

本発明の純水製造方法及び純水製造装置によれば、前段側で3段の逆浸透膜装置を用いながら、これら前段側の逆浸透膜装置における処理負荷を軽減することで、薬剤使用量を低減することができ、効率よくホウ素濃度の除去された純水を製造することができる。
本発明の超純水製造システムによれば、前段側で3段の逆浸透膜装置を用いる純水製造装置における薬剤使用量を低減することができるので、効率よく高水質の超純水を製造することができる。
According to the pure water producing method and pure water producing apparatus of the present invention, while using three upstream reverse osmosis membrane devices, the processing load of these upstream reverse osmosis membrane devices can be reduced, thereby reducing the amount of chemicals used and efficiently producing pure water from which the boron concentration has been removed.
According to the ultrapure water producing system of the present invention, the amount of chemicals used in a pure water producing apparatus that uses a three-stage reverse osmosis membrane device on the upstream side can be reduced, so that ultrapure water of high quality can be produced efficiently.

実施形態の純水製造方法を概略的に示すフロー図である。1 is a flow diagram illustrating a method for producing pure water according to an embodiment of the present invention; 図1に示される純水製造方法で得られた純水をさらに処理する純水製造方法を概略的に示すフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram illustrating a schematic diagram of a method for producing pure water, in which the pure water obtained by the method for producing pure water shown in FIG. 1 is further treated. 変形例の純水製造方法を概略的に示すフロー図である。FIG. 11 is a flow chart illustrating a modified example of a pure water producing method. 実施形態の純水製造システムを模式的に示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a pure water producing system according to an embodiment. 他の実施形態の純水製造システムを模式的に示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram illustrating a pure water producing system according to another embodiment. 実施形態の超純水製造システムを模式的に示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an ultrapure water producing system according to an embodiment. 実施例で用いた純水製造システムを模式的に示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic diagram of a pure water producing system used in the examples. 実施例と比較例の方法における、各段の逆浸透膜装置の供給水及び処理水中の炭酸濃度を示すグラフである。1 is a graph showing the carbon dioxide concentrations in the feed water and treated water of each stage of the reverse osmosis membrane device in the methods of the examples and comparative examples. 実施例と比較例の方法における、各段の逆浸透膜装置の供給水及び処理水中のホウ素濃度を示すグラフである。1 is a graph showing the boron concentration in the feed water and treated water of each stage of the reverse osmosis membrane device in the methods of the examples and comparative examples. 実施例と比較例の方法における、各段の逆浸透膜装置の供給水及び処理水中の導電率を示すグラフである。1 is a graph showing the electrical conductivity of the feed water and treated water of each stage of the reverse osmosis membrane device in the methods of the examples and comparative examples.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態の純水製造方法100を概略的に示すフロー図である。図1に示す純水製造方法100においては、原水が、少なくとも3段の超低圧型の逆浸透膜装置で処理される。純水製造方法100は、例えば、電気式脱イオン装置や、再生式イオン交換樹脂装置に供給される純水の製造に適している。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flow diagram that shows a schematic diagram of a pure water production method 100 according to an embodiment of the present invention. In the pure water production method 100 shown in FIG. 1, raw water is treated in at least three stages of ultra-low pressure reverse osmosis membrane devices. The pure water production method 100 is suitable for producing pure water to be supplied to, for example, an electric deionization device or a regenerative ion exchange resin device.

純水製造方法100は、原水を第1段目の逆浸透膜装置で処理して透過水W10(第1の透過水)を得る逆浸透膜処理工程101と、透過水W10をアルカリ性に調整してアルカリ性の被処理水W11を得るアルカリ調整工程102と、アルカリ性の被処理水W11を第2段目の逆浸透膜装置で処理して透過水W20(第2の透過水)を得る逆浸透膜処理工程103と、透過水W20を被処理水として第3段目の逆浸透膜処理を施し、透過水W30を得る逆浸透膜処理工程104を有している。透過水W30が、純水製造方法100で製造される純水である。 The pure water production method 100 includes a reverse osmosis membrane treatment process 101 in which raw water is treated with a first-stage reverse osmosis membrane device to obtain permeate W10 (first permeate), an alkali adjustment process 102 in which the permeate W10 is adjusted to be alkaline to obtain alkaline water to be treated W11, a reverse osmosis membrane treatment process 103 in which the alkaline water to be treated W11 is treated with a second-stage reverse osmosis membrane device to obtain permeate W20 (second permeate), and a reverse osmosis membrane treatment process 104 in which the permeate W20 is treated as water to be treated and subjected to a third-stage reverse osmosis membrane treatment to obtain permeate W30. The permeate W30 is the pure water produced by the pure water production method 100.

本実施形態の純水製造方法100で用いられる原水は、例えば、市水、井水、工業用水等である。また、原水は、超純水の使用場所で使用され、回収され、その後必要に応じて薬品除去処理等の施された使用済み回収水であってもよい。逆浸透膜処理工程101に供される原水(又は後述する前処理水)は、炭酸を1mg/L~100mg/L、ホウ素を150μg/L以下含有する。原水中のホウ素濃度は、好ましくは5μg/L以上であり、この範囲であると本発明の効果が顕著に得やすい。また、原水は、例えば、カルシウム、マグネシウム等の硬度成分を、炭酸カルシウム換算の合計で10mg/L~300mg/L含んでいてもよい。また、原水は、例えば、シリカ(Si)を1mg/L~50mg/L程度、塩素をCl換算で、0.1mg/L~0.6mg/L程度、含んでいてもよい。原水のpHは、例えば、5.0~7.5程度である。なお、炭酸は、二酸化炭素、炭酸水素イオン及び炭酸イオンを含み、炭酸濃度は、全炭酸(CO+HCO +CO 2-)濃度をCO濃度に換算した値である。 The raw water used in the pure water production method 100 of this embodiment is, for example, city water, well water, industrial water, etc. Also, the raw water may be used recovered water that has been used at a place where ultrapure water is used, recovered, and then subjected to chemical removal treatment or the like as necessary. The raw water (or pretreated water described later) provided to the reverse osmosis membrane treatment process 101 contains 1 mg/L to 100 mg/L of carbonic acid and 150 μg/L or less of boron. The boron concentration in the raw water is preferably 5 μg/L or more, and within this range, the effects of the present invention are easily obtained. The raw water may also contain, for example, hardness components such as calcium and magnesium, in a total amount of 10 mg/L to 300 mg/L in terms of calcium carbonate. The raw water may also contain, for example, silica (Si) of about 1 mg/L to 50 mg/L and chlorine of about 0.1 mg/L to 0.6 mg/L in terms of Cl. The pH of the raw water is, for example, about 5.0 to 7.5. Carbonic acid includes carbon dioxide, bicarbonate ions, and carbonate ions, and the carbonate concentration is a value obtained by converting the concentration of total carbonic acid (CO 2 +HCO 3 +CO 3 2− ) into a CO 2 concentration.

逆浸透膜処理工程101に供される原水に代えて、または、原水に加えて、純水製造方法100で使用される前に予め、原水が前処理された前処理水を用いてもよい。前処理としては、例えば、凝集沈殿処理、加圧浮上処理、砂ろ過処理、精密ろ過処理であり、これらによって原水中の、懸濁物質やコロイダル物質等の濁質分が除去される。前処理において、活性炭処理を施してもよく、これにより水中の塩素が除去される。また、前処理において、熱交換器によって水温が、15℃~30℃の範囲に調節されていてもよい。 Instead of or in addition to the raw water supplied to the reverse osmosis membrane treatment process 101, pretreated water may be used, which is obtained by pretreating the raw water before use in the pure water production method 100. Examples of pretreatment include coagulation and sedimentation treatment, pressure flotation treatment, sand filtration treatment, and precision filtration treatment, which remove turbid matters such as suspended matter and colloidal matter from the raw water. Activated carbon treatment may be performed in the pretreatment, which removes chlorine from the water. In the pretreatment, the water temperature may be adjusted to a range of 15°C to 30°C by a heat exchanger.

純水製造方法100で用いられる3段の逆浸透膜装置のすべてが超低圧型の逆浸透膜装置である。超低圧型の逆浸透膜は、例えば、運転圧力がそれぞれ、0.4MPa~1.1MPaであり、好ましくは0.6MPa~0.7MPaである。なお、逆浸透膜装置の運転圧力は、各逆浸透膜の製造時の設計圧力であり、実際には、上記範囲以外の圧力で運転されることもある。 All three stages of reverse osmosis membrane devices used in the pure water production method 100 are ultra-low pressure reverse osmosis membrane devices. Ultra-low pressure reverse osmosis membranes have operating pressures of, for example, 0.4 MPa to 1.1 MPa, and preferably 0.6 MPa to 0.7 MPa. Note that the operating pressure of the reverse osmosis membrane device is the design pressure at the time of manufacturing each reverse osmosis membrane, and in reality, it may be operated at a pressure outside the above range.

純水製造方法100においては、第1~第3の逆浸透膜装置にそれぞれ、好ましくは、0.4MPa~1.1MPa、より好ましくは0.6MPa~0.7MPaの給水圧で被処理水が供給されるように、第1段目の逆浸透膜装置への供給圧が調整される。給水圧は、逆浸透膜装置の供給側の圧力(供給水圧と濃縮水圧の平均)から透過水圧力を減じた差圧で表される。逆浸透膜処理工程101においては、原水は、逆浸透膜処理されて、原水中のカルシウム、マグネシウム等の硬度成分が除去される。第1段目の逆浸透膜装置の濃縮水は系外に排出され、透過水W10は後段に送られる。逆浸透膜処理工程101における硬度成分の除去率は99%~99.9%を得ることができる。透過水W10の水質は、例えば、カルシウム、マグネシウム等の硬度成分が、炭酸カルシウム換算の合計で0.1mg/L~3mg/Lを得ることができる。また、透過水W10の水質は、例えば、炭酸濃度が、0.5mg/L~50mg/L、ホウ素濃度が3μg/L~120μg/L、導電率が、2μS/cm~10μS/cmである。 In the pure water production method 100, the supply pressure to the first-stage reverse osmosis membrane device is adjusted so that the water to be treated is supplied to each of the first to third reverse osmosis membrane devices at a water supply pressure of preferably 0.4 MPa to 1.1 MPa, more preferably 0.6 MPa to 0.7 MPa. The water supply pressure is expressed as a differential pressure obtained by subtracting the permeate pressure from the supply side pressure of the reverse osmosis membrane device (the average of the supply water pressure and the concentrated water pressure). In the reverse osmosis membrane treatment process 101, the raw water is treated with a reverse osmosis membrane to remove hardness components such as calcium and magnesium in the raw water. The concentrated water of the first-stage reverse osmosis membrane device is discharged outside the system, and the permeate W10 is sent to the subsequent stage. In the reverse osmosis membrane treatment process 101, a hardness component removal rate of 99% to 99.9% can be obtained. The water quality of the permeate W10 can be, for example, 0.1 mg/L to 3 mg/L of hardness components such as calcium and magnesium in total calculated as calcium carbonate. The water quality of the permeated water W10 is, for example, a carbonate concentration of 0.5 mg/L to 50 mg/L, a boron concentration of 3 μg/L to 120 μg/L, and a conductivity of 2 μS/cm to 10 μS/cm.

アルカリ調整工程102では、逆浸透膜処理工程101で得られた透過水W10をアルカリ性に調整して、アルカリ性の被処理水W11を得る。例えば、アルカリ調整工程102において、透過水10に、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液、好ましくは水酸化ナトリウム水溶液が添加されて、被処理水W11が生成される。被処理水W11のpHは、好ましくは9.0~10.0であり、導電率は、好ましくは10μS/cm~50μS/cmである。また、被処理水W11の炭酸濃度及びホウ素濃度は、上記透過水10と同様である。被処理水W11のpHを9.0以上にすることで、続く逆浸透膜処理工程103におけるホウ素の除去率を向上させることができる。また、被処理水W11のpHを10.0以下にすることで、薬品使用量を抑えつつ、純水製造方法100においてイオン成分を十分に除去することができる。また、被処理水W11のpHを10.0以下にすることで、薬品(アルカリ)使用量を低減できるので、後段へのナトリウムリーク(透過水W20中へのナトリウムの漏れ出し)を低減することができる。 In the alkali adjustment step 102, the permeated water W10 obtained in the reverse osmosis membrane treatment step 101 is adjusted to be alkaline to obtain alkaline treated water W11. For example, in the alkali adjustment step 102, a sodium hydroxide aqueous solution or a potassium hydroxide aqueous solution, preferably a sodium hydroxide aqueous solution, is added to the permeated water 10 to generate the treated water W11. The pH of the treated water W11 is preferably 9.0 to 10.0, and the conductivity is preferably 10 μS/cm to 50 μS/cm. The carbon dioxide concentration and boron concentration of the treated water W11 are the same as those of the permeated water 10. By making the pH of the treated water W11 9.0 or higher, the boron removal rate in the subsequent reverse osmosis membrane treatment step 103 can be improved. In addition, by making the pH of the treated water W11 10.0 or lower, ion components can be sufficiently removed in the pure water production method 100 while reducing the amount of chemicals used. In addition, by keeping the pH of the water to be treated W11 at 10.0 or less, the amount of chemicals (alkali) used can be reduced, which reduces sodium leakage to downstream stages (leaking of sodium into the permeate water W20).

逆浸透膜処理工程103においては、被処理水W11が、第2段目の逆浸透膜装置に供給され、逆浸透膜処理される。第2段目の逆浸透膜装置の濃縮水は系外に排出されるか、第1段目の逆浸透膜装置の前段側に戻される。第2段目の逆浸透膜装置の透過水W20は後段に送られる。 In the reverse osmosis membrane treatment process 103, the water to be treated W11 is supplied to the second-stage reverse osmosis membrane device and treated with the reverse osmosis membrane. The concentrated water from the second-stage reverse osmosis membrane device is discharged outside the system or returned to the upstream side of the first-stage reverse osmosis membrane device. The permeated water W20 from the second-stage reverse osmosis membrane device is sent to the downstream stage.

逆浸透膜処理工程103においては、上述した通り、アルカリ性に調整された被処理水が処理されるため、ホウ素の除去率を向上させることができ、逆浸透膜処理工程103におけるホウ素の除去率は50%~90%を達成することができる。また、逆浸透膜処理工程103においては、炭酸の除去率も向上することができ、炭酸の除去率は、95%~98%を達成することができる。透過水W20の水質は、例えば、炭酸濃度が、0.025mg/L~2.5mg/L、ホウ素濃度が3μg/L~40μg/L、導電率が、1μS/cm~40μS/cm、pHは8.5~10程度である。なお、ホウ素の除去率は、[1-(透過水W20中のホウ素濃度/被処理水W11中のホウ素濃度)]×100(%)で算出される値である。炭酸除去率は、[1-(透過水W20中の炭酸濃度/被処理水W11中の炭酸濃度)]×100(%)で算出される値である。 In the reverse osmosis membrane treatment process 103, as described above, the water to be treated that has been adjusted to be alkaline is treated, so the boron removal rate can be improved, and the boron removal rate in the reverse osmosis membrane treatment process 103 can reach 50% to 90%. In addition, in the reverse osmosis membrane treatment process 103, the carbon dioxide removal rate can also be improved, and the carbon dioxide removal rate can reach 95% to 98%. The water quality of the permeated water W20 is, for example, a carbon dioxide concentration of 0.025 mg/L to 2.5 mg/L, a boron concentration of 3 μg/L to 40 μg/L, a conductivity of 1 μS/cm to 40 μS/cm, and a pH of about 8.5 to 10. The boron removal rate is calculated by [1 - (boron concentration in the permeated water W20 / boron concentration in the water to be treated W11)] x 100 (%). The carbon dioxide removal rate is calculated by [1 - (carbon dioxide concentration in the permeated water W20 / carbon dioxide concentration in the water to be treated W11)] x 100 (%).

