JP5518433B2 - 純水製造システムおよび純水製造方法 - Google Patents

Description

本件発明は、膜分離装置の脱塩処理によって得られた透過水をイオン交換装置とアニオン交換装置を用いて処理する純水製造システムおよび純水製造方法に関する。

従来より、耐候性試験機や分析装置の供給水に用いられる小流量の純水製造システムとしては、逆浸透膜を用いた膜分離装置（ＲＯ装置）と、カチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂を用いたイオン交換装置とを備えたものが知られている。

しかし、上記の純水製造システムでは、水道水のような炭酸ガスを多く含む原水をＲＯ装置で脱塩処理した場合には、炭酸ガスは逆浸透膜を通過して除去されない。そのため、ＲＯ装置によって得られるＲＯ透過水中には炭酸ガスを中心としたアニオン性不純物が多く残存する。したがって、このＲＯ透過水をイオン交換装置で処理すると、アニオン交換樹脂が破過（ブレーク）する。その結果、イオン交換装置によって生成されるイオン交換水中にはアニオン性不純物が漏出してしまう。

そこで、イオン交換装置の後段にアニオンポリッシャー（非再生型アニオン交換装置）を設置して、イオン交換水中に漏出しているアニオン性不純物を除去する方法が採られている。しかし、処理を続けていれば、アニオンポリッシャーに使用されているアニオン交換樹脂も破過することになるので、アニオンポリッシャーによって生成される処理水中にもアニオン性不純物が漏出することになる。

そこで、例えば、シリカ計を用いた純水製造システムが提案されている（特許文献１参照）。この純水製造システムでは、イオン交換水中のシリカ濃度を測定し、シリカ濃度が所定値以上になったときにイオン交換装置のアニオン交換樹脂が破過したと判断して停止している。

このようにアニオン交換樹脂の破過の判定にシリカ濃度を測定するのは、アニオン交換樹脂が破過したときに最初にイオン交換水中に漏出するアニオン性不純物がシリカであることに基づいている。そして、シリカ計を用いた純水製造システムでは、イオン交換水中のシリカを検出することによって、イオン交換装置のアニオン交換樹脂の破過を検知して、処理水中にシリカが漏出すること（シリカリーク）を抑えることにより、処理水中へのアニオン性不純物の漏出も抑えている。

特許第３１７８９６９号公報

しかしながら、シリカ計を用いた純水製造システムでは、シリカ計に発色試薬を補給する等の作業が必要になるのでシリカ計の維持管理が煩雑であり、またシリカ計自体は高価なものである。したがって、シリカ計を用いた純水製造システムは、処理水中へのシリカリークを抑えるために大幅なコストがかかっていた。

本件発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、シリカ計を用いずに処理水中へのシリカリークを低コストで抑えることができる純水製造システムおよび純水製造方法を提供することを目的とする。

そこで、本件発明者等は、鋭意研究の結果、前記課題を解決するために以下のような純水製造システムおよび純水製造方法を見出すに至った。

本件発明の純水製造システムは、脱塩機能を有する膜分離装置と、この膜分離装置の後段に配置されてカチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂が使用されるイオン交換装置と、このイオン交換装置の後段に配置されてアニオン交換樹脂が使用されるアニオン交換装置と、前記イオン交換装置により生成されるイオン交換水の導電率または電気抵抗率を測定する測定センサーとを備えた純水製造システムであって、前記アニオン交換装置におけるアニオン性不純物の除去性能を、前記イオン交換装置におけるアニオン性不純物の除去性能よりも高く設定し、前記測定センサーによる前記導電率または前記電気抵抗率の測定結果に基づき、前記導電率が上昇していると判断したときに、または、前記電気抵抗率が下降していると判断したときに、前記純水製造システムの運転を停止させるための制御処理を行う制御手段を備えている。

また、本件発明の純水製造システムでは、前記アニオン交換装置に使用されるアニオン交換樹脂の体積を、前記イオン交換装置に使用されるアニオン交換樹脂の体積よりも大きく設定することにより、前記アニオン交換装置におけるアニオン性不純物の除去性能を、前記イオン交換装置におけるアニオン性不純物の除去性能よりも高く設定することが好ましい。

