JP3352731B2 - 純水製造方法 - Google Patents

純水製造方法

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JP3352731B2 JP28464292A JP28464292A JP3352731B2 JP 3352731 B2 JP3352731 B2 JP 3352731B2 JP 28464292 A JP28464292 A JP 28464292A JP 28464292 A JP28464292 A JP 28464292A JP 3352731 B2 JP3352731 B2 JP 3352731B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体工業や製薬業等
で使用される純水の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体工業や製薬業等をはじめとして、
各種の分野で使用されている純水の製造にあたって、逆
浸透膜が用いられている。逆浸透膜では主に脱塩が行わ
れ、この後、イオン交換等を行うことによって純水が製
造されている。
【0003】ところで、逆浸透膜で処理する原水中に存
在する塩としては、ナトリウムと無機炭酸がその殆どを
占め、特に無機炭酸の量が支配的となっている。ナトリ
ウムはイオンとして存在するため、逆浸透膜で容易に処
理することができるものの、無機炭酸は炭酸(H2 CO3 )
の形では逆浸透装置で除去できないため、一般に原水の
pHを調整して、炭酸(H2 CO3 ) を重炭酸イオン(HC
O3 - ) や炭酸イオン(CO3 2-) とした上で、逆浸透装置
で処理することが行われている。すなわち、無機炭酸
は、pHをよりアルカリ側(例えばpH:7.5〜9.0)に調整す
ることによって、重炭酸イオンや炭酸イオンの存在比が
高まり、逆浸透膜での除去性が向上する。
【0004】上述したような逆浸透膜への供給水のpH調
整は、従来、NaOH等のアルカリ剤をポンプにて原水に注
入することにより行われてきた。一方、逆浸透膜から排
出される廃水は、pH値が高いアルカリ性廃液であるた
め、これを下水や河川に放流する際には、 HClや H2 SO
4 等の酸をポンプにて廃液に注入し、中和処理してから
放流する必要があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな従来の薬品注入によるpH調整は、以下に示すような
問題を有していた。すなわち、薬品注入に伴ってイオン
量が増加し、結果的に処理水質の低下を招いていた。ま
た、薬品注入によるpH調整では、薬品をその都度調整、
補充しなければならず、その分だけ手間がかかるという
問題を有していた。さらに、薬品注入では、薬液の濃度
によっては正確なpH調整が難しく、逆浸透装置での処理
効率の低下等を招く可能性があった。
【0006】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、薬品注入によらずに、逆浸透装置へ
の供給水のpH調整、および逆浸透装置から排出される廃
水のpH調整を行うことを可能にした純水製造方法を提供
することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の純水製造方法
は、被処理水のpHをアルカリ側に調整した後、逆浸透装
置にて処理して純水を製造するにあたり、前記被処理水
の少なくとも一部を、バイポーラ膜によりアルカリ室お
よび酸室を形成した電気透析装置の前記アルカリ室に供
給し、もしくは前記アルカリ室で生成したアルカリ水を
前記被処理水に添加し、前記被処理水のpHをアルカリ領
域に調整して前記逆浸透装置に供給すると共に、前記逆
浸透装置から排出されるアルカリ性廃水の少なくとも一
部を、前記電気透析装置の酸室に供給し、もしくは前記
酸室で生成した酸性水を前記アルカリ性廃水に添加し、
前記アルカリ性廃水のpHを中性付近に調整して廃水する
ことを特徴としている。
【0008】
【0009】
【0010】発明の純水製造方法においては、バイポ
ーラ膜を用いた電気透析装置によって、被処理水や逆浸
透装置から排出されるアルカリ性廃水のpH調整を行って
いる。ここで、図4に示すように、3室法バイポーラ膜
電気透析装置は、一対の電極(陽極1、陰極2)と、陽
イオン交換膜C、バイポーラ膜B、陰イオン交換膜Aと
から構成される。これらにより、陽極室3、陰極室4、
アルカリ室5、酸室6、塩室7を設け、上記塩室7に市
水、井水、河川水等の塩含有液を通液して、電極1、2
間に直流電圧を印加することにより、アルカリ室5には
アルカリ水が、また酸室6には酸性水が生成する。
【0011】そこで、上記電気透析装置のアルカリ室5
に、市水、井水、河川水等の被処理水を通液することに
よって、この被処理水のpHをアルカリ領域に調整するこ
とができる。あるいは、アルカリ室5で生成したアルカ
リ水を、被処理水に添加することによって、被処理水の
pHをアルカリ領域に調整することができる。この被処理
