JP4697758B2 - 脱塩排水の処理方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体デバイス製造工程で使用される洗浄用超純水、ボイラ給水、医製薬製造に用いる注射用水の製造装置から排出される脱塩排水の処理方法及び処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハのような極めて清浄な表面を得ることが求められる被洗浄物の洗浄用脱塩水としては、微粒子、コロイダル物質、有機物、金属及びイオン類などが可能な限り除去された高純度な「超純水」と称される水が用いられる。この「超純水」の用語で説明される高純度な水は、必ずしも明確に定義されたものではないが、一般的には、原水を凝集沈殿装置、砂濾過装置、活性炭濾過装置等を用いて除濁することにより前処理水を得、次いで、２床３塔式イオン交換装置、逆浸透膜装置、混床式イオン交換装置、真空脱気装置、精密フィルター等を用いて前処理水中の不純物を除去したものを純水あるいは一次純水と称し、この一次純水をさらに紫外線照射装置、混床式ポリッシャ、限外濾過膜装置、逆浸透膜装置等を用いて、一次純水中に微量残留する微粒子、コロイダル物質、有機物、金属及びイオン等の不純物を可及的に除去したものを超純水あるいは二次純水と称している。
【０００３】
このような超純水は超純水製造装置（以下、「脱塩装置」とも言う）４０で製造され、被洗浄物を洗浄する使用場所５０に供給される。使用場所５０から排出された排水は、導電率やＴＯＣにより分別し、汚染の少ないものは配管５１により直接原水貯槽３０に戻される。汚染が著しいものは配管５２により廃水処理装置７０に送られる。また、中程度の汚染の排水は、排水回収配管５３により脱塩やＴＯＣ分解等を行う脱塩手段６０に送られ、脱塩水は直接原水貯槽３０に戻され回収されると共に、脱塩排水は廃水処理装置７０に送られる。廃水処理装置７０では廃水を中和、有機物、窒素及びリン等の低減処理後、放流される（図５）。このような超純水製造装置４０では、高純度な脱塩水と同時に大量の脱塩排水を発生し、これを放流しなければならず、近年の環境保護関連の規制強化に伴う放流規制や地盤沈下の防止のための井水の取水制限、原水や下水料金の高騰に対応できない。
【０００４】
このような立地条件や放流規制などによる制限から、放流設備を備えず脱塩排水をエバポレータで濃縮し、その濃縮液をそのまま、あるいはドラムドライヤ処理し、その蒸発乾固物を廃棄物処理業者に引き渡すクローズドシステム方式の排水処理装置も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のクローズドシステム方式の排水処理装置は、エバポレータやドラムドライヤといった蒸発装置を使用するため莫大なエネルギーを消費するという問題がある。特に既設工場において、使用場所における洗浄用水の使用量が増大すると、それに伴い脱塩排水の増加が生じ、これを処理するために上記の蒸発装置の増設が必要となり、設備費用や運転費用が大きな負担となる。一方、脱塩排水には、井水及び工業用水由来のカルシウムイオン、半導体デバイスの洗浄排水由来のフッ化物イオンや硫酸イオンを含む塩が高濃度で含有されており、これらの塩は溶解度が低いため、不溶の塩が析出して懸濁状態のものもあり、通常の脱塩装置では処理できないという問題がある。このため、不溶の塩が析出するような懸濁状態にある脱塩排水を更に脱塩処理し、該処理水を原水に回収できるような排水処理方法や排水処理装置が望まれていた。
【０００６】
従って、本発明の目的は、不溶の塩を高濃度で含有する脱塩排水を更に脱塩処理でき、且つ水利用率が高く放流廃水が少なく、特にクローズドシステムにおいてはエバポレータやドラムドライヤの被処理水を減容化し、エネルギー消費の少ない排水処理方法及び排水処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、廃水処理装置に供給される脱塩排水を予め極性転換方式電気透析装置で処理し、次いで、該処理水を逆浸透膜装置で処理し、逆浸透膜装置の透過水は前記脱塩装置の原水供給側に戻し、極性転換方式電気透析装置と逆浸透膜装置の濃縮水は廃水処理装置で処理すれば、不溶の塩が析出するような懸濁状態にある脱塩排水を更に脱塩処理し、該処理水を原水に回収できると共に、放流廃水が少なくできることなどを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明（１）は、原水のイオン性不純物を除去して得られる脱塩水を使用場所へ供給する第１脱塩処理装置と、該使用場所から排出される排水を脱塩処理して処理水を原水として回収する第２脱塩処理装置を有する脱塩装置と、前記第１脱塩処理装置及び前記第２脱塩処理装置から排出される脱塩排水を被処理水とし、該脱塩排水中のイオン性不純物を除去する極性転換方式電気透析装置と、該極性転換方式電気透析装置の処理水を被処理水とする逆浸透膜装置と、前記逆浸透膜装置の透過水を原水貯槽に戻すための配管と、前記極性転換方式電気透析装置の濃縮水と前記逆浸透膜装置の濃縮水を処理する廃水処理装置を備える脱塩排水の処理装置を提供するものである。かかる構成を採ることにより、従来の超純水製造装置に適用でき、前記排水の脱塩方法の発明を確実に実施できる。
【０００９】
また、本発明（２）は、前記極性転換方式電気透析装置の処理水を前記逆浸透膜装置に流入させる極性転換方式電気透析装置脱塩水配管に、前記逆浸透膜装置の濃縮水のｐＨを４〜６．５に調整するｐＨ調整手段を備えた脱塩排水の処理装置を提供するものである。極性転換方式電気透析装置で除去され難い炭酸、シリカ、有機物及びフッ化物イオンを高濃度で含む極性転換方式電気透析装置の処理水を逆浸透膜装置で処理すると、逆浸透膜の膜面にシリカやカルシウム由来の化合物がスケールとして析出することがあるが、かかる構成を採ることにより、当該化合物の溶解性が高まりスケール発生を防止できるため、安定した連続運転が可能となる。
【００１０】
また、本発明（３）は、前記極性転換方式電気透析装置へ前記脱塩排水を流入させる脱塩排水配管又は前記極性転換方式電気透析装置の処理水を前記逆浸透膜装置に流入させる極性転換方式電気透析装置脱塩水配管に、スケール発生防止剤を添加する薬剤添加手段を備えた脱塩排水の処理装置を提供するものである。前記と同様に極性転換方式電気透析装置の処理水を逆浸透膜装置で処理すると、逆浸透膜の膜面に珪酸カルシウムがスケールとして析出することがあるが、スケール発生防止剤は、珪酸カルシウムなどのスケールをミセル形成による荷電反発などにより分散させたり、あるいはキレート化により安定化させる。従って、逆浸透膜の膜面に珪酸カルシウムなどのスケールの発生を防止することができる。また、極性転換方式電気透析装置のイオン交換膜面に対してもフッ化カルシウムの析出を防止することができる。
【００１１】
また、本発明（４）は、前記極性転換方式電気透析装置の入口側に、前記脱塩排水からの懸濁物質を除去する除濁装置を備えた脱塩排水の処理装置を提供するものである。脱塩排水は不溶の塩が析出して懸濁状態のものもあり、そのまま極性転換方式電気透析装置に流入させると、不溶の塩がイオン交換膜のスペーサに挟まり流路を閉塞する恐れがあるが、かかる構成を採ることにより、該装置の被処理水の流路を閉塞するトラブルを回避することができる。