逆浸透膜処理工程104においては、上記の通り、ホウ素及び炭酸の除去された透過水W20が被処理水として、第3段目の逆浸透膜装置に供給され、逆浸透膜処理される。第3段目の逆浸透膜装置の濃縮水は系外に排出されるか、第1段目の逆浸透膜装置の前段側に戻される。第3段目の逆浸透膜装置の透過水W30は純水として後段に送られて処理された後、または、そのまま、使用場所(POU)に供給される。 In the reverse osmosis membrane treatment process 104, as described above, the permeated water W20 from which boron and carbon dioxide have been removed is supplied to the third-stage reverse osmosis membrane device as the water to be treated, and is treated with the reverse osmosis membrane. The concentrated water from the third-stage reverse osmosis membrane device is discharged outside the system or returned to the upstream side of the first-stage reverse osmosis membrane device. The permeated water W30 from the third-stage reverse osmosis membrane device is sent to the downstream side as pure water and treated, or is supplied directly to the point of use (POU).

逆浸透膜処理工程104においては、被処理水(透過水W20)中のイオン成分、例えば、塩化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、フッ化物イオン、重炭酸イオン等のアニオン成分や、ナトリウムイオン、カリウムイオン等のカチオン成分、ホウ素、シリカ等の弱電解質が除去される。逆浸透膜処理工程104で得られる透過水(純水)W30の水質は、ホウ素濃度が3μg/L~20μg/L、好ましくは5μg/L~10μg/Lであり、炭酸濃度が例えば、0.005mg/L~0.5mg/L、導電率が、0.3μS/cm~40μS/cm、好ましくは1μS/cm~20μS/cm、より好ましくは1μS/cm~10μS/cmである。 In the reverse osmosis membrane treatment process 104, ionic components in the water to be treated (permeate W20) are removed, such as anionic components such as chloride ions, sulfate ions, nitrate ions, fluoride ions, and bicarbonate ions, cationic components such as sodium ions and potassium ions, and weak electrolytes such as boron and silica. The quality of the permeate (pure water) W30 obtained in the reverse osmosis membrane treatment process 104 is such that the boron concentration is 3 μg/L to 20 μg/L, preferably 5 μg/L to 10 μg/L, the carbonate concentration is, for example, 0.005 mg/L to 0.5 mg/L, and the conductivity is 0.3 μS/cm to 40 μS/cm, preferably 1 μS/cm to 20 μS/cm, and more preferably 1 μS/cm to 10 μS/cm.

上記水質の純水を得る点で、3段の逆浸透膜装置における水回収率は、逆浸透膜処理工程101が50%~80%、逆浸透膜工程102が70%~90%、逆浸透膜工程104が80%~95%であることが好ましい。 In order to obtain pure water of the above water quality, it is preferable that the water recovery rate in the three-stage reverse osmosis membrane device is 50% to 80% in the reverse osmosis membrane treatment process 101, 70% to 90% in the reverse osmosis membrane process 102, and 80% to 95% in the reverse osmosis membrane process 104.

また、3段の逆浸透膜装置(工程101、102、104)を通じた総ホウ素除去率は、40%~95%を得ることができる。 In addition, the total boron removal rate through the three-stage reverse osmosis membrane device (steps 101, 102, 104) can be achieved at 40% to 95%.

以上では、逆浸透膜処理を3段のみ行う方法について説明したが、逆浸透膜処理は4段以上であってもよい。この場合、第1段目の逆浸透膜装置の上流側でさらに逆浸透膜処理を行う方法、第1段目と第2段目の逆浸透膜装置の間でさらに逆浸透膜処理を行う方法、第2段目と第3段目の逆浸透膜装置の間でさらに逆浸透膜処理を行う方法、第3段目の逆浸透膜装置の下流側でさらに逆浸透膜処理を行う方法、あるいはこれらの任意の組み合わせの方法を採用することができる。追加で行う逆浸透膜処理では、超低圧型、低圧型、高圧型の逆浸透膜装置のいずれを使用してもよい。中でも、第2段目と第3段目の逆浸透膜装置の間でさらに、超低圧型で逆浸透膜処理を行う方法が好ましく、この方法によってさらなるホウ素濃度の低減を図ることができる。 Although the above describes a method in which reverse osmosis membrane treatment is performed in only three stages, reverse osmosis membrane treatment may be performed in four or more stages. In this case, a method in which reverse osmosis membrane treatment is performed upstream of the first stage reverse osmosis membrane device, a method in which reverse osmosis membrane treatment is performed between the first and second stage reverse osmosis membrane devices, a method in which reverse osmosis membrane treatment is performed between the second and third stage reverse osmosis membrane devices, a method in which reverse osmosis membrane treatment is performed downstream of the third stage reverse osmosis membrane device, or any combination of these methods can be adopted. In the additional reverse osmosis membrane treatment, any of ultra-low pressure, low pressure, and high pressure reverse osmosis membrane devices may be used. Among them, a method in which reverse osmosis membrane treatment is performed in an ultra-low pressure between the second and third stage reverse osmosis membrane devices is preferable, which can further reduce the boron concentration.

なお、低圧型の逆浸透膜は、例えば、運転圧力が0.8MPaを超え2.5MPa未満であり、好ましくは1MPa~1.6MPaである。低圧型の逆浸透膜は、例えば、運転圧力が0.8MPaを超え2.5MPa未満である。高圧型の逆浸透膜は、例えば、運転圧力が2.5MPaを超え8MPa以下である。なお、上記超低圧型、低圧型、高圧型の逆浸透膜装置の運転圧力は、各逆浸透膜の製造時の設計圧力であり、実際には、上記範囲以外の圧力で運転されることもある。 The operating pressure of a low-pressure reverse osmosis membrane is, for example, greater than 0.8 MPa and less than 2.5 MPa, preferably 1 MPa to 1.6 MPa. The operating pressure of a low-pressure reverse osmosis membrane is, for example, greater than 0.8 MPa and less than 2.5 MPa. The operating pressure of a high-pressure reverse osmosis membrane is, for example, greater than 2.5 MPa and 8 MPa or less. The operating pressures of the ultra-low pressure, low pressure, and high pressure reverse osmosis membrane devices described above are the design pressures at the time of manufacture of each reverse osmosis membrane, and in reality, they may be operated at pressures outside the above ranges.

以上で説明した実施形態の純水製造方法100によれば、第2段目の逆浸透膜装置で行われる逆浸透膜処理工程103において、優れた炭酸除去率が達成されるため、前段側での硬度除去機構や炭酸除去のための脱気装置を省略することができる。そのため、薬剤の使用量が削減されるとともに、装置を簡素化できるので、低コストで効率的に純水を製造することができる。さらに、3段の逆浸透膜処理工程における給水圧を、上記した通り超低圧に設定すれば、給水ポンプの台数や出力を低減することができるので、さらなる装置の簡素化、純水製造コストの低減、製造効率の向上につながる。 According to the embodiment of the pure water production method 100 described above, an excellent carbon dioxide removal rate is achieved in the reverse osmosis membrane treatment process 103 performed in the second-stage reverse osmosis membrane device, so that a hardness removal mechanism and a degassing device for carbon dioxide removal in the previous stage can be omitted. This reduces the amount of chemicals used and simplifies the device, making it possible to produce pure water efficiently at low cost. Furthermore, if the water supply pressure in the three-stage reverse osmosis membrane treatment process is set to an ultra-low pressure as described above, the number and output of water supply pumps can be reduced, leading to further simplification of the device, reduced pure water production costs, and improved production efficiency.

次に、透過水W30の好ましい処理方法について説明する。図2は、実施形態の純水製造方法110を概略的に示すフロー図である。純水製造方法110は、透過水W30を処理してさらに高純度の純水を製造する方法の一例である。純水製造方法110は、透過水W30を電気式脱イオン装置で処理する電気式脱イオン処理工程111と、電気式脱イオン処理工程111で得られる脱塩水W40を被処理水として紫外線酸化処理する紫外線酸化処理工程112と、紫外線酸化処理工程112の処理水中のイオン成分を除去する非再生型イオン交換(Primary/Polisher)処理工程113を備えている。 Next, a preferred method for treating the permeated water W30 will be described. FIG. 2 is a flow diagram showing a schematic of a pure water production method 110 according to an embodiment. The pure water production method 110 is an example of a method for treating the permeated water W30 to produce pure water of higher purity. The pure water production method 110 includes an electrodeionization process 111 in which the permeated water W30 is treated with an electrodeionization device, an ultraviolet oxidation process 112 in which the desalted water W40 obtained in the electrodeionization process 111 is treated as the water to be treated by ultraviolet oxidation, and a non-regenerative ion exchange (Primary/Polisher) process 113 in which ionic components in the treated water of the ultraviolet oxidation process 112 are removed.

電気式脱イオン処理工程111では、透過水W30が電気式脱イオン装置(EDI)に供給されて、透過水W30中のイオン成分が除去される。電気式脱イオン装置は、例えば、陰イオン交換膜と陽イオン交換膜によって仕切られた脱塩室と、除去されたイオン成分を含む濃縮水が流入する濃縮室とを交互に有している。電気式脱イオン装置はさらに、脱塩室内に充填された陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂との混合体と、直流電圧を印加するための電極を有している。 In the electrodeionization process 111, the permeate W30 is supplied to an electrodeionization device (EDI) to remove ionic components from the permeate W30. The electrodeionization device has, for example, alternating desalting compartments separated by anion exchange membranes and cation exchange membranes, and concentrating compartments into which concentrated water containing the removed ionic components flows. The electrodeionization device further has a mixture of anion exchange resin and cation exchange resin filled in the desalting compartment, and electrodes for applying a DC voltage.

電気式脱イオン装置内では、電極に直流電流が印加された状態で、陰イオン交換樹脂及び陽イオン交換樹脂に被処理水が通水されることで、被処理水中のイオン成分がイオン交換樹脂に吸着される。吸着されたイオン成分は電気泳動によってイオン交換膜面まで泳動し、イオン交換膜において電気透析されて濃縮室に移行され、濃縮水中に排出される。脱塩室内では、水の解離反応が進行し、HとOHが生成することで、脱塩室内のイオン交換樹脂が連続再生される。脱塩室に収集された脱塩水W40は後段に送られ、濃縮室の濃縮水は系外に排出される。 In the electrodeionization device, the water to be treated is passed through the anion exchange resin and the cation exchange resin with a direct current applied to the electrodes, so that the ionic components in the water to be treated are adsorbed onto the ion exchange resin. The adsorbed ionic components migrate to the ion exchange membrane surface by electrophoresis, are electrodialyzed in the ion exchange membrane, and are transferred to the concentration compartment and discharged into the concentrated water. In the desalting compartment, a dissociation reaction of water proceeds, producing H + and OH- , thereby continuously regenerating the ion exchange resin in the desalting compartment. The desalted water W40 collected in the desalting compartment is sent to the subsequent stage, and the concentrated water in the concentration compartment is discharged outside the system.

電気式脱イオン処理工程111における処理条件としては、脱塩室における電流密度が0.2A/dm~1.0A/dmであることが好ましく、これにより、脱塩室内のイオン交換樹脂の再生効率を向上させて、イオン除去効率を向上させることができる。脱塩室の電流密度は、電気式脱イオン装置の陽極と陰極の間の電圧によって調整することができる。また、電気式脱イオン処理工程で得られる脱塩水の水質は、例えば、抵抗率が、15MΩ・cm~18MΩ・cmである。 As a treatment condition in the electrodeionization treatment step 111, a current density in the deionization compartment is preferably 0.2 A/ dm2 to 1.0 A/ dm2 , which improves the regeneration efficiency of the ion exchange resin in the deionization compartment and improves the ion removal efficiency. The current density in the deionization compartment can be adjusted by the voltage between the anode and cathode of the electrodeionization device. The quality of the desalted water obtained in the electrodeionization treatment step is, for example, a resistivity of 15 MΩ·cm to 18 MΩ·cm.

電気式脱イオン処理工程111において用いられる電気式脱イオン装置(EDI)としては、型式IP―VNX―MAX等のVNXシリーズ(EVOQUA社製)、型式SUEZMK3-27EU等のE-Cellシリーズ(SUEZ社製)、型式UX5015等のMDIシリーズ(ECORBIT社製)が挙げられる。 Examples of electrodeionization devices (EDI) used in the electrodeionization process 111 include the VNX series (manufactured by EVOQUA) such as the model IP-VNX-MAX, the E-Cell series (manufactured by SUEZ) such as the model SUEZMK3-27EU, and the MDI series (manufactured by ECORBIT) such as the model UX5015.

本実施形態の純水製造方法110では、純水製造方法100で得られる純水の水質が、電気式脱イオン処理工程111の受け入れ可能な水質を得られるため、電気式脱イオン処理工程111における脱イオン処理を適切に行うことができる。電気式脱イオン処理工程111の受け入れ可能な水質として具体的には、例えば、ホウ素濃度が3μg/L~20μg/L、導電率が0.3μS/cm~40μS/cm、炭酸濃度が0.001mg/L~3mg/Lである。 In the pure water production method 110 of this embodiment, the water quality of the pure water obtained in the pure water production method 100 is acceptable for the electrodeionization process 111, so that the deionization process in the electrodeionization process 111 can be performed appropriately. Specific examples of the water quality acceptable for the electrodeionization process 111 include a boron concentration of 3 μg/L to 20 μg/L, a conductivity of 0.3 μS/cm to 40 μS/cm, and a carbonate concentration of 0.001 mg/L to 3 mg/L.

続いて、電気式脱イオン処理工程111で得られた脱塩水W40は、紫外線酸化処理工程112において紫外線酸化装置に供給される。紫外線酸化装置は、例えば、185nm付近の波長を有する紫外線を照射可能な紫外線ランプを有し、この紫外線ランプから紫外線を被処理水に照射することで、被処理水中の全有機炭素成分(TOC)を酸化分解する。紫外線酸化装置に用いられる紫外線ランプは、185nm付近の波長の紫外線を発生するランプを使用することができ、185nm付近の波長の紫外線とともに254nm付近の波長の紫外線を放射する低圧水銀ランプを使用してもよい。紫外線酸化装置の放射する紫外線により、水が分解されてOHラジカルが生成し、このOHラジカルによって被処理水(前述の脱塩水W40)中の有機物が有機酸に酸化分解される。紫外線酸化処理工程112における紫外線照射量は、被処理水の水質によって適宜変更することができる。 Next, the desalted water W40 obtained in the electrodeionization process 111 is supplied to an ultraviolet oxidation device in an ultraviolet oxidation process 112. The ultraviolet oxidation device has an ultraviolet lamp capable of irradiating ultraviolet rays having a wavelength of around 185 nm, and irradiates the water to be treated with ultraviolet rays from this ultraviolet lamp to oxidize and decompose the total organic carbon component (TOC) in the water to be treated. The ultraviolet lamp used in the ultraviolet oxidation device can be a lamp that generates ultraviolet rays with a wavelength of around 185 nm, or a low-pressure mercury lamp that emits ultraviolet rays with a wavelength of around 254 nm as well as ultraviolet rays with a wavelength of around 185 nm. The ultraviolet rays emitted by the ultraviolet oxidation device decompose water to generate OH radicals, and the organic matter in the water to be treated (the above-mentioned desalted water W40) is oxidized and decomposed into organic acids by these OH radicals. The amount of ultraviolet irradiation in the ultraviolet oxidation process 112 can be appropriately changed depending on the water quality of the water to be treated.

