JP6158681B2 - Deionized water production system and operation method thereof - Google Patents
Deionized water production system and operation method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP6158681B2 JP6158681B2 JP2013222266A JP2013222266A JP6158681B2 JP 6158681 B2 JP6158681 B2 JP 6158681B2 JP 2013222266 A JP2013222266 A JP 2013222266A JP 2013222266 A JP2013222266 A JP 2013222266A JP 6158681 B2 JP6158681 B2 JP 6158681B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reverse osmosis
- osmosis membrane
- deionized water
- water production
- cathode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 351
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 title claims description 168
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 title claims description 168
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 162
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 188
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims description 173
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 74
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 69
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 57
- 238000011033 desalting Methods 0.000 claims description 40
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 claims description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 42
- 238000009296 electrodeionization Methods 0.000 description 15
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 description 13
- 238000005115 demineralization Methods 0.000 description 13
- 230000002328 demineralizing effect Effects 0.000 description 13
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 9
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 9
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 8
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 8
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 5
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 4
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 208000018459 dissociative disease Diseases 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Description
本発明は、電気式脱イオン水製造装置(EDI(Electro Deionization)装置)を用いた脱イオン水製造システムに関し、特に、運転を停止したのちに再開する際の立ち上げ時間を短縮した脱イオン水製造システムの運転方法と、そのような運転方法に適した脱イオン水製造システムとに関する。 The present invention relates to a deionized water production system using an electric deionized water production apparatus (EDI (Electro Deionization) apparatus), and in particular, deionized water with reduced start-up time when restarting after stopping operation. The present invention relates to a method for operating a production system and a deionized water production system suitable for such a method.
イオン交換樹脂などのイオン交換体に被処理水を通水させてイオン交換反応により脱イオンを行う脱イオン水製造装置が知られているが、このような装置は、イオン交換体のイオン交換基が飽和した場合に酸やアルカリなどの薬剤によってイオン交換体の再生を行う再生処理を行う必要があるので、連続運転を行えず、薬剤補充の手間もかかる、という課題を有する。そこで近年、これらの課題を解決するものとして、薬剤による再生が不要な電気式脱イオン水製造装置が開発され、実用化されている。 There is known a deionized water production apparatus in which water to be treated is passed through an ion exchanger such as an ion exchange resin and deionized by an ion exchange reaction. Such an apparatus is an ion exchange group of the ion exchanger. When the saturates, it is necessary to regenerate the ion exchanger with a chemical such as acid or alkali, so that there is a problem that the continuous operation cannot be performed and it takes time to replenish the chemical. Therefore, in recent years, as a solution to these problems, an electric deionized water production apparatus that does not require regeneration with a drug has been developed and put into practical use.
電気式脱イオン水製造装置では、カチオン(陽イオン)のみを透過させるカチオン交換膜とアニオン(陰イオン)のみを透過させるアニオン交換膜との間にイオン交換体(アニオン交換体及び/またはカチオン交換体)を充填して脱塩室を構成し、カチオン交換膜及びアニオン交換膜の外側に濃縮室を配置し、脱塩室とその両側の濃縮室とからなるものを基本構成としてこれを陽極と陰極との間に配置している。このとき、脱塩室から見て、脱塩室と陽極との間にアニオン交換膜が配置され、脱塩室と陰極との間にカチオン交換膜が配置される。陽極と陰極との間に直流電圧を印加した状態で脱塩室に被処理水を通水すると、被処理水中のイオン成分は脱塩室内のイオン交換体に捕捉される。同時に、イオン交換膜とイオン交換体との界面あるいはイオン交換体とイオン交換体との界面において生じる電位差により水の解離反応が進行して水素イオン(H+)と水酸化物イオン(OH-)が生成し、この生成した水素イオンと水酸化物イオンとによって、先に捕捉されていたイオン成分がイオン交換されてイオン交換体から遊離する。遊離したイオン成分のうちカチオンは、直流電流によって駆動されてイオン交換体内を移動し、さらにカチオン交換膜を通過して陰極側の濃縮室に移動する。同様に、遊離したイオン成分のうちアニオンは、直流電流によって駆動されてイオン交換体内を移動し、さらにアニオン交換膜を通過して陽極側の濃縮室に移動する。これらの結果、脱塩室に供給された被処理水中のイオン成分は濃縮室に移行して脱塩室から処理水として脱イオン水が得られることとなり、同時に、脱塩室のイオン交換体も再生されることになる。濃縮室にはイオン成分が濃縮することとなるが、濃縮室に水を流すことによって、イオン成分を装置外に排出することができる。 In an electric deionized water production apparatus, an ion exchanger (anion exchanger and / or cation exchange) is provided between a cation exchange membrane that allows only cations (cations) to pass therethrough and an anion exchange membrane that allows only anions (anions) to pass through. Body) to form a desalting chamber, a concentration chamber is arranged outside the cation exchange membrane and anion exchange membrane, and a basic configuration consisting of a desalination chamber and concentration chambers on both sides thereof is used as an anode. It arrange | positions between cathodes. At this time, as viewed from the desalting chamber, an anion exchange membrane is disposed between the desalting chamber and the anode, and a cation exchange membrane is disposed between the desalting chamber and the cathode. When water to be treated is passed through the desalting chamber in a state where a DC voltage is applied between the anode and the cathode, ion components in the water to be treated are captured by the ion exchanger in the desalting chamber. At the same time, the dissociation reaction of water proceeds due to the potential difference generated at the interface between the ion exchange membrane and the ion exchanger or the interface between the ion exchanger and the ion exchanger, and hydrogen ions (H + ) and hydroxide ions (OH − ). The ion component previously captured is ion-exchanged and released from the ion exchanger by the generated hydrogen ions and hydroxide ions. Of the liberated ionic components, the cations are driven by a direct current to move in the ion exchanger, and further pass through the cation exchange membrane and move to the concentration chamber on the cathode side. Similarly, of the released ionic component, the anion is driven by a direct current and moves in the ion exchanger, and further passes through the anion exchange membrane and moves to the concentration chamber on the anode side. As a result, the ion components in the for-treatment water supplied to the desalting chamber are transferred to the concentration chamber, and deionized water is obtained from the desalting chamber as treated water. At the same time, the ion exchanger in the desalting chamber Will be played. Although the ionic component is concentrated in the concentration chamber, the ionic component can be discharged out of the apparatus by flowing water through the concentration chamber.