【００１２】
また、本発明（５）は、前記逆浸透膜装置の濃縮水の少なくとも一部を前記極性転換方式電気透析装置の入口側に返送させる配管を備えた脱塩排水の処理装置を提供するものである。かかる構成を採ることにより、更に水利用率を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明（６）は、前記廃水処理装置は、該廃水処理装置に供給される被処理水中のイオン性不純物を更に濃縮するエバポレータを備える脱塩排水の処理装置を提供するものである。かかる構成を採ることにより、立地条件や放流規制などによる制限から、放流設備を備えず脱塩排水をエバポレータで濃縮し、その濃縮液をそのまま、あるいはドラムドライヤ処理し、その蒸発乾固物を廃棄物処理業者に引き渡すこともできる。
【００１４】
また、本発明（７）は、前記第１脱塩処理装置は、原水を除濁等の前処理装置を介して、又は該前処理装置を介することなくイオン性不純物を除去する脱塩手段を単独又は複数段経て処理するものである脱塩排水の処理装置を提供するものである。かかる構成を採ることにより、従来のあらゆる形態の超純水製造装置や脱塩装置に適用でき、該装置から排出される脱塩排水を水回収率を高めて処理できる。
【００１５】
また、本発明（８）は、前記本発明（１）〜（７）いずれかの脱塩排水の処理装置を用い、脱塩装置から排出されるカルシウムイオン濃度１０〜８００mg/l、フッ化物イオン濃度１０〜３００mg/lの脱塩排水を極性転換方式電気透析装置で処理し、次いで、該処理水を逆浸透膜装置で処理し、逆浸透膜装置の透過水は前記脱塩装置の原水供給側に戻す脱塩排水の処理方法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、溶解度の低い塩を多量に含み従来であれば、直接廃水処理装置で処理されるような脱塩排水を極性転換方式電気透析装置で更に脱塩処理できる。極性転換方式電気透析装置はシリカ及び有機物の除去率が低いが、これらは逆浸透膜装置で除去できるから、逆浸透膜装置の透過水は脱塩装置の原水として回収でき、水利用率を高めることができる。
【００１６】
また、本発明（９）は、前記極性転換方式電気透析装置の濃縮水と前記逆浸透膜装置の濃縮水は廃水処理装置で処理する脱塩排水の処理方法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、従来のものに比べて、廃水処理装置からの放流廃水を少なくできる。特に廃水処理装置として、エバポレータやドラムドライヤなどの蒸発器を使用するクローズドシステムにおいては、該蒸発器の被処理水が減容化され、エネルギー消費が少なくて済む。
【００１７】
また、本発明（１０）は、前記脱塩排水は、再生型イオン交換装置から生じる薬品再生廃液、逆浸透膜装置の濃縮水及び電気式脱イオン水製造装置の濃縮水や電極水から選ばれる１種以上を含有する排水である脱塩排水の処理方法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、前記発明と同様の効果を奏する他、種々の脱塩手段の脱塩排水を脱塩処理することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施の形態における脱塩排水の処理装置を図１〜図３を参照して説明する。図１において、脱塩排水の処理装置１０ａは、脱塩排水供給管１５から供給される脱塩排水を被処理水とし、該脱塩排水中のイオン性不純物を除去する極性転換方式電気透析装置１と、極性転換方式電気透析装置１と配管１６で連接される逆浸透膜装置２と、極性転換方式電気透析装置１の濃縮水と逆浸透膜装置２の濃縮水を処理する廃水処理装置１２を備える。これらの濃縮水は配管１９によって廃水処理装置１２に供給される。逆浸透膜装置２の透過水は配管１７により脱塩装置４の原水貯槽３に戻される。超純水製造系１００（２００）は、原水貯槽３と脱塩装置４と脱塩水使用場所１１とからなり、原水貯槽３と脱塩装置４は配管１３で、脱塩装置４と脱塩水使用場所１１は配管１４でそれぞれ接続されている。脱塩装置４と極性転換方式電気透析装置１は脱塩排水配管１５で接続され、また、脱塩水の使用場所からの廃水のうち、汚染が著しいものは配管１８により直接廃水処理装置１２に送られる。
【００１９】
次に、脱塩排水の処理装置１０ａを使用する方法を説明する。先ず、脱塩装置４から排出される脱塩排水を極性転換方式電気透析装置１で処理する。脱塩装置４は、公知の超純水製造装置であり、例えば、図２及び図３で示される脱塩装置が挙げられる。図２は図１中、二点鎖線で囲まれた部分の詳細図である。図２中、原水を凝集沈殿装置、砂濾過装置、活性炭濾過装置等の前処理装置４ａにより除濁して前処理水を得、次いで、イオン交換装置４ｂ、脱気装置４ｃ、再生型ポリッシャー４ｄにより前処理水中の不純物を除去して一次純水を得、この一次純水をさらに紫外線照射装置、混床式ポリッシャー、限外濾過膜装置、逆浸透膜装置等のサブシステム４ｅを用いて、一次純水中に微量残留する微粒子、コロイダル物質、有機物、金属及びイオン等の不純物を除去して超純水とし、これを使用場所１１に供給する。一方、使用場所から排出される排水のうち、汚染の少ないものは配管１１１で脱塩装置の原水を貯留する原水貯槽３に回収し、汚染が中程度の排水は配管１１４でイオン交換装置４ｇに、次いで、有機物分解装置４ｆに供給されて処理水を得、これを原水に回収する。この超純水製造系１００において、脱塩装置４は、各脱塩装置４ａ〜４ｅで構成される第１脱塩処理装置４Ａと、回収系の各脱塩装置４ｆ及び４ｇで構成される第２脱塩処理装置４Ｂからなる。従って、図２においては、脱塩装置４から排出される脱塩排水は、イオン交換装置４ｂから配管１１２を通って排出される薬品による再生廃液、再生型ポリッシャー４ｄから配管１１３を通って排出される薬品による再生廃液、イオン交換装置４ｇから配管１１５を通って排出される薬品による再生廃液である。
【００２０】
図３は図２と同様で、図１中、二点鎖線で囲まれた部分の他の形態の詳細図である。図３中、図２と異なる点は、第１脱塩処理装置４Ａの一次純水製造系の脱塩装置を逆浸透膜装置４ｈ、電気式脱イオン水製造装置４ｉ、脱気装置４ｃを上流側よりこの順序で並べた点、及び第２脱塩処理装置４Ｂを電気式脱イオン水製造装置４ｉ、有機物分解装置４ｆとし、これを上流側よりこの順序で並べた点にある。この超純水製造系２００において、脱塩装置４は、各脱塩装置４ａ、４ｈ、４ｉ、４ｃ及び４ｅで構成される第１脱塩処理装置４Ａと、回収系の各脱塩装置４ｉ及び４ｆで構成される第２脱塩処理装置４Ｂからなる。従って、図３においては、脱塩装置４から排出される脱塩排水は、逆浸透膜装置４ｈから配管１１６を通って排出される濃縮水、電気式脱イオン水製造装置４ｉ、４ｉから配管１１５、１１７をそれぞれ通って排出される濃縮水及び電極水である。
【００２１】