また、本件発明の純水製造システムでは、前記カチオン交換樹脂の体積：前記アニオン交換樹脂の合計体積＝１：４．５〜１：６に設定することが好ましい。

また、本件発明の純水製造システムでは、前記制御処理は、通知手段を用いて前記導電率の上昇または前記電気抵抗率の下降を知らせることが好ましい。

また、本件発明の純水製造システムでは、前記制御手段は、前記導電率または前記電気抵抗率が、純水の目安として予め定められた設定値に達したときに、前記導電率が上昇または前記電気抵抗率が下降したと判断することが好ましい。

また、本件発明の純水製造システムでは、前記設定値を、前記導電率の場合は１μＳ／ｃｍ以上、前記電気抵抗率の場合は１ＭΩｃｍ以下にすることが好ましい。

また、本件発明の純水製造システムでは、前記イオン交換装置は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂が混合充填された混床式イオン交換装置であることが好ましい。

また、本件発明の純水製造方法は、脱塩処理を行う膜分離工程と、この膜分離工程の後段に配置されてカチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂が使用されるイオン交換工程と、このイオン交換工程の後段に配置されてアニオン交換樹脂が使用されるアニオン交換工程とを備えた純水製造方法であって、前記アニオン交換工程におけるアニオン性不純物の除去性能を、前記イオン交換工程におけるアニオン性不純物の除去性能よりも高く設定し、前記イオン交換工程により生成されるイオン交換水の導電率または電気抵抗率を測定し、その測定結果に基づき、前記導電率が上昇していると判断したときに、または、前記電気抵抗率が下降していると判断したときに、純水製造の処理を停止させるための制御処理を行う。

また、本件発明の純水製造方法では、前記アニオン交換工程に使用されるアニオン交換樹脂の体積を、前記イオン交換工程に使用されるアニオン交換樹脂の体積よりも大きく設定することにより、前記アニオン交換工程におけるアニオン性不純物の除去性能を、前記イオン交換工程におけるアニオン性不純物の除去性能よりも高く設定することが好ましい。

また、本件発明の純水製造方法では、前記カチオン交換樹脂の体積：前記アニオン交換樹脂の合計体積＝１：４．５〜１：６に設定することが好ましい。

また、本件発明の純水製造方法では、前記制御処理は、通知手段を用いて前記導電率の上昇または前記電気抵抗率の下降を知らせることが好ましい。

また、本件発明の純水製造方法では、前記導電率または前記電気抵抗率が、純水の目安として予め定められた設定値に達したときに、前記導電率が上昇または前記電気抵抗率が下降したと判断することが好ましい。

また、本件発明の純水製造方法では、前記設定値を、前記導電率の場合は１μＳ／ｃｍ以上、前記電気抵抗率の場合は１ＭΩｃｍ以下にすることが好ましい。

また、本件発明の純水製造方法では、前記イオン交換工程では、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を混合したものを使用することが好ましい。

本件発明の純水製造システムおよび純水製造方法によれば、シリカ計より比較的安価な導電率または電気抵抗率を測定する測定センサーを用いたことにより、イオン交換水中にシリカが漏出したことを間接的に判断して、シリカを含むアニオン性不純物をアニオン交換側で除去することが可能になる。よって、本件発明の純水製造システムおよび純水製造方法は、シリカ計を用いずに処理水中へのシリカリークを低コストで抑えることができる。

本件発明の一実施の形態を示す純水製造システムの模式図である。 同実施の形態を示す純水製造処理の工程図である。 同実施の形態においてイオン交換装置内のアニオン性不純物の吸着帯の経時変化を示す図である。 本件発明の実施例と比較例の結果を示す図である。

以下、本件発明の実施の形態を図にしたがって説明する。

図１は、本件発明の一実施の形態を示す純水製造システム１の模式図である。この純水製造システム１は、原水から純水を製造するものである。この純水製造システム１で使用される原水は、例えば、水道水、井戸水、工業用水等が挙げられる。

そして、本実施の形態の純水製造システム１は、前段側から順に、原水タンク２、前処理装置３、ＲＯ装置４（膜分離装置）、イオン交換装置５（ＤＩ）、アニオンポリッシャー６、回収タンク７が配置され、さらに、導電率センサー８と、制御装置（図示せず）とを備えている。なお、図１では、ポンプ、圧力計、流量計、弁等は省略している。原水タンク２は、原水を貯留するためのタンクである。回収タンク７は、純水を回収するためのタンクである。その他の構成部分については以下に説明する。

（前処理装置３）
前処理装置３は、原水をＲＯ装置４に通す前に処理する装置である。前処理装置３は、次に示すＲＯ装置４の劣化を防止するため、ＲＯ装置４で除去できるイオンや塩類以外の物質を極力除去しておくのが好ましい。例えば、活性炭により、原水中の懸濁物質や有機物等を除去して前処理水を生成する。