紫外線酸化処理工程112で生成された処理水W41は続いて、非再生型イオン交換樹脂処理工程113において、非再生型イオン交換樹脂装置(Primary/Polisher)に供給される。非再生型イオン交換樹脂装置は、樹脂塔内に強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂が混合され、充填されて成り、処理水W41中のイオン成分を除去する。ここで除去されるイオン成分は、主に、紫外線酸化工程112で有機物が分解されて生成する微量の有機酸などである。 The treated water W41 produced in the ultraviolet oxidation treatment process 112 is then supplied to a non-regenerative ion exchange resin device (primary/polisher) in the non-regenerative ion exchange resin treatment process 113. The non-regenerative ion exchange resin device is made up of a resin tower filled with a mixture of strongly acidic cation exchange resin and strongly basic anion exchange resin, and removes ionic components from the treated water W41. The ionic components removed here are mainly trace amounts of organic acids produced by the decomposition of organic matter in the ultraviolet oxidation process 112.

非再生型イオン交換樹脂処理工程113を経て生成される処理水W42は、その抵抗率は、18MΩ・cm以上を得ることができ、TOC濃度が、例えば、10μgC/L以下にまで低減される。なお、非再生型イオン交換樹脂処理工程113は行われなくてもよく、この場合は、紫外線酸化処理工程112を電気式脱イオン工程111の前に行い、透過水W30を、紫外線酸化処理工程112と、電気式脱イオン工程111でこの順に処理することも可能である。 The treated water W42 produced through the non-regenerative ion exchange resin treatment process 113 can have a resistivity of 18 MΩ·cm or more, and the TOC concentration can be reduced to, for example, 10 μg C/L or less. The non-regenerative ion exchange resin treatment process 113 does not have to be performed. In this case, the ultraviolet oxidation treatment process 112 can be performed before the electrical deionization process 111, and the permeated water W30 can be treated in this order through the ultraviolet oxidation treatment process 112 and the electrical deionization process 111.

以上説明した純水製造方法110によれば、電気式脱イオン処理工程111を採用するため、通常イオン交換樹脂の再生に用いられる酸やアルカリのような薬剤を一切使用せずに連続的にイオン成分の除去を行うことができる。そのため、純水製造コスト削減や装置の小型化、環境負荷の低減などを実現することができ、製造効率の向上につながる。また、電気式脱イオン処理工程111において、イオン成分のほとんどが除去できるので、前段の3段逆浸透膜装置の処理負荷を軽減することができ、これによって純水製造コスト削減や装置の小型化、環境負荷の低減などを実現することができる。 According to the pure water production method 110 described above, since the electrical deionization process 111 is adopted, ionic components can be continuously removed without using any chemicals such as acids or alkalis that are normally used to regenerate ion exchange resins. This makes it possible to reduce the cost of producing pure water, downsize the equipment, reduce the environmental load, and improve production efficiency. In addition, since most of the ionic components can be removed in the electrical deionization process 111, the processing load of the three-stage reverse osmosis membrane device in the previous stage can be reduced, which makes it possible to reduce the cost of producing pure water, downsize the equipment, and reduce the environmental load.

次に、実施形態の純水製造方法100の変形例の純水製造方法120について図3を参照して説明する。この変形例の純水製造方法は、純水製造方法100において、透過水W20に酸を添加してアルカリ性の被処理水よりpHの低い第2の被処理水を生成する酸調整工程を有する点で、図1に示される純水製造方法100とは異なっている。すなわち、変形例の純水製造方法120は、原水を第1段目の逆浸透膜装置で処理して透過水W10(第1の透過水)を得る逆浸透膜処理工程101と、透過水W10をアルカリ性に調整してアルカリ性の被処理水W11を得るアルカリ調整工程102と、アルカリ性の被処理水W11を第2段目の逆浸透膜装置で処理して透過水W20(第2の透過水)を得る逆浸透膜処理工程103と、透過水W20に酸を添加して第2の被処理水W21を得る酸調整工程121と、第2の被処理水W21を第3段目の逆浸透膜装置で処理して、透過水W31を得る逆浸透膜処理工程122を有している。透過水W31が、純水製造方法120で製造される純水である。 Next, a pure water production method 120, which is a modified example of the pure water production method 100 of the embodiment, will be described with reference to Figure 3. This modified pure water production method differs from the pure water production method 100 shown in Figure 1 in that the pure water production method 100 includes an acid adjustment step in which an acid is added to the permeate water W20 to produce a second treated water having a lower pH than the alkaline treated water. That is, the modified pure water production method 120 includes a reverse osmosis membrane treatment process 101 in which raw water is treated with a first-stage reverse osmosis membrane device to obtain permeated water W10 (first permeated water), an alkali adjustment process 102 in which the permeated water W10 is adjusted to be alkaline to obtain alkaline water to be treated W11, a reverse osmosis membrane treatment process 103 in which the alkaline water to be treated W11 is treated with a second-stage reverse osmosis membrane device to obtain permeated water W20 (second permeated water), an acid adjustment process 121 in which an acid is added to the permeated water W20 to obtain second water to be treated W21, and a reverse osmosis membrane treatment process 122 in which the second water to be treated W21 is treated with a third-stage reverse osmosis membrane device to obtain permeated water W31. The permeated water W31 is the pure water produced by the pure water production method 120.

酸調整工程121では、逆浸透膜処理工程103で得られた透過水W20に酸性を添加して、第2の被処理水W21を得る。例えば、酸調整工程121において、透過水W20に、塩酸、硫酸、スルファミン酸水溶液などが添加されて、被処理水W21が生成される。被処理水W21の液性は、環境負荷の低減の観点から、弱酸性から弱アルカリ性であることが好ましく、具体的に、被処理水W21のpHは好ましくは5.5~7.5であり、より好ましくは、6.5~7.5である。第2の被処理水W21のpHを、5.5以上にすることで、続く逆浸透膜処理工程122におけるカチオン成分の除去率を向上させることができ、また、過剰に酸を添加しないため、処理水質を向上させることができる。逆浸透膜処理工程102で微量に透過してくる塩類(イオン成分)は、水酸化ナトリウム等の水酸化物塩の形態として逆浸透膜処理工程102の透過水W20中に存在しているところ、被処理水W21のpHを、7.5以下にすることで、この水酸化物塩が、スルファミン酸ナトリウム等のスルファミン酸塩の形態に変換されるため、逆浸透膜処理工程122で除去されやすくなる。また、被処理水W21のpHを、5.5以上にすることで、逆浸透膜処理工程122における処理負荷を軽減することができる。また、酸調整工程121で添加される酸は、薬剤使用量を削減し、環境負荷を小さくする点で、上記した中でもスルファミン酸水溶液を用いることが好ましい。 In the acid adjustment step 121, acid is added to the permeate W20 obtained in the reverse osmosis membrane treatment step 103 to obtain the second treated water W21. For example, in the acid adjustment step 121, hydrochloric acid, sulfuric acid, sulfamic acid aqueous solution, etc. are added to the permeate W20 to generate the treated water W21. From the viewpoint of reducing the environmental load, the liquid property of the treated water W21 is preferably weakly acidic to weakly alkaline, and specifically, the pH of the treated water W21 is preferably 5.5 to 7.5, and more preferably 6.5 to 7.5. By making the pH of the second treated water W21 5.5 or higher, the removal rate of cationic components in the subsequent reverse osmosis membrane treatment step 122 can be improved, and since excessive acid is not added, the treated water quality can be improved. The salts (ionic components) that pass through the reverse osmosis membrane treatment process 102 in minute amounts are present in the permeate W20 of the reverse osmosis membrane treatment process 102 in the form of hydroxide salts such as sodium hydroxide. By adjusting the pH of the water to be treated W21 to 7.5 or less, these hydroxide salts are converted into sulfamate salts such as sodium sulfamate, which makes them easier to remove in the reverse osmosis membrane treatment process 122. In addition, by adjusting the pH of the water to be treated W21 to 5.5 or more, the treatment load in the reverse osmosis membrane treatment process 122 can be reduced. In addition, it is preferable to use an aqueous sulfamic acid solution as the acid added in the acid adjustment process 121, in order to reduce the amount of chemicals used and to reduce the environmental load.

酸調整工程121でスルファミン酸を用いる場合、原水は活性炭処理されずに、原水中の塩素濃度が、0.1μg/L~0.4μg/Lであることが好ましい。逆浸透膜処理工程122で生成する濃縮水を第1段目の逆浸透膜装置の供給側に循環させることで、原水中の塩素と濃縮水中のスルファミン酸が反応して殺菌力を生じ、3段の逆浸透膜装置におけるバイオファウリングを抑制する効果が得られる。特に、バイオファウリングがもっとも激しく起こりやすい1段目の逆浸透膜におけるバイオファウリングを防ぐことができる。これにより、通常殺菌のために被処理水に添加される殺菌剤の量を低減することができるので、環境負荷の低減につながる。また、逆浸透膜を劣化させる被処理水中の遊離塩素を、スルファミン酸を添加することで結合塩素に変化させることができ、これにより、逆浸透膜の負荷を軽減する効果もある。このように、本変形例の純水製造方法120では、酸調整工程121でスルファミン酸を添加することで、逆浸透膜処理工程122における弱電解質の除去率向上と、3段の逆浸透膜におけるバイオファウリングの抑制の2つの効果を得ることができる。したがって、従来の純水製造方法では、1段目の逆浸透膜の供給水と、3段目の逆浸透膜の供給水の2か所で2種類の酸を添加する必要があったが、本変形例の純水製造方法120では、酸調整工程121の1か所の1種類の酸の添加に削減することができる。 When sulfamic acid is used in the acid adjustment step 121, it is preferable that the raw water is not treated with activated carbon and the chlorine concentration in the raw water is 0.1 μg/L to 0.4 μg/L. By circulating the concentrated water generated in the reverse osmosis membrane treatment step 122 to the supply side of the first-stage reverse osmosis membrane device, the chlorine in the raw water and the sulfamic acid in the concentrated water react to generate a bactericidal power, and the effect of suppressing biofouling in the three-stage reverse osmosis membrane device is obtained. In particular, biofouling in the first-stage reverse osmosis membrane, where biofouling is most likely to occur, can be prevented. This allows the amount of bactericide added to the treated water for normal sterilization to be reduced, leading to a reduction in the environmental load. In addition, free chlorine in the treated water, which deteriorates the reverse osmosis membrane, can be converted to combined chlorine by adding sulfamic acid, which also has the effect of reducing the load on the reverse osmosis membrane. In this manner, in the pure water production method 120 of this modification, by adding sulfamic acid in the acid adjustment step 121, two effects can be obtained: improving the removal rate of weak electrolytes in the reverse osmosis membrane treatment step 122, and suppressing biofouling in the three-stage reverse osmosis membrane. Therefore, in the conventional pure water production method, it was necessary to add two types of acid at two locations, to the feed water for the first-stage reverse osmosis membrane and the feed water for the third-stage reverse osmosis membrane, but in the pure water production method 120 of this modification, it is possible to reduce this to adding only one type of acid at one location in the acid adjustment step 121.

酸調整工程121でスルファミン酸を用いる場合、添加されるスルファミン酸の量は、上記殺菌剤の削減量と、スルファミン酸の添加量とのバランスで、純水製造方法120で使用される薬剤総量が低減できる範囲であることが好ましく、例えば、被処理水に対して、1mg/L~10mg/Lである。 When sulfamic acid is used in the acid adjustment process 121, the amount of sulfamic acid added is preferably within a range that allows the total amount of chemicals used in the pure water production method 120 to be reduced by balancing the amount of the bactericide reduction with the amount of sulfamic acid added, for example, 1 mg/L to 10 mg/L of the water to be treated.

次に、本発明の実施形態の純水製造装置200について説明する。図4は、実施形態の純水製造装置200を備える純水製造システム4を模式的に示すブロック図である。純水製造装置200は、3段の超低圧型の逆浸透膜装置201、202、203を有している。 Next, a pure water production apparatus 200 according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram showing a pure water production system 4 including the pure water production apparatus 200 according to the embodiment. The pure water production apparatus 200 has three stages of ultra-low pressure reverse osmosis membrane devices 201, 202, and 203.

純水製造装置200の前段には、原水供給機構として、前処理装置210が備えられている。前処理装置210は、活性炭装置(AC)211、貯留タンクTK、ポンプP1、熱交換器(HEX)212、精密ろ過装置(PF)213をこの順に備えて成る。前処理装置210は、原水の水質によって適宜構成を変更することができ、例えば、前処理装置210には、活性炭装置(AC)211、熱交換器(HEX)212、精密ろ過装置(PF)213は備えられてなくてもよいし、上記した活性炭装置(AC)211、貯留タンクTK、熱交換器(HEX)212及び精密ろ過装置(PF)213以外に、凝集沈殿装置、加圧浮上装置、砂ろ過装置などを任意に組み合わせて構成されていてもよい。 The pretreatment device 210 is provided in the upstream of the pure water production system 200 as a raw water supply mechanism. The pretreatment device 210 is provided with an activated carbon device (AC) 211, a storage tank TK, a pump P1, a heat exchanger (HEX) 212, and a precision filtration device (PF) 213 in this order. The configuration of the pretreatment device 210 can be changed appropriately depending on the quality of the raw water. For example, the pretreatment device 210 does not need to be provided with the activated carbon device (AC) 211, the heat exchanger (HEX) 212, and the precision filtration device (PF) 213, and may be configured by any combination of a coagulation sedimentation device, a pressurized flotation device, a sand filtration device, etc. in addition to the above-mentioned activated carbon device (AC) 211, the storage tank TK, the heat exchanger (HEX) 212, and the precision filtration device (PF) 213.

純水製造装置200の後段には、電気式脱イオン装置(EDI)221と紫外線酸化装置(TOC-UV)222、非再生型イオン交換装置(Primary/Polisher)223がこの順に配置されている。電気式脱イオン装置(EDI)221と紫外線酸化装置(TOC-UV)222、非再生型イオン交換装置(Polisher)223についても、所望の水質に応じて適宜配置すればよい。 Arranged downstream of the pure water production system 200 are an electrodeionization system (EDI) 221, an ultraviolet oxidation system (TOC-UV) 222, and a non-regenerative ion exchange system (Primary/Polisher) 223, in that order. The electrodeionization system (EDI) 221, the ultraviolet oxidation system (TOC-UV) 222, and the non-regenerative ion exchange system (Polisher) 223 may also be arranged appropriately depending on the desired water quality.