脱塩装置４から排出される脱塩排水は、井水及び工業用水由来のカルシウムイオン、半導体デバイスの洗浄排水由来のフッ化物イオンや硫酸イオンを含む塩が高濃度で含有されており、これらの塩は溶解度が低いため、不溶の塩が析出して懸濁状態のものもあり、従来では直接廃水処理装置に送られていたものである。当該脱塩排水の水質は、カルシウムイオン濃度１０〜８００mg/l、フッ化物イオン濃度１０〜３００mg/lのものである。カルシウムイオン濃度やフッ化物イオン濃度が上記範囲未満のものは、極性転換方式電気透析装置１で処理することなく、直接原水に戻して回収できることが多く、また、上記範囲を越えるものは、極性転換方式電気透析装置１であっても処理できない程の濃厚廃液であり、もはや廃水処理装置で処理せざるを得ない。当該脱塩排水を極性転換方式電気透析装置１で処理すると、カルシウムイオンやフッ化物イオンなどのイオン性不純物が効率よく除去される。このように汚染が著しい脱塩排水中の不純物が極性転換方式電気透析装置で効率よく除去されるのは、後述するように、所望の時間毎に電気透析装置の電源の極性を転換できるためである。一方、シリカや有機物は除去され難いものの、これらは後段の逆浸透膜装置で除去される。
【００２２】
極性転換方式電気透析装置は、公知のものが使用でき、電気透析装置の電極の極性を所望の時間毎に交互に転換できるようにしたものである。すなわち、電極間にカチオン交換膜とアニオン交換膜を交互に、且つ両膜間は脱塩室と濃縮室を交互に形成するように配置したものであり、電極の極性の転換、すなわち、陽極を陰極に、陰極を陽極に転換することにより、転換前に脱塩室又は濃縮室であった流路は転換後は濃縮室又は脱塩室になるようにしたものである。このため、極性転換方式電気透析装置の脱塩過程において、濃縮室内のイオン交換膜面上に付着したフッ化カルシウムなどのスケールは、上記電極の極性を転換して当該濃縮室を脱塩室とすれば、フッ化カルシウムはカルシウムイオンとフッ化物イオンに分解され、カルシウムイオンはカチオン交換膜を通して、フッ化物イオンはアニオン交換膜を通して濃縮室側へ移動し、該濃縮水は配管１９を通って廃水処理装置１２に送られる。また、この脱塩過程において、濃縮室内のイオン交換膜面上にスケールが付着した場合には、再度電極の極性を転換して当該脱塩室を濃縮室、濃縮室を脱塩室にし、これを繰り返すことにより運転が継続される。極性転換方式電気透析装置の運転は通常、中性域で行われるため、ｐＨが調整された被処理水が供給される。このように、極性転換方式電気透析装置を使用すれば、汚染が著しい脱塩排水中の不純物を効率よく除去することができる。
【００２３】
次いで、極性転換方式電気透析装置１の処理水は逆浸透膜装置２で処理される。逆浸透膜装置２では、極性転換方式電気透析装置１で除去し難かったシリカ等のイオン性不純物が除去される。逆浸透膜装置２は公知のものが使用できる。逆浸透膜装置２の透過水は配管１７により原水貯槽３に回収されると共に、逆浸透膜装置２の濃縮水は配管１９を通って廃水処理装置１２に送られる。
【００２４】
廃水処理装置１２は、脱塩水の使用場所からの廃水のうち、汚染が著しいもの、極性転換方式電気透析装置１の濃縮水及び逆浸透膜装置２の濃縮水を処理するものである。廃水処理装置１２は公知の装置が使用でき、例えば、中和、有機物低減、窒素及びリン等の低減などの処理を行う装置が例示される。廃水処理装置１２の処理水は放流される。
【００２５】
第１の実施の形態例によれば、原水を超純水製造系で処理して、高度の水質を有する超純水を得る一方、超純水製造系で使用される脱塩装置から排出される、溶解度の低い塩を多量に含み従来であれば、直接廃水処理装置で処理されるような脱塩排水を極性転換方式電気透析装置、更に逆浸透膜装置で順次脱塩処理するため、逆浸透膜装置の透過水は脱塩装置の原水として回収でき、水利用率を高めることができる。
【００２６】
次に、第２の実施の形態例について、図４を参照して説明する。図４において、図１と異なる点は、脱塩排水配管１５に脱塩排水から懸濁物質を除去する除濁装置５及びスケール発生防止剤添加手段８を設置した点、極性転換方式電気透析装置１の処理水を逆浸透膜装置２に流入させる配管１６に、逆浸透膜装置２の濃縮水のｐＨを４〜６．５に調整するｐＨ調整手段９を設置した点、逆浸透膜装置２の濃縮水を極性転換方式電気透析装置１の入口側に返送した点及び廃水処理装置に流入する被処理水中のイオン性不純物を更に濃縮するエバポレータ６、ドラムドライヤ７を設置し、廃棄物を固体廃棄物として系外へ取り出すようにした点にある。
【００２７】
第２の実施の形態例において、脱塩排水配管１５に脱塩排水から懸濁物質を除去する除濁装置５を設置することにより、不溶の塩がイオン交換膜のスペーサに挟まり流路を閉塞するトラブルを回避することができる。除濁装置５は、例えば超純水製造装置で使用される前処理装置と同じものが使用できる。
【００２８】
第２の実施の形態例において、脱塩排水配管１５にスケール発生防止剤添加手段８を設置すれば、極性転換方式電気透析装置のイオン交換膜面に析出するフッ化カルシウムや逆浸透膜の膜面に析出する珪酸カルシウムなどのスケールをミセル形成による荷電反発などにより分散させたり、あるいはキレート化により安定化させる。従って、極性転換方式電気透析装置のイオン交換膜面及び逆浸透膜の膜面にスケールの発生を防止することができる。スケール発生防止剤としては、例えば、アクリル酸系（共）重合体、マレイン酸系（共）重合体、スルホン酸系（共）重合体などの有機物高分子化合物；アミン系重合体、アミノカルボン酸系共重合体及びグルコン酸、クエン酸などのキレート剤が挙げられる。スケール発生防止剤の注入方法及び注入量は特に制限されず、適宜決定される。
【００２９】
第２の実施の形態例において、極性転換方式電気透析装置１の処理水を逆浸透膜装置２に流入させる配管１６に、逆浸透膜装置２の濃縮水のｐＨを４〜６．５に調整するｐＨ調整手段９を設置することにより、極性転換方式電気透析装置では除去され難い炭酸、シリカ、有機物及びフッ化物イオンを高濃度で含む処理水を逆浸透膜装置で処理すると、逆浸透膜の膜面にシリカやカルシウム由来の化合物がスケールとして析出することがあるが、ｐＨ調整手段９でｐＨを上記範囲に保持すれば、当該化合物の溶解性が高まりスケール発生を防止できる。ｐＨ調整手段９は、硫酸、塩酸などの酸性溶液を添加するポンプ、酸溶液貯槽で構成され、必要に応じて、ｐＨ計と調節計を用いて一定ｐＨを維持する制御系を設けてもよい。
【００３０】
第２の実施の形態例において、逆浸透膜装置２の濃縮水を廃水処理装置に送ることなく、極性転換方式電気透析装置１の入口側に返送すれば、更に水利用率を向上させることができる。また、廃水処理装置に流入する被処理水中のイオン性不純物を更に濃縮するエバポレータ６、ドラムドライヤ７を設置し、廃棄物を固体廃棄物として系外へ取り出すようにすれば、放流するものは無く、立地条件や放流規制などの規制がかかる設備に特に有効である。また、エバポレータ６やドラムドライヤ７で処理する被処理水が減容化できるため、エネルギー消費が少なくて済む。
【００３１】