水のpHは、 7.5〜 9.0程度に調整することが好ましい。
【0012】また、逆浸透装置から排出されるアルカリ
性廃水を、上記電気透析装置の酸室6に通液することに
よって、アルカリ性廃水のpHを中性付近に調整すること
ができる。あるいは、酸室6で生成した酸性水を、逆浸
透装置から排出されるアルカリ性廃水に添加することに
よって、アルカリ性廃水のpHを中性付近に調整すること
ができる。このアルカリ性廃水のpHは、 6.0〜 8.0程度
に調整することが好ましい。
【0013】本発明で使用する電気透析装置としては、
図5や図6に示すような 2室法バイポーラ膜電気透析装
置も使用することができる。図5に示すように、陽イオ
ン交換膜Cとバイポーラ膜Bとによる電気透析装置で
は、市水、井水、河川水等の塩含有液は塩・酸混合室8
に給液され、電極1、2間に直流電圧を印加することに
よって、塩・酸の混合液とアルカリ水とが得られる。ま
た、図6に示すように、陰イオン交換膜Aとバイポーラ
膜Bとによる電気透析装置では、市水、井水、河川水等
の塩含有液は塩・アルカリ混合室9に給液され、電極
1、2間に直流電圧を印加することによって、塩・アル
カリの混合液と酸性水とが得られる。これらの酸または
アルカリ含有水を使用して、被処理水やアルカリ性廃水
のpHを調整することができる。
【0014】このように、バイポーラ膜を用いた電気透
析装置を使用することによって、薬品注入を行うことな
く、被処理水やアルカリ性廃水のpH調整を行うことが可
能となる。なお、上記被処理水やアルカリ性廃水を、直
接電気透析装置に通液する場合には、少なくともその一
部を通液すればよく、通液量は処理量、処理液のpH、処
理後のpH等に応じて適宜設定すればよい。
【0015】
【作用】本発明の純水製造方法においては、バイポーラ
膜を用いた電気透析装置を使用して、被処理水や逆浸透
装置から排出されるアルカリ性廃水のpH調整を行ってい
る。これにより、薬品注入を行うことなく、すなわちイ
オン量を増加させることなく、被処理水の正確なpH調整
やアルカリ性廃水の中和処理が可能となる。上記被処理
水のpH調整によれば、処理水の水質を低下させることな
く、逆浸透装置での良好な脱塩を維持することが可能と
なる。またいずれにおいても、薬液調整等に係わる手間
を省くことができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0017】図1は、本発明方法を適用した一実施例に
よる純水製造装置の要部構成を模式的に示す図である。
同図において、11はパイポーラ膜Bを有する電気透析
装置である。この電気透析装置11は、上記したパイポ
ーラ膜Bや、図示を省略した陽イオン交換膜、陰イオン
交換膜等によって、図示を省略した塩室、アルカリ室1
2および酸室13に分けられており、両端部に一対の電
極が設置されている。上記アルカリ室12の入口側に
は、被処理水供給配管14が接続されている。また、ア
ルカリ室12の出口側は、アルカリ水供給配管15を介
して、逆浸透装置16の入口側に接続されている。ま
た、逆浸透装置16から排出されるアルカリ性濃縮廃水
は、濃縮廃水排出配管17により、電気透析装置11の
酸室13に通液されるよう構成されている。
【0018】上記構成の純水製造装置を用いて、以下の
手順に従って水処理を行った。なお、使用した電気透析
装置および逆浸透膜は、次の通りである。
【0019】・バイポーラ式電気透析装置:徳山曹達株
式会社製、バイポーラ膜ネオセプタBP-1,電気透析槽TS
3B-2(商品名) ・逆浸透膜(2段式):東レ株式会社製、ポリアミド系複
合膜 SU-710(商品名) 上記電気透析装置11および逆浸透装置16を用いて、
まず電気透析装置11の塩室に被処理水(導電率=143μ
S/cm、pH=6.8、Na+ =20ppm as CaCO3 、Cl- =14ppm as
CaCO3 、無機炭酸=46ppm as CaCO3 )を通液すると共
に、逆浸透装置16から排出されるアルカリ性濃縮廃水
を酸室13に通液した。電気透析装置11では、 25Vの
直流電圧を印加した。また、電気透析装置11のアルカ
リ室12ではpHを 8.5に調整し、また酸室13ではpHを
7.0に調整した。逆浸透装置16の処理条件は、第 1段
での運転圧力を 15kg/cm2 、第 2段での運転圧力を 13k
g/cm2 とした。
【0020】以上の条件で電気透析装置11による処
理、および逆浸透装置16による処理を連続して行い、
逆浸透装置16からの処理水(逆浸透膜処理水)、およ
び電気透析装置11の酸室13から排出される濃縮廃水
の水質を調べた。その結果を表1に示す。
【0021】また、本発明との比較として、上記pH調整
を薬品注入(アルカリ剤としては苛性ソーダ水溶液を、
酸としては塩酸を使用)により行う以外は、上記実施例
と同様にして、逆浸透装置による処理を連続して行い、
同様に逆浸透膜処理水および濃縮廃水の水質を調べた。
この結果を併せて表1に示す。
【0022】
【表1】 表1から明らかなように、この実施例の純水製造方法に