（ＲＯ装置４）
ＲＯ装置４は、ＲＯ装置４内に備えたＲＯ膜４１により前処理水をろ過してＲＯ透過水とＲＯ濃縮水とに分離する装置である。このＲＯ装置４は、ほとんどのイオンや塩類を除去できるが、原水が水道水のようなシリカや炭酸ガスを多く含む水の場合、ＲＯ透過水中には炭酸ガスを中心としたアニオン性不純物が多く残存する。

（イオン交換装置５）
イオン交換装置５は、ＲＯ透過水中に残存しているイオン性不純物を除去してイオン交換水を生成する装置である。

このイオン交換装置５は混床式であり、その内部には、カチオン交換樹脂Ｋとアニオン交換樹脂Ａ１が混合充填されている。このカチオン交換樹脂Ｋとアニオン交換樹脂Ａ１は、ＲＯ透過水中に残存しているカチオン性不純物とアニオン性不純物を吸着して除去し、その代わりにカチオン交換樹脂Ｋに予め吸着されている水素イオンとアニオン交換樹脂Ａ１に予め吸着されている水酸化物イオンをＲＯ透過水中に溶出するものである。

また、カチオン交換樹脂Ｋとアニオン交換樹脂Ａ１の体積比は、ＲＯ透過水中に残存しているカチオン性不純物とアニオン性不純物の割合に応じて任意に調整することが可能であるが、１：１〜１：３が好ましい。上述のとおり、ＲＯ装置４を通過したＲＯ透過水中には、カチオン性不純物よりもアニオン性不純物の方が多く残存する。そこで、アニオン交換樹脂の破過頻度を低減するため、アニオン交換樹脂の量を多くしておく必要があるが、カチオン交換樹脂量との差を大きくしすぎると、ＲＯ透過水中のカチオン性不純物がカチオン交換樹脂と反応せず、イオン交換水中にそのままカチオン性不純物が漏出する可能性が高くなる。

なお、イオン交換装置は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混床式に限られず、カチオン交換樹脂が充填されたカチオン交換塔と、その後段に配置されてアニオン交換樹脂が充填されたアニオン交換塔との組み合わせであっても良い。この場合は、アニオン交換塔の後段にアニオンポリッシャー６が配置される。

（アニオンポリッシャー６）
アニオンポリッシャー６は、イオン交換水中に漏出したアニオン性不純物を除去して処理水を生成する装置である。

アニオンポリッシャー６の内部には、アニオン交換樹脂Ａ２が充填されている。このアニオン交換樹脂Ａ２は、イオン交換水中のアニオン性不純物を吸着して除去し、その代わりにアニオン交換樹脂Ａ２に予め吸着されている水酸化物イオンをイオン交換水中に溶出するものである。そして、アニオンポリッシャー６におけるアニオン性不純物の除去性能は、イオン交換装置５におけるアニオン性不純物の除去性能よりも高く設定されている。なお、アニオンポリッシャー６に充填されるアニオン交換樹脂Ａ２は、イオン交換装置５に充填されるアニオン交換樹脂Ａ１と同種のものであっても、異種のものであっても良い。

（導電率センサー８）
導電率センサー８は、イオン交換水の導電率を測定するものである。この導電率センサー８はイオン交換水の導電率が測定できるよう、例えば、イオン交換装置５とアニオンポリッシャー６とを接続する配管に設置される。なお、導電率センサー８の種類は特に限定されず、電極法によるものでも、電磁誘導法によるものであっても良く、市販の導電率計を使用することができる。

（制御装置）
制御装置は、上記で説明した各装置や、導電率センサー８、ポンプ、弁、圧力計、流量計等に接続しており、導電率センサー８、圧力計、流量計から得られる数値を利用して弁、ポンプ、各装置の動作を制御する。また、制御装置は操作部を備えており、操作部には、純水製造システム１を制御するための各種のスイッチ（開始スイッチや停止スイッチ等）が配置されている。

以上のように構成されている純水製造システム１について、次に、純水の製造方法を説明する。この純水製造システム１は、作業者が操作部の開始スイッチをオンにすると開始される。そして、図２に示すような前処理工程、膜分離工程、イオン交換工程、アニオン交換工程が順に行われる。以下に、各工程について説明する。

（前処理工程）
原水タンク２から送られた水道水や工業用水等は、前処理装置３で原水中の懸濁物質や有機物等が除去されて前処理水となる。前処理水は、ＲＯ装置４に送られる。