第２の実施の形態例の排水処理装置１０ｂにおいて、脱塩排水配管１５に除濁装置５及びスケール発生防止剤添加手段８を設置すること、配管１６にｐＨ調整手段９を設置すること、逆浸透膜装置２の濃縮水を極性転換方式電気透析装置１の入口側に返送すること及びエバポレータ６やドラムドライヤ７を設置することは、これに限定されず、例えばこれら単独で設置する形態であってもよく、また、上記以外の２種以上を組み合わて設置する形態であってもよい。また、スケール発生防止剤添加手段８は逆浸透膜装置２の被処理水配管１６に設置してもよく、ｐＨ調整手段９は極性転換方式電気透析装置１の被処理水がアルカリの場合、脱塩排水配管１５にも設置し、該被処理水を中性とするようにしてもよい。
【００３２】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
実施例１
スケール発生防止剤添加手段８を配管１６に設置した以外は、図４の排水処理装置１０ｂに示すフロー、及び下記に示す装置仕様などに従って、排水処理実験を行い、極性転換方式電気透析装置１の処理水と濃縮水、逆浸透膜装置２の処理水の水質を調べると共に、水利用率を求めた。なお、極性転換方式電気透析装置１の処理水が流出する配管には三方弁を設置し、脱塩室と濃縮室が交互に替わる過渡状態におけるオフスペック水は逆浸透膜装置２の被処理水とせず、配管１９に流れるようにした。結果を表１に示す。
【００３３】
（装置仕様）
・除濁装置；砂濾過装置
・極性転換方式電気透析装置：ＥＤＲ（ユアサアイオニクス社製）
・逆浸透膜装置（ＲＯ）；ＬＦ１０−Ｄ８（日東電工社製）
・スケール発生分散剤；オルガビートＡＣ（オルガノ社製）
・ｐＨ調整；70% 硫酸を使用し、逆浸透膜装置の濃縮水のｐＨを６．０に調整
・脱塩排水水質；表１に示す
【００３４】
【表１】
【００３５】
各処理装置毎の流量は次の通りである。
・脱塩排水流量；１５０m3／日
・砂濾過装置の処理水流量；１５０m3／日
・ＥＤＲの処理水流量；９５m3／日
・ＥＤＲの濃縮水流量；５５m3／日
・ＲＯの処理水（回収水）流量；７０m3／日（水回収率；約４７％）
・ＲＯの濃縮水流量；２５m3／日
【００３６】
表１から、溶解度の低い塩を多量に含み従来であれば、直接廃水処理装置で処理されるような汚れの著しい脱塩排水を極性転換方式電気透析装置で、次いで、逆浸透膜装置で脱塩処理するため、優れた水質の処理水が得られる。このため、該処理水は原水に回収することができる。また、水回収率が約４７％あり、水利用率が高まる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明（１）によれば、溶解度の低い塩を多量に含み従来であれば、直接廃水処理装置で処理されるような脱塩排水を極性転換方式電気透析装置で更に脱塩処理できる。極性転換方式電気透析装置はシリカ及び有機物の除去率が低いが、これらは逆浸透膜装置で除去できるから、逆浸透膜装置の透過水は脱塩装置の原水として回収でき、水利用率を高めることができる。また、本発明（２）によれば、従来のものに比べて、廃水処理装置からの放流廃水を少なくできる。特に廃水処理装置として、エバポレータやドラムドライヤなどの蒸発器を使用するクローズドシステムにおいては、該蒸発器の被処理水が減容化され、エネルギー消費が少なくて済む。また、本発明（３）によれば、種々の脱塩手段の脱塩排水を脱塩処理することができる。
【００３８】
また、本発明（４）によれば、従来の超純水製造装置に適用でき、前記排水の脱塩方法の発明を確実に実施できる。また、本発明（５）によれば、当該化合物の溶解性が高まりスケール発生を防止できるため、安定した連続運転が可能となる。また、本発明（６）によれば、スケール発生防止剤は、フッ化カルシウムや珪酸カルシウムなどのスケールをミセル形成による荷電反発などにより分散させたり、あるいはキレート化により安定化させる。従って、極性転換方式電気透析装置のイオン交換膜面や逆浸透膜の膜面にスケールの発生を防止することができる。また、本発明（７）によれば、極性転換方式電気透析装置の被処理水の流路を閉塞するトラブルを回避することができる。また、本発明（８）によれば、更に水利用率を向上させることができる。また、本発明（９）によれば、立地条件や放流規制などによる制限から、放流設備を備えず脱塩排水をエバポレータで濃縮し、その濃縮液をそのまま、あるいはドラムドライヤ処理し、その蒸発乾固物を廃棄物処理業者に引き渡すこともできる。また、本発明（１０）によれば、従来のあらゆる形態の超純水製造装置や脱塩装置に適用でき、該装置から排出される脱塩排水を水回収率を高めて処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態例における脱塩排水の処理装置のフロー図である。
【図２】図１中、二点鎖線で囲まれた部分の詳細図である。
【図３】図１中、二点鎖線で囲まれた部分の他の例の詳細図である。
【図４】第２の実施の形態例における脱塩排水の処理装置のフロー図である。
【図５】従来例における脱塩排水の処理装置のフロー図である。
【符号の説明】
１ 極性転換方式電気透析装置
２、４ｈ 逆浸透膜装置
３ 原水貯槽
４ 脱塩装置
４Ａ 第１脱塩処理装置
４Ｂ 第２脱塩処理装置
４ａ 前処理装置
４ｂ イオン交換装置
４ｃ 脱気装置
４ｄ 再生型ポリッシャー
４ｅ サブシステム
４ｆ 有機物分解装置
４ｇ イオン交換装置
４ｉ 電気式脱イオン水製造装置
５ 除濁装置
６ エバポレータ
７ ドラムドライヤ
８ スケール発生防止剤添加手段
９ ｐＨ調整手段
１０ａ、１０ｂ 排水処理装置
１１ 使用場所
１２ 廃水処理装置
１３〜１９、１１１〜１１７ 配管
１００、２００ 超純水製造系
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体デバイス製造工程で使用される洗浄用超純水、ボイラ給水、医製薬製造に用いる注射用水の製造装置から排出される脱塩排水の処理方法及び処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハのような極めて清浄な表面を得ることが求められる被洗浄物の洗浄用脱塩水としては、微粒子、コロイダル物質、有機物、金属及びイオン類などが可能な限り除去された高純度な「超純水」と称される水が用いられる。この「超純水」の用語で説明される高純度な水は、必ずしも明確に定義されたものではないが、一般的には、原水を凝集沈殿装置、砂濾過装置、活性炭濾過装置等を用いて除濁することにより前処理水を得、次いで、２床３塔式イオン交換装置、逆浸透膜装置、混床式イオン交換装置、真空脱気装置、精密フィルター等を用いて前処理水中の不純物を除去したものを純水あるいは一次純水と称し、この一次純水をさらに紫外線照射装置、混床式ポリッシャ、限外濾過膜装置、逆浸透膜装置等を用いて、一次純水中に微量残留する微粒子、コロイダル物質、有機物、金属及びイオン等の不純物を可及的に除去したものを超純水あるいは二次純水と称している。
【０００３】
