JP5962135B2

JP5962135B2 - 超純水製造装置

Info

Publication number: JP5962135B2
Application number: JP2012077257A
Authority: JP
Inventors: 直樹松渓; 石塚　諭; 諭石塚
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2032-03-29
Also published as: JP2013202587A

Description

本発明は超純水製造装置に係り、特に二次純水製造装置からの超純水をユースポイントへ供給し、ユースポイントで生じる排水を処理して再利用する超純水製造装置に関する。

半導体洗浄用水として用いられている超純水は、前処理システム、一次純水製造装置、二次純水製造装置（サブシステムと称されることも多い。）から構成される超純水製造装置で原水（工業用水、市水、井水等）を処理することにより製造される（特許文献１）。また、超純水を使用したユースポイントで生じる排水を処理して一次純水製造装置に送水することも行われている（特許文献２）。例えば、液晶パネル製造工程においては、ＤＭＳＯ、ＭＥＡ、ＴＭＡＨ、ＩＰＡ等が剥離液や現像液として用いられており、製造工程からの排水中には、これらの物質が含まれているので、生物処理、ＲＯなどの処理工程を経て、脱塩水槽に戻される。

図２は、このようにユースポイントからの排水を再利用する超純水製造装置の一例を示すものであり、工水（工業用水）などの原水をまず前処理システムの凝集濾過装置１に供給し、原水中の懸濁物質やコロイド物質の除去を行う。また、この過程では高分子系有機物、疎水性有機物などの除去も可能である。

凝集濾過処理された水は脱炭酸塔２で脱炭酸された後、第１逆浸透膜処理装置（ＲＯ装置）３、脱塩水槽４、第２ＲＯ装置５、イオン交換装置（混床式又は４床５塔式など）６を備える一次純水製造装置で処理され、原水中のイオンや有機成分の除去を行う。ＲＯ装置３，５では、塩類を除去すると共に、イオン性、コロイド性のＴＯＣを除去する。イオン交換装置６では、塩類を除去すると共にイオン交換樹脂によって吸着又はイオン交換されるＴＯＣ成分の除去を行う。なお、イオン交換装置６の後段に脱気装置を設置し、無機系炭素（ＩＣ）、溶存酸素の除去を行うこともある。

一次純水製造装置で製造された一次純水は、一次純水槽（サブタンクと称されることもある）７を経て、二次純水製造装置（サブシステム）を構成する低圧紫外線酸化装置（ＵＶ装置）８、脱気装置９、イオン交換装置１０及び限外濾過（ＵＦ）装置１１で処理される。低圧紫外線酸化装置８では、低圧紫外線ランプより出される１８５ｎｍの紫外線によりＴＯＣを有機酸、さらにはＣＯ_２まで分解する。分解により生成した有機物及びＣＯ_２は後段の脱気装置９及びイオン交換装置１０で除去される。限外濾過装置１１では、微粒子が除去され、イオン交換樹脂からの流出粒子も除去される。

この二次純水製造装置で製造された超純水はユースポイント１２に送られ、未使用の超純水は返送配管（図示略）を介して一次純水槽７へ返送される。

ユースポイント１２で半導体洗浄などに使用されて生じた排水は、配管１３を介して排水処理設備の排水受槽１４に導入され、次いで生物処理槽１５でＴＯＣ（有機物）成分を生物分解処理し、凝集加圧浮上及び濾過装置１６で懸濁物質やコロイド物質を除去した後、回収水槽１７に導入する。次いで、活性炭塔１８にて残留有機物を吸着除去した後、ＲＯ装置１９で脱塩処理及びイオン性、コロイド性のＴＯＣ成分を除去する。このＲＯ処理水が配管２０を介して脱塩水槽４に送水される。

特開２０１０−１２３８９７特開平７−３２８６９３

上記従来の超純水製造装置においては、ユースポイントからの排水の水質を考慮することなくユースポイントからの排水を排水処理設備にて処理している。

ユースポイントからの排水は、水質が変動し、低濃度の場合もある。このようなときにもユースポイントからの排水を排水処理設備で処理してから一次純水装置に返送することは、無駄に排水を処理することになる。

本発明は、ユースポイントからの排水の水質に応じてユースポイントからの排水の返送先を切り替え、超純水製造コストを低減することができる超純水製造装置を提供することを目的とする。

本発明の超純水製造装置は、一次純水製造装置と、該一次純水製造装置から一次純水槽を経て送られた一次純水を処理して超純水を製造する二次純水製造装置と、該二次純水製造装置からの超純水をユースポイントに供給する手段と、該ユースポイントで未使用の超純水を該一次純水槽に返送する手段と、該ユースポイントからの排水を処理する排水処理手段とを有する超純水製造装置において、該排水処理手段の処理水を一次純水製造装置に送水する第１送水手段と、該ユースポイントからの排水を二次純水製造装置に送水する第２送水手段と、該ユースポイントからの排水を前記排水処理手段の最上流部に送水する第３送水手段と、該ユースポイントからの排水を前記排水処理手段の途中部に送水する第４送水手段と、該ユースポイントからの排水を一次純水製造装置に送水する第５送水手段と、第１ないし第５の送水手段のうち作動させるものを選択する選択手段とを備えたことを特徴とするものである。