よれば、逆浸透膜処理水および濃縮廃水共に、イオン量
が減少しており、良好な結果が得られている。上記逆浸
透膜処理水は、必要に応じてイオン交換装置等に送られ
る。
【0023】なお、本発明の純水製造方法を適用する場
合、図1に示したように、被処理水および濃縮廃水の全
てをバイポーラ式電気透析装置に通液しなければならな
いものではなく、例えば図2に示すように、被処理水供
給配管14を分岐させて、電気透析装置11のアルカリ
室12に接続する(配管14a)と共に、このアルカリ
室12で処理したアルカリ水を被処理水供給配管14に
戻す(配管14b)ように構成してもよい。また、逆浸
透装置16から排出されるアルカリ性濃縮廃水について
も同様で、濃縮廃水排出配管17を分岐させて、電気透
析装置11の酸室13に接続する(配管17a)と共
に、この酸室13で処理した処理水を濃縮廃水排出配管
17に戻す(配管17b)ように構成してもよい。
【0024】次に、本発明方法を適用した他の実施例に
ついて、図3を参照して述べる。
【0025】図3に示す純水製造装置においては、被処
理水供給配管14の途中に、パイポーラ膜Bを有する電
気透析装置11のアルカリ室12で生成したアルカリ水
を被処理水に添加するアルカリ水添加用配管21が接続
されている。また、逆浸透装置16からアルカリ性濃縮
廃水を排出する濃縮廃水排出配管17の途中には、電気
透析装置11の酸室13で生成した酸性水をアルカリ性
濃縮廃水に添加する酸性水添加用配管22が接続されて
いる。パイポーラ膜Bを有する電気透析装置11の塩室
(図示省略)には、市水、井水、河川水等の水を供給す
る給水用配管23が接続されている。
【0026】上記構成の純水製造装置を用いて、まず電
気透析装置11のアルカリ室12および酸室13で、ア
ルカリ水および酸性水をそれぞれ生成した。そして、ア
ルカリ水を被処理水に添加すると共に、酸性水を逆浸透
装置16から排出されるアルカリ性濃縮廃水に添加しつ
つ、逆浸透装置16による処理を、前述した実施例と同
一条件下で連続して行った。逆浸透装置16からの処理
水および逆浸透装置16から排出される濃縮廃水の水質
を調べた結果、前述した実施例と同様に、良好な結果が
得られた。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の純水製造
方法によれば、薬品注入によらずに、逆浸透装置への供
給水のpH調整や、逆浸透装置から排出されるアルカリ性
廃水のpH調整を行うことができる。これによって、イオ
ン量の増加に伴う処理水質の低下を招くことがなくなる
と共に、薬液の調整等に係わる手間を省くことが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による純水製造装置の要部構
成を示す図である。
【図2】本発明の他の実施例による純水製造装置の要部
構成を示す図である。
【図3】本発明のさらに他の実施例による純水製造装置
の要部構成を示す図である。
【図4】3室法バイポーラ膜式電気透析装置の構成を模
式的に示す図である。
【図5】2室法バイポーラ膜式電気透析装置の一構成例
を模式的に示す図である。
【図6】2室法バイポーラ膜式電気透析装置の他の構成
例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
11……電気透析装置 12……アルカリ室 13……酸室 14……被処理水供給配管 16……逆浸透装置 17……濃縮廃水排出配管 21……アルカリ水添加用配管 22……酸性水添加用配管 B………パイポーラ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−16279(JP,A) 特開 平4−171028(JP,A) 特開 平1−130706(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/44 B01D 61/04 B01D 61/46 500 B01D 61/58

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理水のpHをアルカリ側に調整した
    後、逆浸透装置にて処理して純水を製造するにあたり、 前記被処理水の少なくとも一部を、バイポーラ膜により
    アルカリ室および酸室を形成した電気透析装置の前記ア
    ルカリ室に供給し、もしくは前記アルカリ室で生成した
    アルカリ水を前記被処理水に添加し、前記被処理水のpH
    をアルカリ領域に調整して前記逆浸透装置に供給する
    共に、 前記逆浸透装置から排出されるアルカリ性廃水の少なく
    とも一部を、前記電気透析装置の酸室に供給し、もしく
    は前記酸室で生成した酸性水を前記アルカリ性廃水に添
    加し、前記アルカリ性廃水のpHを中性付近に調整して廃
    水する ことを特徴とする純水製造方法。
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