このような超純水は超純水製造装置（以下、「脱塩装置」とも言う）４０で製造され、被洗浄物を洗浄する使用場所５０に供給される。使用場所５０から排出された排水は、導電率やＴＯＣにより分別し、汚染の少ないものは配管５１により直接原水貯槽３０に戻される。汚染が著しいものは配管５２により廃水処理装置７０に送られる。また、中程度の汚染の排水は、排水回収配管５３により脱塩やＴＯＣ分解等を行う脱塩手段６０に送られ、脱塩水は直接原水貯槽３０に戻され回収されると共に、脱塩排水は廃水処理装置７０に送られる。廃水処理装置７０では廃水を中和、有機物、窒素及びリン等の低減処理後、放流される（図５）。このような超純水製造装置４０では、高純度な脱塩水と同時に大量の脱塩排水を発生し、これを放流しなければならず、近年の環境保護関連の規制強化に伴う放流規制や地盤沈下の防止のための井水の取水制限、原水や下水料金の高騰に対応できない。
【０００４】
このような立地条件や放流規制などによる制限から、放流設備を備えず脱塩排水をエバポレータで濃縮し、その濃縮液をそのまま、あるいはドラムドライヤ処理し、その蒸発乾固物を廃棄物処理業者に引き渡すクローズドシステム方式の排水処理装置も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のクローズドシステム方式の排水処理装置は、エバポレータやドラムドライヤといった蒸発装置を使用するため莫大なエネルギーを消費するという問題がある。特に既設工場において、使用場所における洗浄用水の使用量が増大すると、それに伴い脱塩排水の増加が生じ、これを処理するために上記の蒸発装置の増設が必要となり、設備費用や運転費用が大きな負担となる。一方、脱塩排水には、井水及び工業用水由来のカルシウムイオン、半導体デバイスの洗浄排水由来のフッ化物イオンや硫酸イオンを含む塩が高濃度で含有されており、これらの塩は溶解度が低いため、不溶の塩が析出して懸濁状態のものもあり、通常の脱塩装置では処理できないという問題がある。このため、不溶の塩が析出するような懸濁状態にある脱塩排水を更に脱塩処理し、該処理水を原水に回収できるような排水処理方法や排水処理装置が望まれていた。
【０００６】
従って、本発明の目的は、不溶の塩を高濃度で含有する脱塩排水を更に脱塩処理でき、且つ水利用率が高く放流廃水が少なく、特にクローズドシステムにおいてはエバポレータやドラムドライヤの被処理水を減容化し、エネルギー消費の少ない排水処理方法及び排水処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、廃水処理装置に供給される脱塩排水を予め極性転換方式電気透析装置で処理し、次いで、該処理水を逆浸透膜装置で処理し、逆浸透膜装置の透過水は前記脱塩装置の原水供給側に戻し、極性転換方式電気透析装置と逆浸透膜装置の濃縮水は廃水処理装置で処理すれば、不溶の塩が析出するような懸濁状態にある脱塩排水を更に脱塩処理し、該処理水を原水に回収できると共に、放流廃水が少なくできることなどを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明（１）は、原水のイオン性不純物を除去して得られる脱塩水を使用場所へ供給する第１脱塩処理装置と、該使用場所から排出される排水を脱塩処理して処理水を原水として回収する第２脱塩処理装置を有する脱塩装置と、前記第１脱塩処理装置及び前記第２脱塩処理装置から排出される脱塩排水を被処理水とし、該脱塩排水中のイオン性不純物を除去する極性転換方式電気透析装置と、該極性転換方式電気透析装置の処理水を被処理水とする逆浸透膜装置と、前記逆浸透膜装置の透過水を原水貯槽に戻すための配管と、前記極性転換方式電気透析装置の濃縮水と前記逆浸透膜装置の濃縮水を処理する廃水処理装置を備える脱塩排水の処理装置を提供するものである。かかる構成を採ることにより、従来の超純水製造装置に適用でき、前記排水の脱塩方法の発明を確実に実施できる。
【０００９】
また、本発明（２）は、前記極性転換方式電気透析装置の処理水を前記逆浸透膜装置に流入させる極性転換方式電気透析装置脱塩水配管に、前記逆浸透膜装置の濃縮水のｐＨを４〜６．５に調整するｐＨ調整手段を備えた脱塩排水の処理装置を提供するものである。極性転換方式電気透析装置で除去され難い炭酸、シリカ、有機物及びフッ化物イオンを高濃度で含む極性転換方式電気透析装置の処理水を逆浸透膜装置で処理すると、逆浸透膜の膜面にシリカやカルシウム由来の化合物がスケールとして析出することがあるが、かかる構成を採ることにより、当該化合物の溶解性が高まりスケール発生を防止できるため、安定した連続運転が可能となる。
【００１０】
また、本発明（３）は、前記極性転換方式電気透析装置へ前記脱塩排水を流入させる脱塩排水配管又は前記極性転換方式電気透析装置の処理水を前記逆浸透膜装置に流入させる極性転換方式電気透析装置脱塩水配管に、スケール発生防止剤を添加する薬剤添加手段を備えた脱塩排水の処理装置を提供するものである。前記と同様に極性転換方式電気透析装置の処理水を逆浸透膜装置で処理すると、逆浸透膜の膜面に珪酸カルシウムがスケールとして析出することがあるが、スケール発生防止剤は、珪酸カルシウムなどのスケールをミセル形成による荷電反発などにより分散させたり、あるいはキレート化により安定化させる。従って、逆浸透膜の膜面に珪酸カルシウムなどのスケールの発生を防止することができる。また、極性転換方式電気透析装置のイオン交換膜面に対してもフッ化カルシウムの析出を防止することができる。
【００１１】
また、本発明（４）は、前記極性転換方式電気透析装置の入口側に、前記脱塩排水からの懸濁物質を除去する除濁装置を備えた脱塩排水の処理装置を提供するものである。脱塩排水は不溶の塩が析出して懸濁状態のものもあり、そのまま極性転換方式電気透析装置に流入させると、不溶の塩がイオン交換膜のスペーサに挟まり流路を閉塞する恐れがあるが、かかる構成を採ることにより、該装置の被処理水の流路を閉塞するトラブルを回避することができる。
【００１２】
また、本発明（５）は、前記逆浸透膜装置の濃縮水の少なくとも一部を前記極性転換方式電気透析装置の入口側に返送させる配管を備えた脱塩排水の処理装置を提供するものである。かかる構成を採ることにより、更に水利用率を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明（６）は、前記廃水処理装置は、該廃水処理装置に供給される被処理水中のイオン性不純物を更に濃縮するエバポレータを備える脱塩排水の処理装置を提供するものである。かかる構成を採ることにより、立地条件や放流規制などによる制限から、放流設備を備えず脱塩排水をエバポレータで濃縮し、その濃縮液をそのまま、あるいはドラムドライヤ処理し、その蒸発乾固物を廃棄物処理業者に引き渡すこともできる。
【００１４】
また、本発明（７）は、前記第１脱塩処理装置は、原水を除濁等の前処理装置を介して、又は該前処理装置を介することなくイオン性不純物を除去する脱塩手段を単独又は複数段経て処理するものである脱塩排水の処理装置を提供するものである。かかる構成を採ることにより、従来のあらゆる形態の超純水製造装置や脱塩装置に適用でき、該装置から排出される脱塩排水を水回収率を高めて処理できる。
【００１５】