本発明では、前記一次純水製造装置は、少なくとも、順次に通水される第１逆浸透膜処理装置、脱塩水槽及び第２逆浸透膜処理装置を備えており、前記第１送水手段及び第５送水手段は該脱塩水槽に送水することが好ましい。

前記第２送水手段は前記二次純水製造装置の最上流部に送水することが好ましい。

本発明の一態様では、前記選択手段は、ユースポイントの稼動形態に応じて送水手段を選択する。

本発明の別の一態様では、前記選択手段は、ユースポイントからの排水の水質に応じて送水手段を選択する。

本発明の超純水製造装置は、ユースポイントからの排水を一次純水製造装置、二次純水製造装置、排水処理手段の最上流部及び排水処理手段の途中部のいずれにも送水することができる。そのため、ユースポイントからの排水の水質に応じて、該排水の送水先を選択することができる。

この送水先の選択は、ユースポイント排水の水質の分析結果に応じて行われてもよい。

なお、通常はユースポイントの稼動形態に応じてユースポイント排水の水質が変動する。そのため、ユースポイント排水の水質分析結果ではなく、このユースポイントの稼動形態に応じて該排水の送水先を選択するようにしてもよい。このようにすれば、水質分析を行うことなく、送水先を選択することができる。

実施の形態に係る超純水製造装置の系統図である。従来例に係る超純水製造装置の系統図である。

本発明の超純水製造装置は、一次純水製造装置、二次純水製造装置、ユースポイント排水の処理手段及びユースポイント排水の送水先の選択手段を有する。

この一次純水製造装置の前段には、通常の場合、前処理装置が設けられる。前処理装置では、原水の濾過、凝集沈殿、精密濾過膜などによる前処理が施され、主に懸濁物質が除去される。この前処理によって通常、水中の微粒子数は１０^３個／ｍＬ以下となる。

一次純水製造装置は、逆浸透（ＲＯ）膜分離装置、脱気装置、再生型イオン交換装置（混床式又は４床５塔式など）、電気脱イオン装置、紫外線（ＵＶ）照射酸化装置等の酸化装置などを備え、前処理水中の大半の電解質、微粒子、生菌等の除去を行うものである。一次純水製造装置は、例えば、熱交換器、２基以上のＲＯ装置、混床式イオン交換装置、及び脱気装置で構成される。

本発明では、２基以上のＲＯ装置の間に脱塩水槽を設け、ユースポイントで生じる排水又はその処理水を該脱塩水槽に受け入れることが好ましい。

二次純水製造装置は、給水ポンプ、冷却用熱交換器、低圧紫外線酸化装置又は殺菌装置といった紫外線照射装置、非再生型混床式イオン交換装置あるいは電気脱イオン装置、限外濾過（ＵＦ）膜分離装置又は精密濾過（ＭＦ）膜分離装置等の膜濾過装置で構成されるが、更に膜脱気装置、ＲＯ膜分離装置、電気脱イオン装置等の脱塩装置が設けられている場合もある。二次純水製造装置では、低圧紫外線酸化装置を適用し、その後段に混床式イオン交換装置を設け、これによって水中のＴＯＣを紫外線により酸化分解し、酸化分解生成物をイオン交換によって除去する。

なお、二次純水の後段に三次純水装置を設けてもよい。この三次純水製造装置は、二次純水製造装置と同様の構成を備えるものであり、更に高純度の超純水を製造するものである。

以下、図１を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は実施の形態に係る超純水製造装置を示す系統図である。

この実施の形態では、図２の場合と同じく、原水は凝集濾過装置１、脱炭酸塔２、第１ＲＯ装置３、脱塩水槽４、第２ＲＯ装置５、イオン交換装置６、一次純水槽７、ＵＶ装置８、脱気装置９、イオン交換装置１０及びＵＦ装置１１で処理されて超純水が製造される。この超純水がユースポイント１２に供給され、未使用の超純水は一次純水槽７に返送される。ユースポイント１２では、液晶などの電子部品製造工程における洗浄に超純水が使用され、洗浄排水が生じる。この排水は排水受槽１４、生物処理槽１５、凝集、加圧浮上、濾過装置１６、回収水槽１７、活性炭塔１８及びＲＯ装置１９で処理され、配管２０を介して脱塩水槽４へ送水可能とされている。

この実施の形態では、ユースポイント１２からの排水をそのまま脱塩水槽４に送水する配管２１、回収水槽１７に送水する配管２２、及び一次純水槽７に送水する配管２３が設けられている。ユースポイント１２には、洗浄排水の水質に応じて、又はユースポイント１２の稼動形態に応じていずれの配管１３，２０〜２２に排水を流すかを切り替えるためのバルブ又はポンプ等の流路選択手段（図示略）が設けられている。