（膜分離工程）
ＲＯ装置４に送られた前処理水は、ＲＯ膜４１でろ過されて前処理水中の不純物が除去される。その結果、前処理水はＲＯ透過水とＲＯ濃縮水とに分離され、ＲＯ透過水はイオン交換装置５に送られる。一方、ＲＯ濃縮水は、原水タンク２に送られて前処理装置３から再度処理されるか、または外部に排出される。

（イオン交換工程）
イオン交換装置５に送られたＲＯ透過水は、イオン交換装置５内にあるカチオン交換樹脂Ｋとアニオン交換樹脂Ａ１により、ＲＯ透過水中に残存しているカチオン性不純物とアニオン性不純物が除去されてイオン交換水となる。このイオン交換水は、アニオンポリッシャー６に送られる。

（アニオン交換工程）
アニオンポリッシャー６に送られたイオン交換水は、イオン交換装置５内のアニオン交換樹脂Ａ１が破過するまでは、その中にはアニオン性不純物は漏出していないので、アニオン性不純物の除去処理は行われずにそのまま処理水となる。この処理水は、回収タンク７に溜められ、純水として使用される。

以上のようにして純水製造システム１は、原水から純水を製造する。一方、導電率センサー８は、イオン交換水の導電率を測定している。そして、イオン交換装置５内のアニオン交換樹脂Ａ１が破過してイオン交換水中にアニオン性不純物が漏出すると、イオン交換水の導電率が上昇する。制御装置は、導電率センサー８から得られる導電率の測定値に基づき、純水製造システム１の運転を制御するための制御処理を行う。以下に、この制御処理について詳しく説明する。

まず、アニオン性不純物の漏出について説明する。周知のようにイオン交換装置５内のアニオン交換樹脂Ａ１に対するアニオン性不純物の吸着選択性は、ＳＯ_４ ^２−＞Ｃｌ⁻＞ＨＣＯ_３ ⁻＞ＳｉＯ_２ ⁻（シリカ）である。したがって、イオン交換装置５内のアニオン性不純物の吸着帯は、図３の（ａ）に示すようになる。これらのアニオン性不純物の吸着帯は、処理時間が経つにつれて下方に広がっていく。そして、アニオン交換樹脂Ａ１に予め吸着されている水酸化物イオン（ＯＨ⁻）が全て溶出されるとアニオン交換樹脂Ａ１が破過し、吸着帯は図３の（ｂ）に示すようになる。

さらに、ＲＯ透過水がイオン交換装置５内に入ると吸着帯は下方に広がっていき、最下層にあるシリカは、イオン交換水中に漏出することになる。このシリカは弱電解質のため導電率として検出できないため、イオン交換水中に漏出しても、導電率でそれを検知することができない。一方、図３の（ｃ）に示すように、シリカの次には炭酸イオン（ＨＣＯ_３ ⁻）がイオン交換水中に漏出し、これによって導電率が上昇する。つまり、導電率が上昇したときには、シリカが既にイオン交換水中に漏出していることになる。

そこで、制御装置は、導電率センサー８から得られるイオン交換水の導電率が予め定められた設定値に達したときに導電率が上昇したと判断し、純水製造システム１を自動停止させるか、または手動停止させるための制御処理を行う。手動停止の場合には、純水製造システム１に警報機（サイレン、ブザー等）のような通知手段を設置して、制御装置は、導電率が設定値に達したときに作業者に導電率が上昇したことを知らせて停止スイッチを押すように促すことが挙げられる。このようにして純水製造システム１が停止したら、作業者は、イオン交換装置５の再生処理とアニオンポリッシャー６の交換処理を行う。

ここで、「予め定められた設定値」は１μＳ／ｃｍ以上で設定することが好ましく、さらには３μＳ／ｃｍ以下で設定することが好ましい。この１μＳ／ｃｍという設定値は、ＪＩＳＫ０５５７の用水・排水の試験に用いる水で規定されているＡ２〜Ａ４グレードにある水質の水に設定されるものであり、純水製造システムにおけるイオン交換樹脂の交換目安、言い換えると純水製造システムで得られる純水の目安となるものである。また、３μＳ／ｃｍという設定値は、後述する実施例に基づく値である。