また、本発明（８）は、前記本発明（１）〜（７）いずれかの脱塩排水の処理装置を用い、脱塩装置から排出されるカルシウムイオン濃度１０〜８００mg/l、フッ化物イオン濃度１０〜３００mg/lの脱塩排水を極性転換方式電気透析装置で処理し、次いで、該処理水を逆浸透膜装置で処理し、逆浸透膜装置の透過水は前記脱塩装置の原水供給側に戻す脱塩排水の処理方法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、溶解度の低い塩を多量に含み従来であれば、直接廃水処理装置で処理されるような脱塩排水を極性転換方式電気透析装置で更に脱塩処理できる。極性転換方式電気透析装置はシリカ及び有機物の除去率が低いが、これらは逆浸透膜装置で除去できるから、逆浸透膜装置の透過水は脱塩装置の原水として回収でき、水利用率を高めることができる。
【００１６】
また、本発明（９）は、前記極性転換方式電気透析装置の濃縮水と前記逆浸透膜装置の濃縮水は廃水処理装置で処理する脱塩排水の処理方法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、従来のものに比べて、廃水処理装置からの放流廃水を少なくできる。特に廃水処理装置として、エバポレータやドラムドライヤなどの蒸発器を使用するクローズドシステムにおいては、該蒸発器の被処理水が減容化され、エネルギー消費が少なくて済む。
【００１７】
また、本発明（１０）は、前記脱塩排水は、再生型イオン交換装置から生じる薬品再生廃液、逆浸透膜装置の濃縮水及び電気式脱イオン水製造装置の濃縮水や電極水から選ばれる１種以上を含有する排水である脱塩排水の処理方法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、前記発明と同様の効果を奏する他、種々の脱塩手段の脱塩排水を脱塩処理することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施の形態における脱塩排水の処理装置を図１〜図３を参照して説明する。図１において、脱塩排水の処理装置１０ａは、脱塩排水供給管１５から供給される脱塩排水を被処理水とし、該脱塩排水中のイオン性不純物を除去する極性転換方式電気透析装置１と、極性転換方式電気透析装置１と配管１６で連接される逆浸透膜装置２と、極性転換方式電気透析装置１の濃縮水と逆浸透膜装置２の濃縮水を処理する廃水処理装置１２を備える。これらの濃縮水は配管１９によって廃水処理装置１２に供給される。逆浸透膜装置２の透過水は配管１７により脱塩装置４の原水貯槽３に戻される。超純水製造系１００（２００）は、原水貯槽３と脱塩装置４と脱塩水使用場所１１とからなり、原水貯槽３と脱塩装置４は配管１３で、脱塩装置４と脱塩水使用場所１１は配管１４でそれぞれ接続されている。脱塩装置４と極性転換方式電気透析装置１は脱塩排水配管１５で接続され、また、脱塩水の使用場所からの廃水のうち、汚染が著しいものは配管１８により直接廃水処理装置１２に送られる。
【００１９】
次に、脱塩排水の処理装置１０ａを使用する方法を説明する。先ず、脱塩装置４から排出される脱塩排水を極性転換方式電気透析装置１で処理する。脱塩装置４は、公知の超純水製造装置であり、例えば、図２及び図３で示される脱塩装置が挙げられる。図２は図１中、二点鎖線で囲まれた部分の詳細図である。図２中、原水を凝集沈殿装置、砂濾過装置、活性炭濾過装置等の前処理装置４ａにより除濁して前処理水を得、次いで、イオン交換装置４ｂ、脱気装置４ｃ、再生型ポリッシャー４ｄにより前処理水中の不純物を除去して一次純水を得、この一次純水をさらに紫外線照射装置、混床式ポリッシャー、限外濾過膜装置、逆浸透膜装置等のサブシステム４ｅを用いて、一次純水中に微量残留する微粒子、コロイダル物質、有機物、金属及びイオン等の不純物を除去して超純水とし、これを使用場所１１に供給する。一方、使用場所から排出される排水のうち、汚染の少ないものは配管１１１で脱塩装置の原水を貯留する原水貯槽３に回収し、汚染が中程度の排水は配管１１４でイオン交換装置４ｇに、次いで、有機物分解装置４ｆに供給されて処理水を得、これを原水に回収する。この超純水製造系１００において、脱塩装置４は、各脱塩装置４ａ〜４ｅで構成される第１脱塩処理装置４Ａと、回収系の各脱塩装置４ｆ及び４ｇで構成される第２脱塩処理装置４Ｂからなる。従って、図２においては、脱塩装置４から排出される脱塩排水は、イオン交換装置４ｂから配管１１２を通って排出される薬品による再生廃液、再生型ポリッシャー４ｄから配管１１３を通って排出される薬品による再生廃液、イオン交換装置４ｇから配管１１５を通って排出される薬品による再生廃液である。
【００２０】
図３は図２と同様で、図１中、二点鎖線で囲まれた部分の他の形態の詳細図である。図３中、図２と異なる点は、第１脱塩処理装置４Ａの一次純水製造系の脱塩装置を逆浸透膜装置４ｈ、電気式脱イオン水製造装置４ｉ、脱気装置４ｃを上流側よりこの順序で並べた点、及び第２脱塩処理装置４Ｂを電気式脱イオン水製造装置４ｉ、有機物分解装置４ｆとし、これを上流側よりこの順序で並べた点にある。この超純水製造系２００において、脱塩装置４は、各脱塩装置４ａ、４ｈ、４ｉ、４ｃ及び４ｅで構成される第１脱塩処理装置４Ａと、回収系の各脱塩装置４ｉ及び４ｆで構成される第２脱塩処理装置４Ｂからなる。従って、図３においては、脱塩装置４から排出される脱塩排水は、逆浸透膜装置４ｈから配管１１６を通って排出される濃縮水、電気式脱イオン水製造装置４ｉ、４ｉから配管１１５、１１７をそれぞれ通って排出される濃縮水及び電極水である。
【００２１】
脱塩装置４から排出される脱塩排水は、井水及び工業用水由来のカルシウムイオン、半導体デバイスの洗浄排水由来のフッ化物イオンや硫酸イオンを含む塩が高濃度で含有されており、これらの塩は溶解度が低いため、不溶の塩が析出して懸濁状態のものもあり、従来では直接廃水処理装置に送られていたものである。当該脱塩排水の水質は、カルシウムイオン濃度１０〜８００mg/l、フッ化物イオン濃度１０〜３００mg/lのものである。カルシウムイオン濃度やフッ化物イオン濃度が上記範囲未満のものは、極性転換方式電気透析装置１で処理することなく、直接原水に戻して回収できることが多く、また、上記範囲を越えるものは、極性転換方式電気透析装置１であっても処理できない程の濃厚廃液であり、もはや廃水処理装置で処理せざるを得ない。当該脱塩排水を極性転換方式電気透析装置１で処理すると、カルシウムイオンやフッ化物イオンなどのイオン性不純物が効率よく除去される。このように汚染が著しい脱塩排水中の不純物が極性転換方式電気透析装置で効率よく除去されるのは、後述するように、所望の時間毎に電気透析装置の電源の極性を転換できるためである。一方、シリカや有機物は除去され難いものの、これらは後段の逆浸透膜装置で除去される。
【００２２】