純水製造装置200は、逆浸透膜装置201の透過水を逆浸透膜装置202に送る供給管L1(第1の供給管)と、逆浸透膜装置202の透過水を逆浸透膜装置203に送る供給管L2(第2の供給管)とを有している。また、逆浸透膜装置201、202、203の濃縮側にはそれぞれ排出管L3、L4、L5が接続されている。純水製造装置200は、循環配管L6を有している。循環配管L6の一端はタンクTKに接続され、他端側には、排出管L4、L5が接続されることで、循環配管L6が逆浸透膜装置202、203の濃縮水をタンクTKに循環させる。 The pure water production system 200 has a supply pipe L1 (first supply pipe) that sends the permeate from the reverse osmosis membrane device 201 to the reverse osmosis membrane device 202, and a supply pipe L2 (second supply pipe) that sends the permeate from the reverse osmosis membrane device 202 to the reverse osmosis membrane device 203. In addition, discharge pipes L3, L4, and L5 are connected to the concentrated sides of the reverse osmosis membrane devices 201, 202, and 203, respectively. The pure water production system 200 has a circulation pipe L6. One end of the circulation pipe L6 is connected to the tank TK, and the other end is connected to the discharge pipes L4 and L5, so that the circulation pipe L6 circulates the concentrated water from the reverse osmosis membrane devices 202 and 203 to the tank TK.

逆浸透膜装置201、202、203は、例えば、ケーシング内に、逆浸透膜と、逆浸透膜に被処理水を通水するための流路材とを収容して構成された逆浸透膜モジュールを1又は複数備えて成る。逆浸透膜装置201、202、203に備えられる逆浸透膜は、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜である。これらの逆浸透膜は、非対称膜又は複合膜であり、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンのようなポリアリールエーテルスルホン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン等からなり、微細多孔を有する支持層を有し、支持層上に上記スキン膜が備えられる複合膜であることが好ましい。なお、負電荷膜とは、pHが7のとき、スキン層からなる膜が負の荷電を示すことをいう。逆浸透膜の形状は、中空糸状、スパイラル状、平板状、チューブ状等である。これらの逆浸透膜は、耐圧性を高くして処理効率を向上させる点から、スパイラル状であることが好ましい。 The reverse osmosis membrane devices 201, 202, and 203 are each equipped with one or more reverse osmosis membrane modules that are configured by, for example, housing a reverse osmosis membrane and a flow path material for passing water to be treated through the reverse osmosis membrane in a casing. The reverse osmosis membranes provided in the reverse osmosis membrane devices 201, 202, and 203 are negatively charged membranes having a skin layer made of crosslinked aromatic polyamide. These reverse osmosis membranes are asymmetric membranes or composite membranes, and are preferably composite membranes made of polysulfone, polyarylethersulfone such as polyethersulfone, polyimide, polyvinylidene fluoride, etc., have a support layer having micropores, and the above-mentioned skin membrane is provided on the support layer. Note that a negatively charged membrane means that when the pH is 7, the membrane made of the skin layer shows a negative charge. The shape of the reverse osmosis membrane is a hollow fiber shape, a spiral shape, a flat plate shape, a tubular shape, etc. These reverse osmosis membranes are preferably spiral-shaped in terms of increasing pressure resistance and improving treatment efficiency.

逆浸透膜装置201、202、203に用いられる逆浸透膜は、塩阻止率(塩除去率)が99.0%以上であることが好ましく、99.2%以上であることがより好ましく、99.5%以上であることがさらに好ましく、99.6%以上であることがよりさらに好ましい。なお、塩阻止率は、pHが7で濃度が500ppm又は1500ppmの塩化ナトリウム水溶液を、水温25℃、水回収率15%、供給圧力1.03MPa又は0.69~0.7MPaで供給したときの塩化ナトリウムの除去率で示される。 The reverse osmosis membranes used in the reverse osmosis membrane devices 201, 202, and 203 preferably have a salt rejection rate (salt removal rate) of 99.0% or more, more preferably 99.2% or more, even more preferably 99.5% or more, and even more preferably 99.6% or more. The salt rejection rate is indicated by the sodium chloride removal rate when an aqueous sodium chloride solution with a pH of 7 and a concentration of 500 ppm or 1500 ppm is supplied at a water temperature of 25°C, a water recovery rate of 15%, and a supply pressure of 1.03 MPa or 0.69 to 0.7 MPa.

逆浸透膜装置201、202、203として超低圧型が使用される超低圧型の逆浸透膜装置としては、例えば、日東電工社製ESPAシリーズ、東レ社製TBWシリーズ・TMHAシリーズなどが挙げられる。 Examples of ultra-low pressure reverse osmosis membrane devices in which ultra-low pressure types are used as the reverse osmosis membrane devices 201, 202, and 203 include the ESPA series manufactured by Nitto Denko Corporation and the TBW series and TMHA series manufactured by Toray Industries, Inc.

供給管L1には、供給管L1内を通流する被処理水をアルカリ性に調整するアルカリ調整機構204が設けられている。アルカリ調整機構204は、例えば、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウムなどのアルカリ調整剤を貯留するタンクと、当該タンク内のアルカリ調整剤を所定量で計量して、供給管L1内に添加する薬注ポンプからなる。 The supply pipe L1 is provided with an alkali adjustment mechanism 204 that adjusts the alkalinity of the water to be treated flowing through the supply pipe L1. The alkali adjustment mechanism 204 is composed of a tank that stores an alkali adjuster such as an aqueous sodium hydroxide solution or potassium hydroxide, and a chemical injection pump that measures a predetermined amount of the alkali adjuster in the tank and adds it to the supply pipe L1.

図4に示される純水製造装置200を用いた純水の製造は上記した実施形態の純水製造方法100(図1)と同様である。まず、市水、井水、工業用水、使用済み回収水などからなる原水が、前処理装置210に供給される。原水は、前処理装置を経ることで、水中の濁質分及び塩素が除去されて、さらに、水温が15~30℃に調整され、前処理水が生成する。 The production of pure water using the pure water production system 200 shown in FIG. 4 is similar to the pure water production method 100 (FIG. 1) of the embodiment described above. First, raw water consisting of city water, well water, industrial water, used recycled water, etc. is supplied to the pretreatment device 210. The raw water passes through the pretreatment device, where turbidity and chlorine are removed from the water, and the water temperature is adjusted to 15-30°C to produce pretreated water.

このようにして得られる前処理水は、炭酸を1mg/L~100mg/L、ホウ素を150μg/L以下含有し、ホウ素濃度は好ましくは、5μg/L以上である。前処理水のpHは例えば、5.0~7.5程度である。 The pretreated water obtained in this manner contains 1 mg/L to 100 mg/L of carbon dioxide and 150 μg/L or less of boron, with the boron concentration preferably being 5 μg/L or more. The pH of the pretreated water is, for example, about 5.0 to 7.5.

前処理水は、ポンプP1により加圧され、逆浸透膜装置201に供給される。前処理水が逆浸透膜装置201において逆浸透膜処理されて水中の硬度成分が除去され、透過水W10が生成する(図1の逆浸透膜処理工程101)。逆浸透膜装置201の濃縮水は排出管L3を介して系外に排出される。透過水W10は供給管L1を介して後段に送られる。 The pretreated water is pressurized by pump P1 and supplied to the reverse osmosis membrane device 201. The pretreated water is treated by reverse osmosis membrane in the reverse osmosis membrane device 201 to remove hardness components in the water and produce permeated water W10 (reverse osmosis membrane treatment step 101 in Figure 1). The concentrated water from the reverse osmosis membrane device 201 is discharged outside the system via discharge pipe L3. The permeated water W10 is sent to the subsequent stage via supply pipe L1.

透過水W10は供給管L1を通流する過程で、アルカリ調整機構204によりアルカリ性に調整される(図1のアルカリ調整工程102)。具体的には、アルカリ調整機構204が、供給管L1内に、アルカリ調整剤を定量的に注入することで、透過水W10にアルカリ調整剤が混合されて、アルカリ性に調整された被処理水W11が生成する。被処理水W11のpHは好ましくは9.0~10.0である。 As the permeate W10 flows through the supply pipe L1, it is adjusted to be alkaline by the alkali adjustment mechanism 204 (alkali adjustment step 102 in FIG. 1). Specifically, the alkali adjustment mechanism 204 quantitatively injects an alkali adjuster into the supply pipe L1, whereby the alkali adjuster is mixed with the permeate W10 to produce water to be treated W11 that has been adjusted to be alkaline. The pH of the water to be treated W11 is preferably 9.0 to 10.0.

アルカリ性の被処理水W11は続いて、逆浸透膜装置202に供給される。被処理水W11は逆浸透膜装置202において逆浸透膜処理されて水中のホウ素及び炭酸が除去され、透過水W20が生成する(図1の逆浸透膜処理工程103)。被処理水W11が上記の通りアルカリ性であるため、逆浸透膜装置202におけるホウ素の除去率は50%~90%、炭酸の除去率は95%~98%を達成することができる。逆浸透膜装置202の濃縮水は排出管L4及び循環配管L6を介してタンクTKに循環される。透過水W20は供給管L2を介して後段に送られる。 The alkaline water to be treated W11 is then supplied to the reverse osmosis membrane device 202. The water to be treated W11 is treated by reverse osmosis membrane treatment in the reverse osmosis membrane device 202 to remove boron and carbon dioxide from the water, producing permeate water W20 (reverse osmosis membrane treatment step 103 in FIG. 1). Because the water to be treated W11 is alkaline as described above, the reverse osmosis membrane device 202 can achieve a boron removal rate of 50% to 90% and a carbon dioxide removal rate of 95% to 98%. The concentrated water from the reverse osmosis membrane device 202 is circulated to the tank TK via the discharge pipe L4 and the circulation pipe L6. The permeate water W20 is sent to the subsequent stage via the supply pipe L2.

透過水W20は続いて、逆浸透膜装置203に供給される。被処理水W11は逆浸透膜装置203において逆浸透膜処理されて水中のイオン成分が除去され、透過水W30が生成する(図1の逆浸透膜処理工程104)。逆浸透膜装置203の濃縮水は排出管L5及び循環配管L6を介してタンクTKに循環される。透過水(純水)W30は後段に送られる。 The permeated water W20 is then supplied to the reverse osmosis membrane device 203. The water to be treated W11 is treated with a reverse osmosis membrane in the reverse osmosis membrane device 203 to remove ionic components in the water, and permeated water W30 is produced (reverse osmosis membrane treatment step 104 in FIG. 1). The concentrated water from the reverse osmosis membrane device 203 is circulated to the tank TK via the discharge pipe L5 and the circulation pipe L6. The permeated water (pure water) W30 is sent to the subsequent stage.

逆浸透膜処理工程104で得られる透過水(純水)W30の水質は、例えば、ホウ素濃度が3μg/L~20μg/L、好ましくは5μg/L~10μg/Lであり、炭酸濃度が0.005mg/L~0.5mg/L、導電率が、0.3μS/cm~40μS/cm、好ましくは1μS/cm~20μS/cm、より好ましくは1μS/cm~10μS/cmである。 The water quality of the permeate (pure water) W30 obtained in the reverse osmosis membrane treatment process 104 is, for example, a boron concentration of 3 μg/L to 20 μg/L, preferably 5 μg/L to 10 μg/L, a carbonate concentration of 0.005 mg/L to 0.5 mg/L, and a conductivity of 0.3 μS/cm to 40 μS/cm, preferably 1 μS/cm to 20 μS/cm, and more preferably 1 μS/cm to 10 μS/cm.

また、上記水質の純水(透過水W30)を得る点から、3段の逆浸透膜装置における水回収率は、逆浸透膜装置201が50%~80%、逆浸透膜装置202が70%~90%、逆浸透膜装置203が80%~95%であることが好ましい。 In order to obtain pure water (permeate water W30) of the above water quality, it is preferable that the water recovery rate in the three-stage reverse osmosis membrane device is 50% to 80% for reverse osmosis membrane device 201, 70% to 90% for reverse osmosis membrane device 202, and 80% to 95% for reverse osmosis membrane device 203.

透過水W30は、その後、電気式脱イオン装置(EDI)221、紫外線酸化装置222及び非再生型イオン交換装置223に順に供給される。これにより、図2に示される純水製造方法110が実行される。まず、透過水W30が電気式脱イオン装置221に供給されて、透過水W30中のイオン成分が除去される(図2の電気式脱イオン処理工程111)。電気式脱イオン装置内221では、電極に直流電流が印加された状態で、陰イオン交換樹脂及び陽イオン交換樹脂に被処理水が通水されることで、被処理水中のイオン成分がイオン交換樹脂に吸着される。吸着されたイオン成分は電気泳動によってイオン交換膜面まで泳動し、イオン交換膜において電気透析されて濃縮室に移行され、濃縮水中に排出される。イオン成分の除去された脱塩水W40は、後段に送られ、濃縮室の濃縮水は系外に排出される。 The permeate W30 is then supplied to an electrodeionization device (EDI) 221, an ultraviolet oxidation device 222, and a non-regenerative ion exchange device 223 in that order. This executes the pure water production method 110 shown in FIG. 2. First, the permeate W30 is supplied to the electrodeionization device 221, and the ionic components in the permeate W30 are removed (electrodeionization process 111 in FIG. 2). In the electrodeionization device 221, the water to be treated is passed through the anion exchange resin and the cation exchange resin with a direct current applied to the electrodes, so that the ionic components in the water to be treated are adsorbed to the ion exchange resin. The adsorbed ionic components migrate to the ion exchange membrane surface by electrophoresis, are electrodialyzed in the ion exchange membrane, and are transferred to the concentration chamber and discharged into the concentrated water. The desalted water W40 from which the ionic components have been removed is sent to the subsequent stage, and the concentrated water in the concentration chamber is discharged outside the system.

脱塩水W40は、紫外線酸化装置222に供給されて、脱塩水W40に紫外線が照射される(図2の紫外線酸化処理工程112)。これにより、脱塩水W40中の全有機炭素分(TOC)が酸化分解される。照射される紫外線は、185nm付近の波長を有する紫外線であることが好ましく、185nm付近の波長を有する紫外線及び254nm付近の波長の紫外線であることがより好ましい。 The desalted water W40 is supplied to the ultraviolet oxidation device 222, where the desalted water W40 is irradiated with ultraviolet light (ultraviolet oxidation process step 112 in FIG. 2). This causes the total organic carbon (TOC) in the desalted water W40 to be oxidized and decomposed. The ultraviolet light irradiated is preferably ultraviolet light having a wavelength of about 185 nm, and more preferably ultraviolet light having a wavelength of about 185 nm and ultraviolet light having a wavelength of about 254 nm.