そして、本実施の形態の純水製造システム１（純水製造方法）では、アニオンポリッシャー６側のアニオン性不純物の除去性能を高く設定している。これにより、イオン交換装置５内のアニオン交換樹脂Ａ１が破過してイオン交換水中にシリカを含むアニオン性不純物が漏出していてもそれを間接的に判断することが可能になり、イオン交換水の導電率が設定値になるまでの間、このアニオン性不純物をアニオンポリッシャー６で確実に除去することが可能になる。したがって、本実施の形態の純水製造システム１では、シリカ計より比較的安価で維持管理しやすい導電率センサー８を用いることで、処理水中へのシリカリークを容易に抑えることが可能になる。よって、本実施の形態の純水製造システム１は、シリカ計を用いずに処理水中へのシリカリークを低コストで抑えることができる。

また、本実施の形態の純水製造システム１は、手動停止の場合には、導電率の上昇または電気抵抗率の下降を知らせることで、作業者は、純水製造を停止することが可能になる。したがって、この場合でも、イオン交換水中へのアニオン性不純物の漏出が確実に抑えられるので、イオン交換水中に漏出したアニオン性不純物をアニオン交換側で確実に除去することが可能になり、処理水中へのシリカリークを確実に抑えることができる。

また、本実施の形態の純水製造システム１では、設定値を１μＳ／ｃｍ以上、３μＳ／ｃｍ以下という低い数値に設定することにより、イオン交換水中へのアニオン性不純物の漏出量が確実に抑えられるので、イオン交換水中に漏出したアニオン性不純物をアニオン交換側でより確実に除去することが可能になる。よって、本実施の形態の純水製造システム１では、処理水中へのシリカリークを確実に抑えることができる。

なお、設定値を１μＳ／ｃｍよりもさらに低い数値に設定することも可能である。この場合には、イオン交換水中へのアニオン性不純物の漏出量がさらに抑えられ、イオン交換水中に漏出したアニオン性不純物をアニオン交換側でより確実に除去することが可能になるので、処理水中へのシリカリークをより確実に抑えることができる。

また、イオン交換装置５のアニオン交換樹脂Ａ１が破過すると、イオン交換水の導電率が急激に上昇することから、上記の設定値を設定する他に、導電率センサー８によりイオン交換水の導電率を一定時間の間隔で測定し、前の導電率と比較して導電率が上昇した場合には、純水製造システム１の運転を停止させるための上記の制御処理をしても良い。

また、本実施の形態の純水製造システム１では、アニオンポリッシャー６のアニオン性不純物の除去性能をイオン交換装置５のアニオン性不純物の除去性能よりも高く設定したが、その設定方法としては、アニオンポリッシャー６内のアニオン交換樹脂Ａ２の体積をイオン交換装置５内のアニオン交換樹脂Ａ１の体積よりも大きく設定するのが好ましい。

また、その他の方法としては、アニオンポリッシャー６内のアニオン交換樹脂Ａ２に、イオン交換装置５内のアニオン交換樹脂Ａ１とは異なるアニオン性不純物の除去性能が高いアニオン交換樹脂を使用するのが好ましい。例えば、イオン交換装置５内のアニオン交換樹脂Ａ１にII型の強塩基性アニオン交換樹脂を使用し、アニオンポリッシャー６内のアニオン交換樹脂Ａ２にＩ型の強塩基性イオン交換樹脂を使用することが挙げられる。

ここで、強塩基性アニオン交換樹脂のＩ型・II型の違いについて説明しておく。４級アンモニウム基を持つ強塩基性アニオン交換樹脂の中で、トリメチルアンモニウム基を持つものをＩ型、ジメチルエタノールアンモニウム基を持つものをII型としており、II型よりもＩ型の方が塩基度は高く、それにより吸着力（選択性）が高くなる。したがって、アニオンポリッシャー６内のアニオン交換樹脂Ａ２にI型を使用することによって、II型を使用したイオン交換装置５内のアニオン交換樹脂Ａ１よりもシリカ除去性能、つまりアニオン性不純物の除去性能が高くなる。

このように、アニオンポリッシャー６内のアニオン交換樹脂Ａ２にアニオン性不純物の除去性能が高いものを使用するだけで、アニオンポリッシャー６側のアニオン性不純物の除去性能を容易に高く設定することが可能になる。よって、この場合の純水製造システムでは、処理水中へのシリカリークを低コストで抑えることができる。