図１の超純水製造装置のその他の構成は図２と同一であり、同一符号は同一部分を示している。

このように構成された超純水製造装置においては、ユースポイント１２からの排水の水質をＴＯＣ計などによって測定し、その結果に応じて、又はユースポイント１２の稼動形態に応じて、排水の送水先を選択することにより、排水処理設備を無駄に稼動させることが防止される。即ち、ユースポイント１２からの排水の水質に応じて、排水の回収先を振り分けることにより、効率的な処理ができ、且つ超純水水質を維持することができる。例えば生物処理槽１５での処理を省略することにより、曝気動力及び生物処理水中濁質除去のための無機凝集剤を削減できる。ＲＯ装置５，１９の処理を省略すると、動力費が大きいＲＯ原水ポンプ動力費を削減できる。イオン交換樹脂装置１０による処理を省略すると、再生薬品代、再生排水処理費を削減できる。

排水の水質（ＴＯＣ濃度）に応じて送水先を選択する一例を挙げると次の通りである。
(i) ＴＯＣ濃度２００ｐｐｂ以上：排水受槽１４へ送水。
(ii) ＴＯＣ濃度１００〜２００ｐｐｂ：回収水槽１７へ送水。
(iii) ＴＯＣ濃度５０〜１００ｐｐｂ：脱塩水槽４へ送水。
(iv) ＴＯＣ濃度５０ｐｐｂ以下：一次純水槽７へ送水。

この送水先選択のために排水性状監視用ＴＯＣ計を設置し、測定されたＴＯＣ値に基づいて排水送水先を自動的に切り替えるのが好ましい。ただし集中メンテナンス、生産調整のように、排水濃度が低くなる期間がある程度予測される場合は、１日１回以上（好ましくは朝・昼・夜の３回）の排水採取及び分析によって、手動で送水先を切り替えるようにしてもよい。

超純水がユースポイントにおいて液晶などの電子部品洗浄に使用される場合、ユースポイントの稼動形態によって排水の水質が定まることが多い。即ち、通常の稼動形態であれば上記(i)のように排水はＴＯＣ濃度が高いものとなる。また、集中メンテナンス、生産調製などでユースポイントでの洗浄を停止する場合、停止期間後に早急に再立ち上げが行えるように維持するためには、超純水の通水は継続しておき、スライム繁殖を防いでおくようにするので、この停止期間には(ii)〜(iv)のように低ＴＯＣ濃度の排水が発生する。

ユースポイントでの洗浄停止直後には、上記(ii)のようにやや低ＴＯＣ濃度の排水が生じ、その後には(iii)のようにさらにＴＯＣ濃度の低い排水が生じ、その後、(iv)のように極低濃度ＴＯＣの排水となる。そこで、ユースポイントが通常稼動状態にあるときには(i)のように排水受槽１４に送水し、稼動停止後所定期間第１期は(ii)のように回収水槽１７に送水し、さらにその後の所定期間（第２期）は(iii)のように脱塩水槽４へ送水し、その後の極低ＴＯＣ濃度期間（第３期）は(iv)のように一次純水槽７へ送水するようにしてもよい。

上記の稼動停止後の第１期は、例えば稼動停止後１〜２日程度とされ、第２期は、第１期後１〜２日程度とされ、第３期は、第２期後１〜１４日程度とされる。その後は第４期とされ、(iv)のようにユースポイント排水を一次純水槽７に送水する。

１２ユースポイント
１３，２１，２２，２３排水送水用配管

Claims

一次純水製造装置と、該一次純水製造装置から一次純水槽を経て送られた一次純水を処理して超純水を製造する二次純水製造装置と、該二次純水製造装置からの超純水をユースポイントに供給する手段と、
該ユースポイントで未使用の超純水を該一次純水槽に返送する手段と、
該ユースポイントからの排水を処理する排水処理手段とを有する超純水製造装置において、
該排水処理手段の処理水を一次純水製造装置に送水する第１送水手段と、
該ユースポイントからの排水を二次純水製造装置に送水する第２送水手段と、
該ユースポイントからの排水を前記排水処理手段の最上流部に送水する第３送水手段と、
該ユースポイントからの排水を前記排水処理手段の途中部に送水する第４送水手段と、
該ユースポイントからの排水を一次純水製造装置に送水する第５送水手段と、
第１ないし第５の送水手段のうち作動させるものを選択する選択手段とを備えたことを特徴とする超純水製造装置。
請求項１において、前記一次純水製造装置は、少なくとも、順次に通水される第１逆浸透膜処理装置、脱塩水槽及び第２逆浸透膜処理装置を備えており、前記第１送水手段及び第５送水手段は該脱塩水槽に送水することを特徴とする超純水製造装置。
請求項１又は２において、前記第２送水手段は前記二次純水製造装置の最上流部に送水することを特徴とする超純水製造装置。
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記選択手段は、ユースポイントの稼動形態に応じて送水手段を選択することを特徴とする超純水製造装置。
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記選択手段は、ユースポイントからの排水の水質に応じて送水手段を選択することを特徴とする超純水製造装置。