紫外線酸化装置222で生成された処理水W41は続いて、非再生型イオン交換装置223に供給され、処理水W41中のイオン成分が除去される。再生型イオン交換樹脂装置223を経て生成される処理水W42は、その抵抗率は、18MΩ・cm以上を得ることができ、TOC濃度が、例えば、10μgC/L以下にまで低減される。 The treated water W41 produced in the ultraviolet oxidation device 222 is then supplied to the non-regenerative ion exchange device 223, where the ionic components in the treated water W41 are removed. The treated water W42 produced through the regenerative ion exchange resin device 223 can have a resistivity of 18 MΩ·cm or more, and the TOC concentration is reduced to, for example, 10 μg C/L or less.

なお、非再生型イオン交換装置(Primary/Polisher)223は備えられなくてもよく、この場合、紫外線酸化装置222を電気式脱イオン装置(EDI)221の前に配置し、透過水W30を、紫外線酸化装置222と、電気式脱イオン装置(EDI)221とでこの順に処理することも可能である。 The non-regenerative ion exchange device (Primary/Polisher) 223 does not have to be provided. In this case, the ultraviolet oxidation device 222 can be placed before the electrodeionization device (EDI) 221, and the permeate water W30 can be treated in the ultraviolet oxidation device 222 and the electrodeionization device (EDI) 221 in that order.

以上で説明した純水製造装置200によれば、逆浸透膜装置202において、優れた炭酸除去率が達成されるため、前段側の硬度除去機構や炭酸除去のための脱気装置を省略することができる。また、硬度除去機構及び脱気装置が省略できるうえに、純水製造装置200の処理負荷が軽減されるので、薬剤の使用量が削減されるとともに、装置を簡素化できる。その結果、低コストで効率的に純水を製造することができる。さらに、3段の逆浸透膜処理工程における給水圧を、上記した通り超低圧に設定すれば、給水ポンプの台数や出力を低減することができるので、さらなる装置の簡素化、純水製造コストの低減、製造効率の向上につながる。 According to the pure water production system 200 described above, an excellent carbon dioxide removal rate is achieved in the reverse osmosis membrane device 202, so that the hardness removal mechanism in the upstream stage and the deaeration device for carbon dioxide removal can be omitted. In addition, since the hardness removal mechanism and the deaeration device can be omitted and the processing load of the pure water production system 200 is reduced, the amount of chemicals used can be reduced and the system can be simplified. As a result, pure water can be produced efficiently at low cost. Furthermore, if the water supply pressure in the three-stage reverse osmosis membrane processing process is set to an ultra-low pressure as described above, the number and output of water supply pumps can be reduced, leading to further simplification of the system, reduced pure water production costs, and improved production efficiency.

次に、実施形態の純水製造装置200の変形例である純水製造装置300について説明する。図5は、純水製造装置300を備える純水製造システム5を模式的に示すブロック図である。純水製造装置300は、上述した実施形態の純水製造方法120を実現するための装置であり、供給管L2の経路に酸調整機構205を備える点で、図4に示される純水製造システム4とは異なっており、その結果、3段目の逆浸透膜装置における処理態様が異なり、その他の構成及び効果は純水製造装置200と同様である。そのため、純水製造装置200と同様の機能を奏する構成には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。 Next, a pure water production apparatus 300, which is a modified example of the pure water production apparatus 200 of the embodiment, will be described. FIG. 5 is a block diagram showing a pure water production system 5 including the pure water production apparatus 300. The pure water production apparatus 300 is an apparatus for realizing the pure water production method 120 of the above-mentioned embodiment, and differs from the pure water production system 4 shown in FIG. 4 in that it includes an acid adjustment mechanism 205 in the path of the supply pipe L2. As a result, the processing mode in the third stage reverse osmosis membrane device is different, but the other configurations and effects are the same as those of the pure water production apparatus 200. Therefore, the same reference numerals are used for configurations that perform the same functions as the pure water production apparatus 200, and detailed descriptions are omitted.

純水製造システム5は、純水製造装置300の前段に配置された前処理装置310を備えている。前処理装置310は、貯留タンクTK、ポンプP1、熱交換器(HEX)212、精密ろ過装置(PF)213をこの順に備えて成る。純水製造装置300の後段には、電気式脱イオン装置(EDI)221と紫外線酸化装置(TOC-UV)222と、非再生型イオン交換樹脂装置223がこの順に配置されている。 The pure water production system 5 is equipped with a pretreatment device 310 arranged in front of the pure water production device 300. The pretreatment device 310 is equipped with a storage tank TK, a pump P1, a heat exchanger (HEX) 212, and a precision filtration device (PF) 213, in that order. In the rear of the pure water production device 300, an electric deionization device (EDI) 221, an ultraviolet oxidation device (TOC-UV) 222, and a non-regenerative ion exchange resin device 223 are arranged in that order.

純水製造装置300は、3段の逆浸透膜装置201、202、303を備えている。また、純水製造装置300は、逆浸透膜装置201の透過水を逆浸透膜装置202に送る供給管L1(第1の供給管)と、逆浸透膜装置202の透過水を逆浸透膜装置203に送る供給管L2(第2の供給管)とを有している。また、逆浸透膜装置201、202、303の濃縮側にはそれぞれ排出管L3、L4、L35が接続されている。純水製造装置300は、循環配管L6を有しており、循環配管の一端はタンクTKに接続され、他端側には、排出管L4及びL35が接続されることで、循環配管L6が逆浸透膜装置202、303の濃縮水をタンクTKに循環させる。 The pure water production system 300 is equipped with three stages of reverse osmosis membrane devices 201, 202, and 303. The pure water production system 300 also has a supply pipe L1 (first supply pipe) that sends the permeate of the reverse osmosis membrane device 201 to the reverse osmosis membrane device 202, and a supply pipe L2 (second supply pipe) that sends the permeate of the reverse osmosis membrane device 202 to the reverse osmosis membrane device 203. Discharge pipes L3, L4, and L35 are connected to the concentrated sides of the reverse osmosis membrane devices 201, 202, and 303, respectively. The pure water production system 300 has a circulation pipe L6, one end of which is connected to a tank TK, and the other end of which is connected to discharge pipes L4 and L35, so that the circulation pipe L6 circulates the concentrated water of the reverse osmosis membrane devices 202 and 303 to the tank TK.

逆浸透膜装置303の構成は、上述した逆浸透膜装置201、202と同様であり、超低圧型の逆浸透膜装置である。 The configuration of the reverse osmosis membrane device 303 is similar to that of the reverse osmosis membrane devices 201 and 202 described above, and is an ultra-low pressure reverse osmosis membrane device.

供給管L1には、供給管L1内を通流する被処理水をアルカリ性に調整するアルカリ調整機構204が設けられている。アルカリ調整機構204は、例えば、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウムなどのアルカリ調整剤を貯留するタンクと、当該タンク内のアルカリ調整剤を所定量で計量して、供給管L1内に添加する薬注ポンプからなる。 The supply pipe L1 is provided with an alkali adjustment mechanism 204 that adjusts the alkalinity of the water to be treated flowing through the supply pipe L1. The alkali adjustment mechanism 204 is composed of a tank that stores an alkali adjuster such as an aqueous sodium hydroxide solution or potassium hydroxide, and a chemical injection pump that measures a predetermined amount of the alkali adjuster in the tank and adds it to the supply pipe L1.

供給管L2には、供給管L2内を通流する被処理水に酸を添加する酸調整機構205が設けられている。酸調整機構205は、例えば、塩酸、硫酸、スルファミン酸などの酸調整剤を貯留するタンクと、当該タンク内の酸調整剤を所定量で計量して、供給管L2内に添加する薬注ポンプからなる。酸調整機構205で添加される酸は、上記した中でも、スルファミン酸であることが好ましい。 The supply pipe L2 is provided with an acid adjustment mechanism 205 that adds acid to the water being treated flowing through the supply pipe L2. The acid adjustment mechanism 205 is composed of a tank that stores an acid adjuster such as hydrochloric acid, sulfuric acid, or sulfamic acid, and a chemical injection pump that measures a predetermined amount of the acid adjuster in the tank and adds it to the supply pipe L2. Of the above, the acid added by the acid adjustment mechanism 205 is preferably sulfamic acid.

図5に示される純水製造装置300を用いた純水の製造は上記した実施形態の純水製造方法120(図3)と同様である。まず、市水、井水、工業用水、使用済み回収水などからなる原水が、前処理装置310に供給される。原水は、前処理装置310を経ることで、水中の濁質分が除去されて、さらに、水温が15℃~30℃に調整され、前処理水が生成する。 The production of pure water using the pure water production system 300 shown in FIG. 5 is similar to the pure water production method 120 (FIG. 3) of the embodiment described above. First, raw water consisting of city water, well water, industrial water, used recycled water, etc. is supplied to the pretreatment device 310. The raw water passes through the pretreatment device 310, where turbid matter in the water is removed, and the water temperature is adjusted to 15°C to 30°C, producing pretreated water.

このようにして得られる前処理水は、炭酸を1mg/L~100mg/L、ホウ素を150μg/L以下含有する。また、前処理水は、塩素をCl換算で、例えば、0.1mg/L~0.4mg/L程度、含んでいる。前処理水のpHは例えば、5.0~7.5程度である。 The pretreated water obtained in this manner contains 1 mg/L to 100 mg/L of carbon dioxide and 150 μg/L or less of boron. The pretreated water also contains, for example, about 0.1 mg/L to 0.4 mg/L of chlorine, calculated as Cl. The pH of the pretreated water is, for example, about 5.0 to 7.5.

前処理水は、ポンプP1により加圧され、好ましくは、0.4MPa~1.1MPa、より好ましくは0.6MPa~0.7MPaの給水圧で、逆浸透膜装置201に供給され、水中の硬度成分が除去され、透過水W10が生成する(図3の逆浸透膜処理工程101)。逆浸透膜装置201の濃縮水は排出管L3を介して系外に排出される。透過水W10は供給管L1を介して後段に送られる。 The pretreated water is pressurized by pump P1 and supplied to the reverse osmosis membrane device 201, preferably at a water supply pressure of 0.4 MPa to 1.1 MPa, more preferably 0.6 MPa to 0.7 MPa, where hardness components in the water are removed and permeated water W10 is produced (reverse osmosis membrane treatment step 101 in Figure 3). The concentrated water from the reverse osmosis membrane device 201 is discharged outside the system via discharge pipe L3. The permeated water W10 is sent to the subsequent stage via supply pipe L1.

透過水W10は供給管L1を通流する過程で、アルカリ調整機構204によりアルカリ性に調整される(図3のアルカリ調整工程102)。具体的には、アルカリ調整機構204が、供給管L1内に、アルカリ調整剤を定量的に注入することで、透過水W10にアルカリ調整剤が混合されて、アルカリ性に調整された被処理水W11が生成する。被処理水W11のpHは、酸調整機構205でスルファミン酸が用いられる場合に、好ましくは9.0~10.0である。 While passing through the supply pipe L1, the permeate water W10 is adjusted to be alkaline by the alkali adjustment mechanism 204 (alkali adjustment step 102 in FIG. 3). Specifically, the alkali adjustment mechanism 204 quantitatively injects an alkali adjuster into the supply pipe L1, whereby the alkali adjuster is mixed with the permeate water W10 to produce water to be treated W11 that has been adjusted to be alkaline. When sulfamic acid is used in the acid adjustment mechanism 205, the pH of the water to be treated W11 is preferably 9.0 to 10.0.

アルカリ性の被処理水W11は続いて、逆浸透膜装置202に供給される。被処理水W11は逆浸透膜装置202において逆浸透膜処理されて水中のホウ素及び炭酸が除去され、透過水W20が生成する(図3の逆浸透膜処理工程103)。逆浸透膜装置202の濃縮水は排出管L4及び循環配管L6を介してタンクTKに循環される。透過水W20は供給管L2を介して後段に送られる。 The alkaline water to be treated W11 is then supplied to the reverse osmosis membrane device 202. The water to be treated W11 is treated by the reverse osmosis membrane in the reverse osmosis membrane device 202 to remove boron and carbon dioxide from the water, and permeate water W20 is produced (reverse osmosis membrane treatment step 103 in FIG. 3). The concentrated water from the reverse osmosis membrane device 202 is circulated to the tank TK via the discharge pipe L4 and the circulation pipe L6. The permeate water W20 is sent to the subsequent stage via the supply pipe L2.

透過水W20は供給管L2を通流する過程で、酸調整機構205により酸が添加される(図3の酸調整工程121)。具体的には、酸調整機構205が、供給管L2内に、酸調整剤を定量的に注入することで、透過水W20に酸調整剤、好ましくはスルファミン酸が混合されて、被処理水W11よりもpHの低い被処理水W21が生成する。被処理水W21のpHは、酸調整機構205でスルファミン酸が用いられる場合に、好ましくは5.5~7.5であり、より好ましくは、6.5~7.5である。 As the permeate W20 flows through the supply pipe L2, acid is added by the acid adjustment mechanism 205 (acid adjustment step 121 in FIG. 3). Specifically, the acid adjustment mechanism 205 quantitatively injects an acid adjuster into the supply pipe L2, mixing the permeate W20 with the acid adjuster, preferably sulfamic acid, to produce water to be treated W21 with a lower pH than the water to be treated W11. When sulfamic acid is used in the acid adjustment mechanism 205, the pH of the water to be treated W21 is preferably 5.5 to 7.5, and more preferably 6.5 to 7.5.

被処理水21は続いて、逆浸透膜装置303に供給され、水中のイオン成分が除去され、透過水W30が生成する(図3の逆浸透膜処理工程122)。逆浸透膜装置303の濃縮水は排出管L35及び循環配管L6を介してタンクTKに循環される。透過水(純水)W31は後段に送られる。被処理水21に酸が添加されていることで、逆浸透膜装置303におけるイオン成分の除去率を向上させることができる。 The water to be treated 21 is then supplied to the reverse osmosis membrane device 303, where ionic components in the water are removed to produce permeate water W30 (reverse osmosis membrane treatment step 122 in FIG. 3). The concentrated water from the reverse osmosis membrane device 303 is circulated to the tank TK via the discharge pipe L35 and the circulation pipe L6. The permeate water (pure water) W31 is sent to the subsequent stage. By adding an acid to the water to be treated 21, the removal rate of ionic components in the reverse osmosis membrane device 303 can be improved.

逆浸透膜装置303で得られる透過水(純水)W31の水質は、ホウ素濃度が3μg/L~20μg/L、好ましくは5μg/L~10μg/Lであり、炭酸濃度が例えば、0.1mg/L~1mg/L、好ましくは、0.2mg/L~0.5mg/L、導電率が、0.3μS/cm~40μS/cm、好ましくは1μS/cm~20μS/cm、より好ましくは1μS/cm~10μS/cmである。 The quality of the permeate (pure water) W31 obtained by the reverse osmosis membrane device 303 is as follows: boron concentration is 3 μg/L to 20 μg/L, preferably 5 μg/L to 10 μg/L, carbonate concentration is, for example, 0.1 mg/L to 1 mg/L, preferably 0.2 mg/L to 0.5 mg/L, and conductivity is 0.3 μS/cm to 40 μS/cm, preferably 1 μS/cm to 20 μS/cm, more preferably 1 μS/cm to 10 μS/cm.