極性転換方式電気透析装置は、公知のものが使用でき、電気透析装置の電極の極性を所望の時間毎に交互に転換できるようにしたものである。すなわち、電極間にカチオン交換膜とアニオン交換膜を交互に、且つ両膜間は脱塩室と濃縮室を交互に形成するように配置したものであり、電極の極性の転換、すなわち、陽極を陰極に、陰極を陽極に転換することにより、転換前に脱塩室又は濃縮室であった流路は転換後は濃縮室又は脱塩室になるようにしたものである。このため、極性転換方式電気透析装置の脱塩過程において、濃縮室内のイオン交換膜面上に付着したフッ化カルシウムなどのスケールは、上記電極の極性を転換して当該濃縮室を脱塩室とすれば、フッ化カルシウムはカルシウムイオンとフッ化物イオンに分解され、カルシウムイオンはカチオン交換膜を通して、フッ化物イオンはアニオン交換膜を通して濃縮室側へ移動し、該濃縮水は配管１９を通って廃水処理装置１２に送られる。また、この脱塩過程において、濃縮室内のイオン交換膜面上にスケールが付着した場合には、再度電極の極性を転換して当該脱塩室を濃縮室、濃縮室を脱塩室にし、これを繰り返すことにより運転が継続される。極性転換方式電気透析装置の運転は通常、中性域で行われるため、ｐＨが調整された被処理水が供給される。このように、極性転換方式電気透析装置を使用すれば、汚染が著しい脱塩排水中の不純物を効率よく除去することができる。
【００２３】
次いで、極性転換方式電気透析装置１の処理水は逆浸透膜装置２で処理される。逆浸透膜装置２では、極性転換方式電気透析装置１で除去し難かったシリカ等のイオン性不純物が除去される。逆浸透膜装置２は公知のものが使用できる。逆浸透膜装置２の透過水は配管１７により原水貯槽３に回収されると共に、逆浸透膜装置２の濃縮水は配管１９を通って廃水処理装置１２に送られる。
【００２４】
廃水処理装置１２は、脱塩水の使用場所からの廃水のうち、汚染が著しいもの、極性転換方式電気透析装置１の濃縮水及び逆浸透膜装置２の濃縮水を処理するものである。廃水処理装置１２は公知の装置が使用でき、例えば、中和、有機物低減、窒素及びリン等の低減などの処理を行う装置が例示される。廃水処理装置１２の処理水は放流される。
【００２５】
第１の実施の形態例によれば、原水を超純水製造系で処理して、高度の水質を有する超純水を得る一方、超純水製造系で使用される脱塩装置から排出される、溶解度の低い塩を多量に含み従来であれば、直接廃水処理装置で処理されるような脱塩排水を極性転換方式電気透析装置、更に逆浸透膜装置で順次脱塩処理するため、逆浸透膜装置の透過水は脱塩装置の原水として回収でき、水利用率を高めることができる。
【００２６】
次に、第２の実施の形態例について、図４を参照して説明する。図４において、図１と異なる点は、脱塩排水配管１５に脱塩排水から懸濁物質を除去する除濁装置５及びスケール発生防止剤添加手段８を設置した点、極性転換方式電気透析装置１の処理水を逆浸透膜装置２に流入させる配管１６に、逆浸透膜装置２の濃縮水のｐＨを４〜６．５に調整するｐＨ調整手段９を設置した点、逆浸透膜装置２の濃縮水を極性転換方式電気透析装置１の入口側に返送した点及び廃水処理装置に流入する被処理水中のイオン性不純物を更に濃縮するエバポレータ６、ドラムドライヤ７を設置し、廃棄物を固体廃棄物として系外へ取り出すようにした点にある。
【００２７】
第２の実施の形態例において、脱塩排水配管１５に脱塩排水から懸濁物質を除去する除濁装置５を設置することにより、不溶の塩がイオン交換膜のスペーサに挟まり流路を閉塞するトラブルを回避することができる。除濁装置５は、例えば超純水製造装置で使用される前処理装置と同じものが使用できる。
【００２８】
第２の実施の形態例において、脱塩排水配管１５にスケール発生防止剤添加手段８を設置すれば、極性転換方式電気透析装置のイオン交換膜面に析出するフッ化カルシウムや逆浸透膜の膜面に析出する珪酸カルシウムなどのスケールをミセル形成による荷電反発などにより分散させたり、あるいはキレート化により安定化させる。従って、極性転換方式電気透析装置のイオン交換膜面及び逆浸透膜の膜面にスケールの発生を防止することができる。スケール発生防止剤としては、例えば、アクリル酸系（共）重合体、マレイン酸系（共）重合体、スルホン酸系（共）重合体などの有機物高分子化合物；アミン系重合体、アミノカルボン酸系共重合体及びグルコン酸、クエン酸などのキレート剤が挙げられる。スケール発生防止剤の注入方法及び注入量は特に制限されず、適宜決定される。
【００２９】
第２の実施の形態例において、極性転換方式電気透析装置１の処理水を逆浸透膜装置２に流入させる配管１６に、逆浸透膜装置２の濃縮水のｐＨを４〜６．５に調整するｐＨ調整手段９を設置することにより、極性転換方式電気透析装置では除去され難い炭酸、シリカ、有機物及びフッ化物イオンを高濃度で含む処理水を逆浸透膜装置で処理すると、逆浸透膜の膜面にシリカやカルシウム由来の化合物がスケールとして析出することがあるが、ｐＨ調整手段９でｐＨを上記範囲に保持すれば、当該化合物の溶解性が高まりスケール発生を防止できる。ｐＨ調整手段９は、硫酸、塩酸などの酸性溶液を添加するポンプ、酸溶液貯槽で構成され、必要に応じて、ｐＨ計と調節計を用いて一定ｐＨを維持する制御系を設けてもよい。
【００３０】
第２の実施の形態例において、逆浸透膜装置２の濃縮水を廃水処理装置に送ることなく、極性転換方式電気透析装置１の入口側に返送すれば、更に水利用率を向上させることができる。また、廃水処理装置に流入する被処理水中のイオン性不純物を更に濃縮するエバポレータ６、ドラムドライヤ７を設置し、廃棄物を固体廃棄物として系外へ取り出すようにすれば、放流するものは無く、立地条件や放流規制などの規制がかかる設備に特に有効である。また、エバポレータ６やドラムドライヤ７で処理する被処理水が減容化できるため、エネルギー消費が少なくて済む。
【００３１】
第２の実施の形態例の排水処理装置１０ｂにおいて、脱塩排水配管１５に除濁装置５及びスケール発生防止剤添加手段８を設置すること、配管１６にｐＨ調整手段９を設置すること、逆浸透膜装置２の濃縮水を極性転換方式電気透析装置１の入口側に返送すること及びエバポレータ６やドラムドライヤ７を設置することは、これに限定されず、例えばこれら単独で設置する形態であってもよく、また、上記以外の２種以上を組み合わて設置する形態であってもよい。また、スケール発生防止剤添加手段８は逆浸透膜装置２の被処理水配管１６に設置してもよく、ｐＨ調整手段９は極性転換方式電気透析装置１の被処理水がアルカリの場合、脱塩排水配管１５にも設置し、該被処理水を中性とするようにしてもよい。
【００３２】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
実施例１
スケール発生防止剤添加手段８を配管１６に設置した以外は、図４の排水処理装置１０ｂに示すフロー、及び下記に示す装置仕様などに従って、排水処理実験を行い、極性転換方式電気透析装置１の処理水と濃縮水、逆浸透膜装置２の処理水の水質を調べると共に、水利用率を求めた。なお、極性転換方式電気透析装置１の処理水が流出する配管には三方弁を設置し、脱塩室と濃縮室が交互に替わる過渡状態におけるオフスペック水は逆浸透膜装置２の被処理水とせず、配管１９に流れるようにした。結果を表１に示す。
【００３３】
（装置仕様）
・除濁装置；砂濾過装置
・極性転換方式電気透析装置：ＥＤＲ（ユアサアイオニクス社製）
・逆浸透膜装置（ＲＯ）；ＬＦ１０−Ｄ８（日東電工社製）
・スケール発生分散剤；オルガビートＡＣ（オルガノ社製）
・ｐＨ調整；70% 硫酸を使用し、逆浸透膜装置の濃縮水のｐＨを６．０に調整
・脱塩排水水質；表１に示す
【００３４】
【表１】
各処理装置毎の流量は次の通りである。
・脱塩排水流量；１５０m3／日
・砂濾過装置の処理水流量；１５０m3／日