また、アニオンポリッシャー６内のアニオン交換樹脂Ａ２の体積を大きくすることに加えて、このアニオン交換樹脂Ａ２にアニオン性不純物の除去性能が高いものを使用すれば、アニオンポリッシャー６側のアニオン性不純物の除去性能がさらに高まるので処理水中へシリカリークを確実に抑えることができる。また、その他には、アニオンポリッシャー６内のアニオン交換樹脂Ａ２の体積を大きくすることに加えて、イオン交換装置５内のアニオン交換樹脂Ａ１、アニオンポリッシャー６内のアニオン交換樹脂Ａ２の双方に同型の強塩基性アニオン交換樹脂を使用しても良い。

なお、本実施の形態の純水製造システム１では、カチオン交換樹脂Ｋの体積：アニオン交換樹脂Ａ１、Ａ２の合計の体積＝１：４．５〜１：６に設定することが好ましく、さらには１：５〜１：６に設定することがより好ましい。

カチオン交換樹脂Ｋとアニオン交換樹脂Ａ１、Ａ２の体積比が１：４．５よりも小さいと、イオン交換装置５のアニオン交換樹脂Ａ１の使用量が抑えられるのでイオン交換水中へのアニオン性不純物の漏出が頻繁になって停止回数が増加し、純水の製造効率を十分に上げることができないおそれがある。一方、カチオン交換樹脂Ｋとアニオン交換樹脂Ａ１、Ａ２の体積比が１：６よりも大きいと、アニオンポリッシャー６のアニオン交換樹脂Ａ２を無駄に使用するおそれがある。

よって、本実施の形態の純水製造システム１では、カチオン交換樹脂Ｋとアニオン交換樹脂Ａ１、Ａ２の体積比を１：４．５〜１：６に設定することにより、イオン交換装置５のアニオン交換樹脂Ａ１の使用量が必要以上に抑えられることがないので頻繁に停止することがなく、純水製造処理効率の低下を抑えることができる。また、アニオンポリッシャー６のアニオン交換樹脂Ａ２を無駄に使用することもないので、アニオン交換樹脂Ａ１、Ａ２を経済的に使用することができる。

このように、本実施の形態の純水製造システム１では、処理水中のシリカ濃度が確実に低減されるので、この処理水を純度の高い純水として使用することができる。また、処理水中のシリカ濃度が低減するので、この処理水を他の機器や装置の供給水として使用する場合には、供給管内にスケールが付着するのを防ぐことができる。そして、本実施の形態の純水製造システム１を、比較的価格が安い耐候性試験機や分析装置等の小流量の供給装置として使用する場合には、双方のコストバランスが良くなるので、コスト面の不安を抱えることがない。

また、本実施の形態の純水製造システム１では、イオン交換装置に混床式のものを使用したので、イオン交換に必要な設備の大型化が抑えられる。よって、本実施の形態の純水製造システム１は、システム１全体の設備の大型化を抑えることができる。

以上、本件発明にかかる実施の形態を例示したが、これらの実施の形態は本件発明の内容を限定するものではない。また、本件発明の請求項の範囲を逸脱しない範囲であれば、各種の変更等は可能である。

例えば、本実施の形態の純水製造システム１では、膜分離装置４に逆浸透膜４１を用いたが、必ずしも逆浸透膜に限定する必要はなく、逆浸透膜以外の脱塩機能を有する分離膜、例えばナノろ過膜（ＮＦ膜）を使用しても良い。

また、本実施の形態の純水製造システム１では、導電率センサー８を用いてイオン交換水の導電率を測定して、その測定結果に基づいて運転を停止する制御処理を行ったが、電気抵抗率センサーを用いてイオン交換水の電気抵抗率を測定して、その測定結果に基づいて上記の制御処理を行っても良い。なお、電気抵抗率センサーの種類は特に限定されず、市販の電気抵抗率計でイオン交換水の電気抵抗率を測定しても良い。

この場合でも、シリカは弱電解質のため、電気抵抗率として検出できず、イオン交換水中に漏出しても電気抵抗率でそれを検知することができない。したがって、シリカの次の炭酸イオン（ＨＣＯ_３ ⁻）がイオン交換水中に漏出したときに電気抵抗率が下降する。つまり、電気抵抗率が下降したときに、シリカが既にイオン交換水中に漏出していることになる。したがって、この場合の制御装置は、電気抵抗率センサーから得られるイオン交換水中の電気抵抗率が下降したと判断したときに上記の制御処理を行う。