透過水W31は、その後、電気式脱イオン装置(EDI)221、紫外線酸化装置222及び非再生型イオン交換装置223に順に供給される。電気式脱イオン装置221において、透過水W31中のイオン成分が除去される。イオン成分の除去された脱塩水は、後段に送られ、濃縮室の濃縮水は系外に排出される。紫外線酸化装置222において、脱塩水に上述の通りに紫外線が照射され、脱塩水中の全有機炭素分(TOC)が酸化分解される。紫外線が照射されて生成された処理水は、続いて、非再生型イオン交換装置223に供給され、処理水中のイオン成分が除去される。再生型イオン交換樹脂装置223を経て生成される処理水は、その抵抗率は、18MΩ・cm以上を得ることができ、TOC濃度が、例えば、10μgC/L以下にまで低減される。 The permeate W31 is then supplied to an electrodeionization device (EDI) 221, an ultraviolet oxidation device 222, and a non-regenerative ion exchange device 223 in that order. In the electrodeionization device 221, ionic components in the permeate W31 are removed. The desalted water from which the ionic components have been removed is sent to the subsequent stage, and the concentrated water in the concentration chamber is discharged outside the system. In the ultraviolet oxidation device 222, the desalted water is irradiated with ultraviolet light as described above, and the total organic carbon (TOC) in the desalted water is oxidized and decomposed. The treated water produced by irradiation with ultraviolet light is then supplied to a non-regenerative ion exchange device 223, and the ionic components in the treated water are removed. The treated water produced through the regenerative ion exchange resin device 223 can have a resistivity of 18 MΩ·cm or more, and the TOC concentration is reduced to, for example, 10 μg C/L or less.

なお、本変形例においても、非再生型イオン交換装置(Primary/Polisher)223は備えられなくてもよく、この場合、紫外線酸化装置222を電気式脱イオン装置(EDI)221の前に配置し、透過水W30を、紫外線酸化装置222と、電気式脱イオン装置(EDI)221とでこの順に処理することも可能である。 In this modified example, the non-regenerative ion exchange device (Primary/Polisher) 223 does not have to be provided. In this case, the ultraviolet oxidation device 222 can be placed before the electrodeionization device (EDI) 221, and the permeate water W30 can be treated in the ultraviolet oxidation device 222 and the electrodeionization device (EDI) 221 in that order.

酸調整機構205でスルファミン酸が用いられる場合、逆浸透膜装置303で生成する濃縮水を逆浸透膜装置201の前段のタンクTK循環させることで、原水中の塩素と濃縮水中のスルファミン酸が反応して殺菌力を生じ、3段の逆浸透膜装置におけるバイオファウリングを抑制する効果が得られる。特に、バイオファウリングがもっとも激しく起こりやすい1段目の逆浸透膜におけるバイオファウリングを防ぐことができる。これにより、通常殺菌のために被処理水に添加される殺菌剤の量を低減することができるので、環境負荷の低減につながる。また、逆浸透膜を劣化させる被処理水中の遊離塩素を、スルファミン酸を添加することで結合塩素に変化させることができ、これにより、逆浸透膜の負荷を軽減する効果もある。酸調整機構205によってスルファミン酸を添加することで、逆浸透膜装置202における弱電解質の除去率向上と、3段の逆浸透膜装置303におけるバイオファウリングの抑制の2つの効果を得ることができる。従来の純水製造方法では、1段目の逆浸透膜の供給水と、3段目の逆浸透膜の供給水の2か所で2種類の酸を添加する必要があったが、純水製造装置200では、酸調整機構205の1か所の1種類の酸の添加に削減することができる。 When sulfamic acid is used in the acid adjustment mechanism 205, the concentrated water generated in the reverse osmosis membrane device 303 is circulated in the tank TK in the front stage of the reverse osmosis membrane device 201, whereby the chlorine in the raw water reacts with the sulfamic acid in the concentrated water to produce a bactericidal effect, and the effect of suppressing biofouling in the three-stage reverse osmosis membrane device is obtained. In particular, biofouling in the first stage reverse osmosis membrane, where biofouling is most likely to occur, can be prevented. This reduces the amount of bactericide added to the water to be treated for normal sterilization, leading to a reduction in the environmental load. In addition, free chlorine in the water to be treated, which deteriorates the reverse osmosis membrane, can be converted to combined chlorine by adding sulfamic acid, which also has the effect of reducing the load on the reverse osmosis membrane. By adding sulfamic acid with the acid adjustment mechanism 205, two effects can be obtained: improving the removal rate of weak electrolytes in the reverse osmosis membrane device 202 and suppressing biofouling in the three-stage reverse osmosis membrane device 303. Conventional pure water production methods require the addition of two types of acid at two locations, the supply water for the first-stage reverse osmosis membrane and the supply water for the third-stage reverse osmosis membrane. However, with the pure water production system 200, this can be reduced to adding only one type of acid at one location in the acid adjustment mechanism 205.

酸調整機構205でスルファミン酸が用いる場合、添加されるスルファミン酸の量は、上記殺菌剤の削減量と、スルファミン酸の添加量とのバランスで、使用される薬剤総量が低減できる範囲であることが好ましい。 When sulfamic acid is used in the acid adjustment mechanism 205, it is preferable that the amount of sulfamic acid added is within a range that allows the total amount of chemicals used to be reduced by balancing the amount of the bactericide reduced and the amount of sulfamic acid added.

次に、上記した純水製造装置200を用いた、実施形態の超純水製造システム6について、図6を参照して説明する。図6は、超純水製造システム6の構成を概略的に示すブロック図である。 Next, an embodiment of an ultrapure water production system 6 using the above-mentioned pure water production device 200 will be described with reference to FIG. 6. FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of the ultrapure water production system 6.

図6に示すように、超純水製造システム6は、前処理装置60と、一次純水装置61と二次純水装置(サブシステム)62とをこの順に備えている。二次純水装置62はユースポイント(POU)63に配管によって接続されており、これにより超純水製造システム6により製造された超純水がPOU63に供給される。 As shown in FIG. 6, the ultrapure water production system 6 comprises a pretreatment device 60, a primary pure water device 61, and a secondary pure water device (subsystem) 62, in that order. The secondary pure water device 62 is connected to a point of use (POU) 63 by piping, so that the ultrapure water produced by the ultrapure water production system 6 is supplied to the POU 63.

前処理装置60は、凝集、ろ過、膜分離等の処理を行い、必要に応じて熱交換器等により温度調節を行い、被処理水(原水)に含まれる懸濁物質やコロイダル物質等の濁質分を取り除く。具体的には、前処理装置60は、活性炭装置、凝集沈殿装置、加圧浮上装置、砂ろ過装置、精密ろ過装置、限外濾過装置、熱交換器などを適宜組み合わせて備えている。また、前処理装置60は、上述した前処理装置210(図4)又は前処理装置310(図5)と同様の構成であってもよい。なお、原水の水質が一次純水装置61に供給するために十分な水質である場合には、前処理装置60は省略されてもよい。 The pretreatment device 60 performs processes such as coagulation, filtration, and membrane separation, and adjusts the temperature using a heat exchanger or the like as necessary to remove turbid matter such as suspended matter and colloidal matter contained in the water to be treated (raw water). Specifically, the pretreatment device 60 is equipped with an appropriate combination of an activated carbon device, a coagulation sedimentation device, a pressure flotation device, a sand filter device, a precision filter device, an ultrafilter device, a heat exchanger, and the like. The pretreatment device 60 may also have a configuration similar to the pretreatment device 210 (Figure 4) or pretreatment device 310 (Figure 5) described above. Note that if the quality of the raw water is sufficient to supply it to the primary pure water device 61, the pretreatment device 60 may be omitted.

超純水製造システム6は、前処理装置60の後段に、タンクTK1を備えており、前処理装置60によって前処理された被処理水はタンクTK1に導入されて、一旦貯留される。タンクTK1内の被処理水はポンプP2によって一次純水装置61に供給される。 The ultrapure water production system 6 is equipped with a tank TK1 downstream of the pretreatment device 60, and the water to be treated that has been pretreated by the pretreatment device 60 is introduced into the tank TK1 and temporarily stored there. The water to be treated in the tank TK1 is supplied to the primary pure water device 61 by a pump P2.

一次純水装置61は、前処理水から有機物、イオン成分及び溶存気体を除去して一次純水を製造する。一次純水装置61は、ポンプP2、上記実施形態の純水製造装置200、電気式脱イオン装置(EDI)611、紫外線酸化装置(TOC-UV)612、非再生型イオン交換樹脂装置(Primary/Polisher)613をこの順に備えている。なお、一次純水装置61は、純水製造装置200に代えて、上記実施形態の純水製造装置300又はこれらの変形例の純水製造装置を備えていてもよい。 The primary pure water system 61 produces primary pure water by removing organic matter, ionic components and dissolved gases from the pretreated water. The primary pure water system 61 comprises, in this order, a pump P2, the pure water production system 200 of the above embodiment, an electric deionization device (EDI) 611, an ultraviolet oxidation device (TOC-UV) 612 and a non-regenerative ion exchange resin device (Primary/Polisher) 613. Note that the primary pure water system 61 may comprise the pure water production system 300 of the above embodiment or a variation thereof, instead of the pure water production system 200.

一次純水装置61では、まず、純水製造装置200において、前処理水中の硬度成分、炭酸及びホウ素が除去される。 In the primary pure water system 61, first, the pure water production system 200 removes hardness components, carbon dioxide, and boron from the pretreated water.

次いで、被処理水は電気式脱イオン装置(EDI)611に供給される。電気式脱イオン装置611は、例えば、陽極と陰極の間に交互に配置された陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とを有し、陰イオン交換膜と陽イオン交換膜によって仕切られた脱塩室と、除去されたイオン成分を含む濃縮水が流入する濃縮室とを交互に有している。そして、電気式脱イオン装置は、脱塩室内に充填された陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂との混合体と、直流電圧を印加するための電極を有している。 The water to be treated is then supplied to an electrodeionization device (EDI) 611. The electrodeionization device 611 has, for example, anion exchange membranes and cation exchange membranes arranged alternately between an anode and a cathode, and alternates between desalting compartments separated by anion exchange membranes and cation exchange membranes, and concentrating compartments into which concentrated water containing the removed ionic components flows. The electrodeionization device has a mixture of anion exchange resin and cation exchange resin filled in the desalting compartment, and electrodes for applying a DC voltage.

電気式脱イオン装置611において、例えば、被処理水は脱塩室及び濃縮室に並行して供給され、脱塩室の陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混合体が被処理水中のイオン成分を吸着する。吸着されたイオン成分は直流電流の作用により濃縮室に移行されて、濃縮室の濃縮水は系外に排出される。 In the electrodeionization device 611, for example, the water to be treated is supplied to the deionization chamber and the concentration chamber in parallel, and the mixture of anion exchange resin and cation exchange resin in the deionization chamber adsorbs the ionic components in the water to be treated. The adsorbed ionic components are transferred to the concentration chamber by the action of a direct current, and the concentrated water in the concentration chamber is discharged outside the system.

電気式脱イオン装置611は、イオン交換樹脂を再生するための、酸やアルカリのような薬品を一切使用せずに連続的にイオン成分の除去を行うことができる。そのため、超純水製造における安全性の向上や製造コスト削減、装置の小型化などを実現することができ、製造効率の向上につながる。 The electrodeionization device 611 can continuously remove ionic components without using any chemicals such as acids or alkalis to regenerate the ion exchange resin. This improves safety in ultrapure water production, reduces production costs, and allows for the miniaturization of equipment, leading to improved production efficiency.

次いで、電気式脱イオン装置611で生成される脱塩水が、紫外線酸化装置612に供給される。紫外線酸化装置612は、例えば、185nm付近の波長を有する紫外線を照射可能な紫外線ランプを有し、この紫外線ランプから紫外線を被処理水に照射することで、被処理水中の全有機炭素成分(TOC)を酸化分解する。紫外線酸化装置612に用いられる紫外線ランプは、185nm付近の波長の紫外線を発生するランプを使用することができ、185nm付近の波長の紫外線とともに254nm付近の波長の紫外線を放射する低圧水銀ランプを使用してもよい。紫外線酸化装置612の放射する紫外線により、水が分解されてOHラジカルが生成し、このOHラジカルによって被処理水中の有機物が有機酸に酸化分解される。一次純水装置61の紫外線酸化装置612における紫外線照射量は、被処理水の水質によって適宜変更することができる。 Next, the desalted water generated by the electrodeionization device 611 is supplied to the ultraviolet oxidation device 612. The ultraviolet oxidation device 612 has an ultraviolet lamp capable of irradiating ultraviolet rays having a wavelength of, for example, about 185 nm, and irradiates the water to be treated with ultraviolet rays from this ultraviolet lamp to oxidize and decompose the total organic carbon component (TOC) in the water to be treated. The ultraviolet lamp used in the ultraviolet oxidation device 612 can be a lamp that generates ultraviolet rays with a wavelength of about 185 nm, or a low-pressure mercury lamp that emits ultraviolet rays with a wavelength of about 254 nm as well as ultraviolet rays with a wavelength of about 185 nm. The ultraviolet rays emitted by the ultraviolet oxidation device 612 decompose water to generate OH radicals, and the organic matter in the water to be treated is oxidized and decomposed into organic acids by these OH radicals. The amount of ultraviolet irradiation in the ultraviolet oxidation device 612 of the primary pure water device 61 can be appropriately changed depending on the water quality of the water to be treated.

紫外線酸化装置612の処理水は、非再生型イオン交換樹脂装置(Primary/Polisher)613で処理される。非再生型イオン交換樹脂装置613により、主に、紫外線酸化装置612によって有機物が分解されて生成した微量の有機酸などのイオン成分が除去される。 The treated water from the ultraviolet oxidation device 612 is treated in a non-regenerative ion exchange resin device (primary/polisher) 613. The non-regenerative ion exchange resin device 613 mainly removes trace amounts of ionic components such as organic acids that are generated by the decomposition of organic matter in the ultraviolet oxidation device 612.

このようにして得られる一次純水は、例えば抵抗率が18MΩ・cm以上、TOC濃度が10μgC/L以下である。 The primary pure water obtained in this manner has, for example, a resistivity of 18 MΩ·cm or more and a TOC concentration of 10 μg C/L or less.

本実施形態の超純水製造システムは、一次純水装置61の後段に、一次純水を貯留する一次純水タンクTK2、ポンプP3、二次純水装置62をこの順に備えている。一次純水装置で製造された一次純水は、一次純水タンクTK2に一旦貯留された後、ポンプP3によって二次純水装置62に送られる。二次純水装置62は、紫外線酸化装置(TOC-UV)621、非再生式ポリッシャー(Polisher)622、膜脱気装置(MDG)623及び限外ろ過装置(UF)624を備えている。 The ultrapure water production system of this embodiment comprises, in this order, a primary pure water tank TK2 for storing primary pure water, a pump P3, and a secondary pure water system 62 downstream of a primary pure water system 61. The primary pure water produced by the primary pure water system is temporarily stored in the primary pure water tank TK2, and then sent to the secondary pure water system 62 by the pump P3. The secondary pure water system 62 comprises an ultraviolet oxidation system (TOC-UV) 621, a non-regenerative polisher 622, a membrane degassing system (MDG) 623, and an ultrafiltration system (UF) 624.