・ＥＤＲの処理水流量；９５m3／日
・ＥＤＲの濃縮水流量；５５m3／日
・ＲＯの処理水（回収水）流量；７０m3／日（水回収率；約４７％）
・ＲＯの濃縮水流量；２５m3／日
【００３６】
表１から、溶解度の低い塩を多量に含み従来であれば、直接廃水処理装置で処理されるような汚れの著しい脱塩排水を極性転換方式電気透析装置で、次いで、逆浸透膜装置で脱塩処理するため、優れた水質の処理水が得られる。このため、該処理水は原水に回収することができる。また、水回収率が約４７％あり、水利用率が高まる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明（１）によれば、溶解度の低い塩を多量に含み従来であれば、直接廃水処理装置で処理されるような脱塩排水を極性転換方式電気透析装置で更に脱塩処理できる。極性転換方式電気透析装置はシリカ及び有機物の除去率が低いが、これらは逆浸透膜装置で除去できるから、逆浸透膜装置の透過水は脱塩装置の原水として回収でき、水利用率を高めることができる。また、本発明（２）によれば、従来のものに比べて、廃水処理装置からの放流廃水を少なくできる。特に廃水処理装置として、エバポレータやドラムドライヤなどの蒸発器を使用するクローズドシステムにおいては、該蒸発器の被処理水が減容化され、エネルギー消費が少なくて済む。また、本発明（３）によれば、種々の脱塩手段の脱塩排水を脱塩処理することができる。
【００３８】
また、本発明（４）によれば、従来の超純水製造装置に適用でき、前記排水の脱塩方法の発明を確実に実施できる。また、本発明（５）によれば、当該化合物の溶解性が高まりスケール発生を防止できるため、安定した連続運転が可能となる。また、本発明（６）によれば、スケール発生防止剤は、フッ化カルシウムや珪酸カルシウムなどのスケールをミセル形成による荷電反発などにより分散させたり、あるいはキレート化により安定化させる。従って、極性転換方式電気透析装置のイオン交換膜面や逆浸透膜の膜面にスケールの発生を防止することができる。また、本発明（７）によれば、極性転換方式電気透析装置の被処理水の流路を閉塞するトラブルを回避することができる。また、本発明（８）によれば、更に水利用率を向上させることができる。また、本発明（９）によれば、立地条件や放流規制などによる制限から、放流設備を備えず脱塩排水をエバポレータで濃縮し、その濃縮液をそのまま、あるいはドラムドライヤ処理し、その蒸発乾固物を廃棄物処理業者に引き渡すこともできる。また、本発明（１０）によれば、従来のあらゆる形態の超純水製造装置や脱塩装置に適用でき、該装置から排出される脱塩排水を水回収率を高めて処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態例における脱塩排水の処理装置のフロー図である。
【図２】図１中、二点鎖線で囲まれた部分の詳細図である。
【図３】図１中、二点鎖線で囲まれた部分の他の例の詳細図である。
【図４】第２の実施の形態例における脱塩排水の処理装置のフロー図である。
【図５】従来例における脱塩排水の処理装置のフロー図である。
【符号の説明】
１ 極性転換方式電気透析装置
２、４ｈ 逆浸透膜装置
３ 原水貯槽
４ 脱塩装置
４Ａ 第１脱塩処理装置
４Ｂ 第２脱塩処理装置
４ａ 前処理装置
４ｂ イオン交換装置
４ｃ 脱気装置
４ｄ 再生型ポリッシャー
４ｅ サブシステム
４ｆ 有機物分解装置
４ｇ イオン交換装置
４ｉ 電気式脱イオン水製造装置
５ 除濁装置
６ エバポレータ
７ ドラムドライヤ
８ スケール発生防止剤添加手段
９ ｐＨ調整手段
１０ａ、１０ｂ 排水処理装置
１１ 使用場所
１２ 廃水処理装置
１３〜１９、１１１〜１１７ 配管
１００、２００ 超純水製造系
Claims (10)
- 原水のイオン性不純物を除去して得られる脱塩水を使用場所へ供給する第１脱塩処理装置と、該使用場所から排出される排水を脱塩処理して処理水を原水として回収する第２脱塩処理装置を有する脱塩装置と、前記第１脱塩処理装置及び前記第２脱塩処理装置から排出される脱塩排水を被処理水とし、該脱塩排水中のイオン性不純物を除去する極性転換方式電気透析装置と、該極性転換方式電気透析装置の処理水を被処理水とする逆浸透膜装置と、前記逆浸透膜装置の透過水を原水貯槽に戻すための配管と、前記極性転換方式電気透析装置の濃縮水と前記逆浸透膜装置の濃縮水を処理する廃水処理装置を備えることを特徴とする脱塩排水の処理装置。
- 前記極性転換方式電気透析装置の処理水を前記逆浸透膜装置に流入させる配管に、前記逆浸透膜装置の濃縮水のｐＨを４〜６．５に調整するｐＨ調整手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の脱塩排水の処理装置。
- 前記極性転換方式電気透析装置へ前記脱塩排水を流入させる脱塩排水配管又は前記極性転換方式電気透析装置の処理水を前記逆浸透膜装置に流入させる配管に、スケール発生防止剤を添加する薬剤添加手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の脱塩排水の処理装置。
- 前記極性転換方式電気透析装置の入口側に、前記脱塩排水からの懸濁物質を除去する除濁装置を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱塩排水の処理装置。
- 前記逆浸透膜装置の濃縮水の少なくとも一部を前記極性転換方式電気透析装置の入口側に返送させる配管を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の脱塩排水の処理装置。
- 前記廃水処理装置は、該廃水処理装置に供給される被処理水中のイオン性不純物を更に濃縮するエバポレータを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の脱塩排水の処理装置。
- 前記第１脱塩処理装置は、原水を除濁等の前処理装置を介して、又は該前処理装置を介することなくイオン性不純物を除去する脱塩手段を単独又は複数段経て処理するものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の脱塩排水の処理装置。
- 請求項１〜７いずれか１項記載の脱塩排水の処理装置を用い、脱塩装置から排出されるカルシウムイオン濃度１０〜８００mg/l、フッ化物イオン濃度１０〜３００mg/lの脱塩排水を極性転換方式電気透析装置で処理し、次いで、該処理水を逆浸透膜装置で処理し、逆浸透膜装置の透過水は前記脱塩装置の原水供給側に戻すことを特徴とする脱塩排水の処理方法。
- 前記極性転換方式電気透析装置の濃縮水と前記逆浸透膜装置の濃縮水は廃水処理装置で処理することを特徴とする請求項８記載の脱塩排水の処理方法。
- 前記脱塩排水は、再生型イオン交換装置から生じる薬品再生廃液、逆浸透膜装置の濃縮水及び電気式脱イオン水製造装置の濃縮水や電極水から選ばれる１種以上を含有する排水であることを特徴とする請求項８又は９記載の脱塩排水の処理方法。
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