そして、電気抵抗率センサーを用いる純水製造システムの場合でも、アニオンポリッシャー６側のアニオン性不純物の除去性能は高く設定されている。このため、イオン交換水中にシリカを含むアニオン性不純物が漏出していても、このアニオン性不純物をアニオンポリッシャー６で除去することが可能になる。したがって、純水製造システムに、シリカ計より比較的安価で維持管理しやすい電気抵抗率センサーを用いても、処理水中へのシリカリークを容易に抑えることが可能になるので、処理水中へのシリカリークを低コストで抑えることができる。

また、電気抵抗率を使用する場合に、導電率の場合に設定したような純水の目安になる設定値を予め設定しておき、この設定値に達したときに電気抵抗率が下降したと判断して上記の制御処理を行うようにしても良い。この電気抵抗率の具体的な設定値は、１ＭΩｃｍ以下で設定することが好ましく、さらには３３３ｋΩｃｍ以上で設定することが好ましい。なお、電気抵抗率の１ＭΩｃｍ以下は、導電率の１μＳ／ｃｍ以上に対応し、電気抵抗率の３３３ｋΩｃｍ以上は、導電率の３μＳ／ｃｍ以下に対応している。

このように、設定値を１ＭΩｃｍ以下、３３３ｋΩｃｍ以上という高い数値に設定することにより、イオン交換水中へのアニオン性不純物の漏出量が確実に抑えられるので、イオン交換水中に漏出したアニオン性不純物をアニオン交換側で確実に除去することが可能になる。よって、この場合には、処理水中へのシリカリークを確実に抑えることができる。

なお、設定値を１ＭΩｃｍよりもさらに高い数値に設定することも可能である。この場合には、イオン交換水中へのアニオン性不純物の漏出量がさらに抑えられ、イオン交換水中に漏出したアニオン性不純物をアニオン交換側でより確実に除去することが可能になり、処理水中へのシリカリークをより確実に抑えることができる。

また、上記の設定値を設定する他に、電気抵抗率センサーによりイオン交換水の電気抵抗率を一定時間の間隔で測定し、前の電気抵抗率と比較して電気抵抗率が下降した場合に上記の制御処理を行っても良い。

以下、実施例および比較例を示して本件発明を具体的に説明する。なお、ここで説明する実施例は、単に例示であって、本件発明を限定するものではない。

実施例１では、図１の純水製造システムにおいて、イオン交換装置のカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の体積比を１：２とし、表１に示すように、システム全体のイオン交換樹脂の体積比（カチオン交換樹脂：アニオン交換樹脂）を１：５、システム全体のアニオン交換樹脂の体積比（イオン交換装置：アニオンポリッシャー）を２：３として原水を処理した。そして、導電率センサーを用いてイオン交換装置の出口のイオン交換水の導電率を測定し、シリカ計を用いてアニオンポリッシャーの出口の処理水のシリカ濃度を測定した。実施例１にかかるその他のデータを下記に示す。

逆浸透膜：Ｈｙｄｒａｎａｕｔｉｃｓ製のＥＳＰＡ２
アニオン交換樹脂：アンバーライトＩＲＡ−４０２ＢＬ（ロームアンドハース製のＩ型の強塩基性アニオン交換樹脂）
通水量：イオン交換塔において通水速度（ＳＶ）＝３０ｈ^−１になるように調整
ＲＯ透過水の水質：表２参照

なお、イオン交換樹脂の体積は、イオン交換樹脂の見かけの密度（ｇ／Ｌ）から重量測定によりした。

また、実施例２、実施例３、比較例１、比較例２では、アニオンポリッシャー側のアニオン交換樹脂の体積を変えた以外は実施例１と同じ処理を行った。表１に、システム全体のイオン交換樹脂の体積比、システム全体のアニオン交換樹脂の体積比をそれぞれ示す。

＜実施例と比較例の比較＞
図４と表１に、実施例と比較例の結果を示す。実施例１〜実施例３では、イオン交換水の導電率が１μＳ／ｃｍのときには、処理水中へのシリカリークが抑えられている。一方、比較例１と比較例２では、イオン交換水の導電率が１μＳ／ｃｍのときには、処理水中へのシリカリークが発生していることがわかる。

１ 純水製造システム
４ 膜分離装置
５ イオン交換装置
６ アニオンポリッシャー（アニオン交換装置）
８ 導電率センサー
Ａ１ イオン交換装置に使用されるアニオン交換樹脂
Ａ２ アニオンポリッシャーに使用されるアニオン交換樹脂
Ｋ カチオン交換樹脂

Claims (14)