二次純水装置62における紫外線酸化装置621の構成は、一次純水装置61の紫外線酸化装置612と同様である。非再生式ポリッシャー622は、ボンベ等の容器に強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂が混合充填されて成る混床式のイオン交換樹脂装置である。また、非再生式ポリッシャー622は、容器内のイオン交換樹脂の再生を行わずに、イオン交換能が低下したときに別のものに取り換えられる。非再生式ポリッシャー622は、紫外線酸化装置621が有機物を分解することで生成したイオン成分を吸着除去する。 The ultraviolet oxidation device 621 in the secondary pure water system 62 has the same configuration as the ultraviolet oxidation device 612 in the primary pure water system 61. The non-regenerative polisher 622 is a mixed-bed ion exchange resin device in which a strong acid cation exchange resin and a strong base anion exchange resin are mixed and filled in a container such as a cylinder. The non-regenerative polisher 622 does not regenerate the ion exchange resin in the container, and is replaced with another one when the ion exchange capacity decreases. The non-regenerative polisher 622 adsorbs and removes ion components generated by the ultraviolet oxidation device 621 decomposing organic matter.

膜脱気装置623は、脱気膜を介して溶存気体を除去する。膜脱気装置623は、一次純水中の微量溶存酸素を除去して溶存酸素濃度を例えば1μg/L程度以下まで低減する。限外ろ過膜装置624は、限外ろ過膜によってろ過処理を行い、上流側のイオン交換樹脂からの微量溶出物や微粒子成分を除去して、例えば、0.05μm以上の微粒子数を250Pcs./L以下程度まで低減する。 The membrane degassing device 623 removes dissolved gases through a degassing membrane. The membrane degassing device 623 removes trace amounts of dissolved oxygen from the primary pure water, reducing the dissolved oxygen concentration to, for example, about 1 μg/L or less. The ultrafiltration membrane device 624 performs a filtration process using an ultrafiltration membrane, removing trace amounts of eluted material and fine particle components from the upstream ion exchange resin, reducing the number of fine particles of 0.05 μm or more to, for example, about 250 Pcs./L or less.

本実施形態の超純水製造システム6では、純水製造装置200において、優れた炭酸除去率が達成されるため、前段側の硬度除去機構や炭酸除去のための脱気装置を省略することができる。また、硬度除去機構及び脱気装置が省略できるうえに、純水製造装置200の処理負荷が軽減されるので、薬剤の使用量が削減されるとともに、装置を簡素化できる。その結果、低コストで効率的に純水を製造することができる。さらに、純水製造装置200における3段の逆浸透膜処理工程における給水圧を、超低圧に設定すれば、給水ポンプの台数や出力を低減することができるので、さらなる装置の簡素化、純水製造コストの低減、製造効率の向上につながる。 In the ultrapure water production system 6 of this embodiment, an excellent carbon dioxide removal rate is achieved in the pure water production apparatus 200, so that the hardness removal mechanism in the upstream stage and the degassing device for carbon dioxide removal can be omitted. In addition, since the hardness removal mechanism and the degassing device can be omitted and the processing load of the pure water production apparatus 200 is reduced, the amount of chemicals used can be reduced and the apparatus can be simplified. As a result, pure water can be produced efficiently at low cost. Furthermore, if the water supply pressure in the three-stage reverse osmosis membrane treatment process in the pure water production apparatus 200 is set to an ultra-low pressure, the number and output of water supply pumps can be reduced, leading to further simplification of the apparatus, reduced pure water production costs, and improved production efficiency.

なお、上述した各実施形態において、原水、前処理水、純水又は超純水の水質はそれぞれ、次の方法又は装置によって測定することができる。
pH:電極法
ホウ素濃度:ICP(高周波誘導結合プラズマ)発光分光法又はICP-MS(誘導結合プラズマ質量分析)法
硬度成分:ICP-MS法
溶存炭酸ガス(炭酸カルシウム換算):SUEZ社製 Sievers M9e
シリカ(Si):原子吸光光度法・吸光光度法
塩素(Cl換算):DPD(ジエチルパラフェニレンジアミン)法
導電率:導電率計(堀場製作所製 HE-960CW)
抵抗率(比抵抗):抵抗率計(堀場製作所製 HE-960RW)
全有機炭素(TOC)濃度:TOC計(超純水以外:SUEZ社製 Sievers M9e、超純水:BECKMAN COULTER社製 Anatel A―1000XP)
0.05μm以上の微粒子数:パーティクルカウンター(Particle Measuring Systems社製 UDI―50)
In each of the above-mentioned embodiments, the quality of the raw water, pretreated water, pure water, or ultrapure water can be measured by the following method or device.
pH: Electrode method Boron concentration: ICP (inductively coupled plasma) emission spectroscopy or ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry) method Hardness components: ICP-MS method Dissolved carbon dioxide (calcium carbonate equivalent): Sievers M9e manufactured by SUEZ Co., Ltd.
Silica (Si): Atomic absorption spectrophotometry/absorption spectrophotometry Chlorine (Cl equivalent): DPD (diethyl paraphenylenediamine) method Conductivity: Conductivity meter (HORIBA, Ltd. HE-960CW)
Resistivity (specific resistance): Resistivity meter (Horiba, Ltd., HE-960RW)
Total organic carbon (TOC) concentration: TOC meter (other than ultrapure water: SUEZ Sievers M9e, ultrapure water: BECKMAN COULTER Anatel A-1000XP)
Number of particles of 0.05 μm or more: Particle counter (UDI-50, manufactured by Particle Measuring Systems, Inc.)

次に、実施例について説明する。本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Next, examples will be described. The present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
図7に示される純水製造システム7を用いて、純水を製造した。図7に示される純水製造システム7は、図5に示される前処理装置310と純水製造装置300を組み合わせて成る。厚木市水を活性炭処理し、その後、前処理装置310に供給した。前処理装置310で処理されて生成する前処理水W1(pH=7.2、ホウ素濃度150ppb、炭酸濃度30ppmの原水)を、逆浸透膜装置201、202、303で順に逆浸透膜処理した。逆浸透膜装置202の供給水には、そのpHが9.5になるように、アルカリ調整機構204によって水酸化ナトリウム水溶液を添加した。逆浸透膜装置202、303の濃縮水は、タンクTKに還流させた。
Example 1
Pure water was produced using the pure water production system 7 shown in FIG. 7. The pure water production system 7 shown in FIG. 7 is composed of a combination of the pretreatment device 310 and the pure water production device 300 shown in FIG. 5. Atsugi city water was treated with activated carbon and then supplied to the pretreatment device 310. Pretreated water W1 (raw water with pH=7.2, boron concentration of 150 ppb, and carbon dioxide concentration of 30 ppm) produced by treatment in the pretreatment device 310 was treated with reverse osmosis membranes in order in the reverse osmosis membrane devices 201, 202, and 303. A sodium hydroxide aqueous solution was added to the supply water of the reverse osmosis membrane device 202 by the alkali adjustment mechanism 204 so that the pH of the water was 9.5. The concentrated water of the reverse osmosis membrane devices 202 and 303 was returned to the tank TK.

(実施例2)
図7に示される純水製造システム7を用いて、純水を製造した。前処理装置310で前処理水(pH=7.2、ホウ素濃度50ppb、炭酸濃度15ppmの原水)を製造し、得られた前処理水を、逆浸透膜装置201、202、303で順に逆浸透膜処理した。逆浸透膜装置202の供給水には、そのpHが9.5になるように、アルカリ調整機構204によって水酸化ナトリウム水溶液を添加した。逆浸透膜装置202、303の濃縮水は、タンクTKに還流させた。
Example 2
Pure water was produced using the pure water producing system 7 shown in Fig. 7. Pretreated water (raw water with a pH of 7.2, a boron concentration of 50 ppb, and a carbon dioxide concentration of 15 ppm) was produced in the pretreatment device 310, and the obtained pretreated water was subjected to reverse osmosis membrane treatment in sequence in the reverse osmosis membrane devices 201, 202, and 303. Aqueous sodium hydroxide solution was added to the feed water of the reverse osmosis membrane device 202 by the alkali adjustment mechanism 204 so that the pH of the water was 9.5. The concentrated water of the reverse osmosis membrane devices 202 and 303 was returned to the tank TK.

(実施例3)
実施例1と同様に前処理水W1を得て、前処理水W1を、逆浸透膜装置201、202、303で順に逆浸透膜処理した。逆浸透膜装置202の供給水には、そのpHが9.0になるように、アルカリ調整機構204によって水酸化ナトリウム水溶液を添加した。逆浸透膜装置303の供給水には、そのpHが6.5になるように、スルファミン酸水溶液を添加した。逆浸透膜装置202、303の濃縮水は、タンクTKに還流させた。
Example 3
Pretreated water W1 was obtained in the same manner as in Example 1, and the pretreated water W1 was subjected to reverse osmosis membrane treatment in the reverse osmosis membrane devices 201, 202, and 303 in that order. Aqueous sodium hydroxide solution was added to the feed water of the reverse osmosis membrane device 202 by the alkali adjustment mechanism 204 so that the pH of the water was 9.0. Aqueous sulfamic acid solution was added to the feed water of the reverse osmosis membrane device 303 so that the pH of the water was 6.5. The concentrated water of the reverse osmosis membrane devices 202 and 303 was refluxed to the tank TK.

(比較例1)
実施例1と同様に前処理水W1を得て、前処理水W1を、2段の逆浸透膜装置(図7の逆浸透膜装置201、202に相当)で順に逆浸透膜処理した。2段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのpHが9.5になるように水酸化ナトリウム水溶液を添加した。2段目の逆浸透膜装置の濃縮水は、実施例1と同様に、タンクTKに還流させた。
(Comparative Example 1)
Pretreated water W1 was obtained in the same manner as in Example 1, and the pretreated water W1 was subjected to reverse osmosis membrane treatment in two stages of reverse osmosis membrane devices (corresponding to the reverse osmosis membrane devices 201 and 202 in FIG. 7 ). Aqueous sodium hydroxide solution was added to the feed water of the second stage reverse osmosis membrane device so that the pH of the water was 9.5. The concentrated water of the second stage reverse osmosis membrane device was returned to the tank TK in the same manner as in Example 1.

(比較例2)
実施例1と同様に前処理水W1を得て、前処理水W1を、3段の逆浸透膜装置(図7の逆浸透膜装置201、202、303に相当)で順に逆浸透膜処理した。1段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのpHが6.0になるように、硫酸を添加した。また、2段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのpHが9.0になるように、水酸化ナトリウム水溶液を添加した。3段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのpHが4.7になるように、スルファミン酸水溶液を添加した。2段目と3段目の逆浸透膜装置の濃縮水は、実施例1と同様に、タンクTKに還流させた。
(Comparative Example 2)
Pretreated water W1 was obtained in the same manner as in Example 1, and the pretreated water W1 was sequentially subjected to reverse osmosis membrane treatment in three stages of reverse osmosis membrane devices (corresponding to reverse osmosis membrane devices 201, 202, and 303 in FIG. 7). Sulfuric acid was added to the feed water of the first stage reverse osmosis membrane device so that the pH of the water was 6.0. A sodium hydroxide aqueous solution was added to the feed water of the second stage reverse osmosis membrane device so that the pH of the water was 9.0. A sulfamic acid aqueous solution was added to the feed water of the third stage reverse osmosis membrane device so that the pH of the water was 4.7. The concentrated water of the second and third stages of reverse osmosis membrane devices was returned to the tank TK in the same manner as in Example 1.

(比較例3)
実施例1の同様に前処理水W1を得て、前処理水W1に酸を添加した後、図示しない脱気塔で処理して脱気水を得た。脱気水を原水として、3段の逆浸透膜装置(図7の逆浸透膜装置201、202、303に相当)で順に逆浸透膜処理した。2段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのpHが9.0になるように、水酸化ナトリウム水溶液を添加した。また、3段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのpHが4.7になるように硫酸を添加した。2段目と3段目の逆浸透膜装置の濃縮水は、実施例1と同様に、タンクTKに還流させた。
(Comparative Example 3)
Pretreated water W1 was obtained in the same manner as in Example 1, and after adding acid to the pretreated water W1, it was treated in a degassing tower (not shown) to obtain degassed water. The degassed water was used as raw water and sequentially treated with reverse osmosis membranes in three stages (corresponding to the reverse osmosis membrane devices 201, 202, and 303 in FIG. 7). Aqueous sodium hydroxide solution was added to the feed water of the second stage reverse osmosis membrane device so that the pH of the water was 9.0. Sulfuric acid was added to the feed water of the third stage reverse osmosis membrane device so that the pH of the water was 4.7. The concentrated water of the second and third stages reverse osmosis membrane devices was returned to the tank TK in the same manner as in Example 1.

上記した実施例及び比較例において、ポンプP1の吐出圧は1.6MPaとし、逆浸透膜装置としては、超低圧型の逆浸透膜であるTBW-HR(東レ社製)を使用した。 In the above examples and comparative examples, the discharge pressure of pump P1 was 1.6 MPa, and the reverse osmosis membrane device used was a TBW-HR (manufactured by Toray Industries, Inc.), which is an ultra-low pressure reverse osmosis membrane.

(比較例4)
実施例1と同様に前処理水W1を得て、前処理水W1を、高圧型の逆浸透膜装置を用いて逆浸透膜処理した。比較例において、ポンプP1の吐出圧は1.6MPaとし、逆浸透膜装置としては、高圧型の逆浸透膜であるTM820K-400(東レ株式会社製)を使用した。
(Comparative Example 4)
Pretreated water W1 was obtained in the same manner as in Example 1, and the pretreated water W1 was subjected to reverse osmosis membrane treatment using a high-pressure reverse osmosis membrane device. In the comparative example, the discharge pressure of the pump P1 was set to 1.6 MPa, and a high-pressure reverse osmosis membrane TM820K-400 (manufactured by Toray Industries, Inc.) was used as the reverse osmosis membrane device.

上記した実施例及び比較例における前処理水水質、逆浸透膜装置202(2段目の逆浸透膜装置)の供給水質、逆浸透膜装置303(3段目の逆浸透膜装置)の供給水質、各例における処理水水質(最終段の逆浸透膜装置の透過水質)を測定した。結果を表1に示す。また、実施例及び比較例における各成分の除去率と薬剤(水酸化ナトリウム、スルファミン酸、硫酸)使用量の合計を測定した。薬剤使用量については実施例1において、使用される量(g)を1とした値で算出した。なお、薬剤使用量は運転条件による変動が大きいので、100日間の運転の結果をもとにして概算として示した。結果を表2に示す。表1、2において、「DG」は脱気塔を、「RO2」は2段目の逆浸透膜装置(図7の逆浸透膜装置202に相当。)を、「RO3」は3段目の逆浸透膜装置(図7の逆浸透膜装置303に相当。)を意味する。 In the above-mentioned examples and comparative examples, the pretreated water quality, the feed water quality of the reverse osmosis membrane device 202 (second stage reverse osmosis membrane device), the feed water quality of the reverse osmosis membrane device 303 (third stage reverse osmosis membrane device), and the treated water quality (permeate water quality of the final stage reverse osmosis membrane device) in each example were measured. The results are shown in Table 1. In addition, the removal rate of each component and the total amount of chemicals (sodium hydroxide, sulfamic acid, sulfuric acid) used in the examples and comparative examples were measured. The amount of chemicals used was calculated by taking the amount used (g) in Example 1 as 1. Since the amount of chemicals used varies greatly depending on the operating conditions, it is shown as an estimate based on the results of 100 days of operation. The results are shown in Table 2. In Tables 1 and 2, "DG" means the degassing tower, "RO2" means the second stage reverse osmosis membrane device (corresponding to the reverse osmosis membrane device 202 in FIG. 7), and "RO3" means the third stage reverse osmosis membrane device (corresponding to the reverse osmosis membrane device 303 in FIG. 7).

実施例及び比較例において、各水質は以下の装置又は方法にて測定した。
pH:堀場製作所社製HP―200
ホウ素濃度:ICP(高周波誘導結合プラズマ)発光分光法
炭酸濃度:SUEZ社製 Sievers M9e
In the examples and comparative examples, the water qualities were measured using the following devices and methods.
pH: Horiba HP-200
Boron concentration: ICP (inductively coupled plasma) emission spectroscopy Carbonate concentration: SUEZ Sievers M9e

Figure 2024063499000002
Figure 2024063499000002

Figure 2024063499000003
Figure 2024063499000003

表1、2に示されるように、実施例1~3の純水製造方法では、十分なホウ素濃度の低減と適切な水質の純水が得られている。比較例1の方法では、逆浸透膜が2段のみであるので、十分なホウ素濃度の低減が実現できていない。比較例2の方法では、高水質の純水を得られるが、導電率が低すぎて水質が過剰であり、薬品使用量が多くなっている。また、比較例2の方法では、前段で脱気処理を行わないため、処理水の炭酸濃度もやや高めとなっている。比較例3の方法も、高水質の純水を得られるが、導電率が低すぎて水質が過剰である。また、比較例3の方法は、前段で脱気塔による処理を行うため、薬品使用量の増大と、装置の大型化が問題である。比較例4の方法では、高圧型の逆浸透膜を使用しており、消費電力は実施例1と同等であるが、十分なホウ素濃度の低減が実現できていない。 As shown in Tables 1 and 2, the pure water production methods of Examples 1 to 3 provide pure water with sufficient boron concentration reduction and appropriate water quality. The method of Comparative Example 1 uses only two reverse osmosis membranes, so sufficient reduction in boron concentration is not achieved. The method of Comparative Example 2 provides high-quality pure water, but the conductivity is too low, making the water quality excessive, and a large amount of chemicals is used. In addition, the method of Comparative Example 2 does not perform degassing treatment in the previous stage, so the carbon dioxide concentration of the treated water is also somewhat high. The method of Comparative Example 3 also provides high-quality pure water, but the conductivity is too low, making the water quality excessive. In addition, the method of Comparative Example 3 performs treatment using a degassing tower in the previous stage, so there are problems with increased chemical usage and larger equipment. The method of Comparative Example 4 uses a high-pressure reverse osmosis membrane, and although the power consumption is the same as in Example 1, sufficient reduction in boron concentration is not achieved.

また、実施例1と比較例3の前処理水、各段の逆浸透膜装置の供給水及び処理水の炭酸濃度、ホウ素濃度及び導電率を図8~10に示す。図8は炭酸濃度を対数で表し、図9はホウ素濃度を表し、図10は導電率を表す。また、図8~10において「RO1」は1段目の逆浸透膜装置を意味する。 Figures 8 to 10 show the carbonate concentration, boron concentration, and electrical conductivity of the pretreated water, the feed water, and the treated water of each stage of the reverse osmosis membrane device in Example 1 and Comparative Example 3. Figure 8 shows the carbonate concentration in logarithm, Figure 9 shows the boron concentration, and Figure 10 shows the electrical conductivity. In Figures 8 to 10, "RO1" refers to the first stage reverse osmosis membrane device.

図8で示されるように、実施例1の方法では、1段目と2段目の逆浸透膜装置において炭酸が除去されている。これに対し、比較例3の方法では、脱気塔で炭酸が除去されており、炭酸の除去された被処理水(脱気水)が1段目の逆浸透膜装置に供給されることで、高導電率(導電率0.125μS/cm)の処理水を得ていることがわかる。
また、図9に示されるように、実施例1の方法では、2段目の逆浸透膜装置において、大部分のホウ素が除去され、ホウ素の一部が3段目の逆浸透膜装置において除去されている。これに対し、比較例3の方法では、ホウ素のほとんどが、2段目の逆浸透膜において除去されている。
さらに、図10に示されるように、実施例1の方法では、1段目から3段目の逆浸透膜装置を通じて、導電性の成分(イオン成分など)が除去されている。これに対し、比較例3の方法では、脱気塔と1段目の逆浸透膜装置において、導電性の成分(イオン成分など)のほとんどが除去されている。
8, in the method of Example 1, carbon dioxide is removed in the first and second stage reverse osmosis membrane devices. In contrast, in the method of Comparative Example 3, carbon dioxide is removed in the deaeration tower, and the water to be treated (deaeration water) from which carbon dioxide has been removed is supplied to the first stage reverse osmosis membrane device, thereby obtaining treated water with high conductivity (conductivity 0.125 μS/cm).
9, in the method of Example 1, most of the boron is removed in the second stage reverse osmosis membrane device, and a portion of the boron is removed in the third stage reverse osmosis membrane device, whereas in the method of Comparative Example 3, most of the boron is removed in the second stage reverse osmosis membrane device.
10, in the method of Example 1, conductive components (such as ionic components) are removed through the first to third reverse osmosis membrane devices, whereas in the method of Comparative Example 3, most of the conductive components (such as ionic components) are removed in the degassing tower and the first reverse osmosis membrane device.

以上のことから、実施例1の方法と比較例3の方法では、3段の逆浸透膜装置を用いる点と、用いる薬剤の一部が共通しているが、各逆浸透膜装置の奏する作用効果が異なっていることがわかる。 From the above, it can be seen that the method of Example 1 and the method of Comparative Example 3 share the same three-stage reverse osmosis membrane device and some of the chemicals used, but the effects of each reverse osmosis membrane device are different.

100,110,120…純水製造方法、101,103,104,122…逆浸透膜処理工程、102…アルカリ調整工程、111…電気式脱イオン処理工程、112…紫外線酸化処理工程、113…非再生型イオン交換(Primary/Polisher)処理工程、121…酸調整工程、W10,20…透過水、W30,31…透過水(純水)、W11,12,21…被処理水、W40…脱塩水、W41,W42…処理水、200,300…純水製造装置、210,310…前処理装置、211…活性炭装置(AC)、TK…貯留タンク、212…熱交換器(HEX)、213…精密ろ過装置(PF)、221,611…電気式脱イオン装置(EDI)、222,612…紫外線酸化装置(TOC-UV)、223,613…非再生型イオン交換装置(Primary/Polisher)、201,202,203,303…逆浸透膜装置、204…アルカリ調整機構、205…酸調整機構、4,5,6…純水製造システム、L1,L2…供給管、L3~L5…排出管、L6…循環配管

100, 110, 120... Pure water production method, 101, 103, 104, 122... Reverse osmosis membrane treatment process, 102... Alkaline adjustment process, 111... Electrical deionization treatment process, 112... Ultraviolet oxidation treatment process, 113... Non-regenerative ion exchange (Primary/Polisher) treatment process, 121... Acid adjustment process, W10, 20... Permeated water, W30, 31... Permeated water (pure water), W11, 12, 21... Water to be treated, W40... Desalted water, W41, W42... Treated water, 200, 300... Pure water production apparatus, 210, 310... Pretreatment apparatus, 2 11: Activated carbon device (AC), TK: Storage tank, 212: Heat exchanger (HEX), 213: Precision filtration device (PF), 221,611: Electrodeionization device (EDI), 222,612: Ultraviolet oxidation device (TOC-UV), 223,613: Non-regenerative ion exchange device (Primary/Polisher), 201,202,203,303: Reverse osmosis membrane device, 204: Alkaline adjustment mechanism, 205: Acid adjustment mechanism, 4,5,6: Pure water production system, L1,L2: Supply pipe, L3 to L5: Discharge pipe, L6: Circulation pipe

Claims (9)

原水を、少なくとも3段の超低圧型の逆浸透膜装置で処理して原水中のホウ素を除去する純水製造方法であって、
前記3段の逆浸透膜装置に備えられる逆浸透膜は、いずれも、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜であり、
前記原水が、炭酸を1mg/L以上100mg/L以下、ホウ素を150μg/L以下含有し、
前記原水を第1段目の逆浸透膜装置で処理して第1の透過水を得る工程と、
前記第1の透過水をアルカリ性に調整してアルカリ性の被処理水を得る工程と、
前記アルカリ性の被処理水を第2段目の逆浸透膜装置で処理して第2の透過水を得る工程と、
前記第2の透過水を第3段目の逆浸透膜装置で処理して、ホウ素濃度が3μg/L以上20μg/L以下、導電率が、0.3μS/cm以上40μS/cm以下の純水を得る工程と、
を有することを特徴とする、純水製造方法。
A method for producing pure water, comprising treating raw water with at least three stages of ultra-low pressure reverse osmosis membrane devices to remove boron from the raw water,
Each of the reverse osmosis membranes in the three-stage reverse osmosis membrane device is a negatively charged membrane having a skin layer made of a crosslinked aromatic polyamide,
The raw water contains carbon dioxide of 1 mg/L or more and 100 mg/L or less and boron of 150 μg/L or less,
treating the raw water in a first stage reverse osmosis membrane device to obtain a first permeate;
adjusting the first permeate to an alkaline state to obtain alkaline water to be treated;
treating the alkaline water to be treated in a second stage reverse osmosis membrane device to obtain a second permeate;
treating the second permeate in a third stage reverse osmosis membrane device to obtain pure water having a boron concentration of 3 μg/L or more and 20 μg/L or less and a conductivity of 0.3 μS/cm or more and 40 μS/cm or less;
A method for producing pure water, comprising the steps of:
前記アルカリ性の被処理水のpHは、9.0以上10.0以下である、請求項1に記載の純水製造方法。 The method for producing pure water according to claim 1, wherein the pH of the alkaline water to be treated is 9.0 or more and 10.0 or less. さらに、前記第2の透過水に酸を添加して第2の被処理水を得る工程を有し、前記第2の被処理水を第3段目の逆浸透膜装置で処理する請求項1又は2に記載の純水製造方法。 The method for producing pure water according to claim 1 or 2 further comprises a step of adding an acid to the second permeate to obtain a second treated water, and treating the second treated water in a third stage reverse osmosis membrane device. 前記原水が塩素を含有し、
前記第2の被処理水を得る工程において、第2の透過水に、スルファミン酸が添加され、
前記第3段目の逆浸透膜装置の濃縮水が、原水に混合されて前記第1の逆浸透膜装置で処理される、請求項3に記載の純水製造方法。
The raw water contains chlorine,
In the step of obtaining the second treated water, sulfamic acid is added to the second permeate,
4. The method for producing pure water according to claim 3, wherein the concentrated water from the third stage reverse osmosis membrane device is mixed with raw water and treated in the first reverse osmosis membrane device.
前記第2の被処理水のpHは、5.5以上7.5以下である、請求項3に記載の純水製造方法。 The method for producing pure water according to claim 3, wherein the pH of the second treated water is 5.5 or more and 7.5 or less. 前記第3段目の逆浸透膜装置の透過水として得られた前記純水をさらに、電気式脱イオン装置で処理する、請求項1又は2に記載の純水製造方法。 The method for producing pure water according to claim 1 or 2, wherein the pure water obtained as the permeate of the third stage reverse osmosis membrane device is further treated in an electric deionization device. 直列に接続された第1の逆浸透膜装置、第2の逆浸透膜装置及び第3の逆浸透膜装置を有し、ホウ素を除去するための純水製造装置であって、
前記第1の逆浸透膜装置、第2の逆浸透膜装置及び第3の逆浸透膜装置は超低圧型の逆浸透膜装置であり、
前記第1の逆浸透膜装置、第2の逆浸透膜装置及び第3の逆浸透膜装置に備えられる逆浸透膜は、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜であり、
炭酸を1mg/L以上100mg/L以下、ホウ素を150μg/L以下含有する原水を第1の逆浸透膜装置に供給する原水供給機構と、
前記第1の逆浸透膜装置の透過水を前記第2の逆浸透膜装置に送る第1の供給管と、
前記第1の供給管の経路に設けられ、前記第1の供給管内を通流する被処理水をアルカリ性に調整するアルカリ調整機構と、
前記第2の逆浸透膜装置の透過水を前記第3の逆浸透膜装置に送る第2の供給管と、を有し、前記第3の逆浸透膜装置の透過水として、ホウ素濃度が3μg/L以上20μg/L以下、導電率が0.3μS/cm以上40μS/cm以下の純水を得ることを特徴とする、純水製造装置。
A pure water production apparatus for removing boron, comprising a first reverse osmosis membrane device, a second reverse osmosis membrane device, and a third reverse osmosis membrane device connected in series,
the first reverse osmosis membrane device, the second reverse osmosis membrane device, and the third reverse osmosis membrane device are ultra-low pressure reverse osmosis membrane devices,
the reverse osmosis membranes provided in the first reverse osmosis membrane device, the second reverse osmosis membrane device, and the third reverse osmosis membrane device are negatively charged membranes having a skin layer made of a crosslinked aromatic polyamide;
a raw water supply mechanism that supplies raw water containing 1 mg/L or more and 100 mg/L or less of carbon dioxide and 150 μg/L or less of boron to a first reverse osmosis membrane device;
a first supply pipe for supplying permeate from the first reverse osmosis membrane device to the second reverse osmosis membrane device;
an alkali adjustment mechanism provided in the path of the first supply pipe and configured to adjust the alkalinity of the water to be treated flowing through the first supply pipe;
a second supply pipe for sending the permeate from the second reverse osmosis membrane device to the third reverse osmosis membrane device, wherein the permeate from the third reverse osmosis membrane device is pure water having a boron concentration of 3 μg/L or more and 20 μg/L or less and a conductivity of 0.3 μS/cm or more and 40 μS/cm or less.
前記第3の逆浸透膜装置の後段に電気式脱イオン装置を有する、請求項7に記載の純水製造装置。 The pure water production system according to claim 7, further comprising an electrodeionization device downstream of the third reverse osmosis membrane device. 一次純水装置と二次純水装置をこの順に備える超純水製造システムであって、
前記一次純水装置は、請求項7又は8に記載の純水製造装置と、前記純水製造装置の後段に配置される電気式脱イオン装置とを備え、
前記二次純水装置は、紫外線酸化装置、非再生式ポリッシャー、膜脱気装置及び限外ろ過装置をこの順に備え、
ホウ素濃度が0.1μg/L以下の超純水を製造する、
超純水製造システム。

An ultrapure water production system including a primary water purifier and a secondary water purifier in this order,
The primary pure water system includes the pure water production system according to claim 7 or 8, and an electrodeionization device disposed downstream of the pure water production system,
The secondary water purification device includes an ultraviolet oxidation device, a non-regenerative polisher, a membrane degassing device, and an ultrafiltration device in this order;
Produce ultrapure water with a boron concentration of 0.1 μg/L or less;
Ultrapure water production system.

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