1. 脱塩機能を有する膜分離装置と、この膜分離装置の後段に配置されてカチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂が使用されるイオン交換装置と、このイオン交換装置の後段に配置されてアニオン交換樹脂が使用されるアニオン交換装置と、前記イオン交換装置により生成されるイオン交換水の導電率または電気抵抗率を測定する測定センサーとを備えた純水製造システムであって、
   前記アニオン交換装置におけるアニオン性不純物の除去性能を、前記イオン交換装置におけるアニオン性不純物の除去性能よりも高く設定し、
   前記測定センサーによる前記導電率または前記電気抵抗率の測定結果に基づき、前記導電率が上昇していると判断したときに、または、前記電気抵抗率が下降していると判断したときに、前記純水製造システムの運転を停止させるための制御処理を行う制御手段を備えたことを特徴とする純水製造システム。
2. 請求項１に記載の純水製造システムにおいて、
   前記アニオン交換装置に使用されるアニオン交換樹脂の体積を、前記イオン交換装置に使用されるアニオン交換樹脂の体積よりも大きく設定することにより、前記アニオン交換装置におけるアニオン性不純物の除去性能を、前記イオン交換装置におけるアニオン性不純物の除去性能よりも高く設定したことを特徴とする純水製造システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の純水製造システムにおいて、
   前記カチオン交換樹脂の体積：前記アニオン交換樹脂の合計体積＝１：４．５〜１：６に設定したことを特徴とする純水製造システム。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の純水製造システムにおいて、
   前記制御処理は、通知手段を用いて前記導電率の上昇または前記電気抵抗率の下降を知らせることを特徴とする純水製造システム。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の純水製造システムにおいて、
   前記制御手段は、前記導電率または前記電気抵抗率が、純水の目安として予め定められた設定値に達したときに、前記導電率が上昇または前記電気抵抗率が下降したと判断することを特徴とする純水製造システム。
6. 請求項５に記載の純水製造システムにおいて、
   前記設定値を、前記導電率の場合は１μＳ／ｃｍ以上、前記電気抵抗率の場合は１ＭΩｃｍ以下にしたことを特徴とする純水製造システム。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の純水製造システムにおいて、
   前記イオン交換装置は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂が混合充填された混床式イオン交換装置であることを特徴とする純水製造システム。
8. 脱塩処理を行う膜分離工程と、この膜分離工程の後段に配置されてカチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂が使用されるイオン交換工程と、このイオン交換工程の後段に配置されてアニオン交換樹脂が使用されるアニオン交換工程とを備えた純水製造方法であって、
   前記アニオン交換工程におけるアニオン性不純物の除去性能を、前記イオン交換工程におけるアニオン性不純物の除去性能よりも高く設定し、
   前記イオン交換工程により生成されるイオン交換水の導電率または電気抵抗率を測定し、その測定結果に基づき、前記導電率が上昇していると判断したときに、または、前記電気抵抗率が下降していると判断したときに、純水製造の処理を停止させるための制御処理を行うことを特徴とする純水製造方法。
9. 請求項８に記載の純水製造方法において、
   前記アニオン交換工程に使用されるアニオン交換樹脂の体積を、前記イオン交換工程に使用されるアニオン交換樹脂の体積よりも大きく設定することにより、前記アニオン交換工程におけるアニオン性不純物の除去性能を、前記イオン交換工程におけるアニオン性不純物の除去性能よりも高く設定したことを特徴とする純水製造方法。
10. 請求項８または請求項９に記載の純水製造方法において、
    前記カチオン交換樹脂の体積：前記アニオン交換樹脂の合計体積＝１：４．５〜１：６に設定したことを特徴とする純水製造方法。
11. 請求項８〜請求項１０のいずれか１項に記載の純水製造方法において、
    前記制御処理は、通知手段を用いて前記導電率の上昇または前記電気抵抗率の下降を知らせることを特徴とする純水製造方法。
12. 請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載の純水製造方法において、
    前記導電率または前記電気抵抗率が、純水の目安として予め定められた設定値に達したときに、前記導電率が上昇または前記電気抵抗率が下降したと判断することを特徴とする純水製造方法。
13. 請求項１２に記載の純水製造方法において、
    前記設定値を、前記導電率の場合は１μＳ／ｃｍ以上、前記電気抵抗率の場合は１ＭΩｃｍ以下にしたことを特徴とする純水製造方法。
14. 請求項８〜請求項１３のいずれか１項に記載の純水製造方法において、
    前記イオン交換工程では、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を混合したものを使用することを特徴とする純水製造方法。

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