上記では、[濃縮室(C)|アニオン交換膜(AEM)|脱塩室(D)|カチオン交換膜(CEM)|濃縮室(C)]からなる基本構成(すなわちセル)が陽極と陰極との間に配置されているものとしたが、電極間にこのようなセルを複数個並置し、電気的には複数個のセルが一端を陽極とし他端を陰極として直列接続されるようにして処理能力の増大を図ることも可能である。この場合、隣接するセル間で隣り合う濃縮室を共有することができるから、電気式脱イオン水製造装置の構成としては、[陽極|C|AEM|D|CEM|C|AEM|D|CEM|C|AEM|D|CEM|…|C|陰極]の構成となる。このように1または複数のセルが配置されたものをEDIスタックと呼ぶ。EDIスタックの一端には陽極が配置され、他端には陰極が配置される。 In the above, the basic structure (that is, the cell) consisting of [concentration chamber (C) | anion exchange membrane (AEM) | desalting chamber (D) | cation exchange membrane (CEM) | concentration chamber (C)] is the anode and cathode. A plurality of such cells are juxtaposed between the electrodes, and the plurality of cells are electrically connected in series with one end as an anode and the other as a cathode. It is also possible to increase the processing capacity. In this case, since adjacent concentrating chambers can be shared between adjacent cells, the configuration of the electrical deionized water production apparatus is [Anode | C | AEM | D | CEM | C | AEM | D | CEM | C | AEM | D | CEM | ... | C | cathode]. A device in which one or a plurality of cells are arranged in this way is called an EDI stack. An anode is disposed at one end of the EDI stack and a cathode is disposed at the other end.
電気式脱イオン水製造装置では、イオン交換体への不純物イオンの吸着とそのイオン交換体の電気的な再生、不純物イオンの濃縮室への移動という複数の過程によってイオンを除去する。このため、一般的なイオン交換樹脂を用いた吸着装置に比べ、装置を起動した時の水質の立ち上がりに時間がかかる傾向がある。特に、装置を一定時間運転したのちに装置を停止した場合に、運転再開時の水質の立ち上がりに長時間がかかることがある。これは、電気式脱イオン水製造装置は、その構成として、イオンが除去されイオン濃度が低減された脱塩室と、この脱塩室から移動してきたイオンによってイオン濃度が高められている濃縮室とが、イオン交換膜を挟んで配置しており、装置を停止したことによって陽極と陰極との間に電圧が印加されていないとすると、濃縮室と脱塩室とのイオン濃度の勾配に基づいてイオン成分が脱塩室に拡散して脱塩室内のイオン交換体に吸着してしまうからである。このため電気式脱イオン水製造装置では、その起動時に、脱塩室内のイオン交換体に吸着されている不純物イオンを再び濃縮室まで移動させる工程が必要となり、装置の運転停止前の状態に戻るまでに数時間から数十時間の時間を要するケースもあった。 In the electric deionized water production apparatus, ions are removed by a plurality of processes including adsorption of impurity ions to the ion exchanger, electrical regeneration of the ion exchanger, and movement of impurity ions to the concentration chamber. For this reason, compared with the adsorption apparatus using a general ion exchange resin, there is a tendency that it takes time for the water quality to rise when the apparatus is activated. In particular, when the apparatus is stopped after being operated for a certain period of time, it may take a long time for the water quality to rise when the operation is resumed. This is because an electric deionized water production apparatus has, as its configuration, a demineralization chamber in which ions are removed and an ion concentration is reduced, and a concentration chamber in which the ion concentration is increased by ions moving from the demineralization chamber. If the apparatus is stopped and no voltage is applied between the anode and the cathode, it is based on the ion concentration gradient between the concentration chamber and the desalting chamber. This is because the ion component diffuses into the desalting chamber and is adsorbed on the ion exchanger in the desalting chamber. For this reason, in the electric deionized water production apparatus, a step of moving the impurity ions adsorbed on the ion exchanger in the demineralization chamber to the concentration chamber again is required at the start-up, and the apparatus returns to the state before the operation of the apparatus is stopped. In some cases, it takes several hours to several tens of hours.
なお、電気式脱イオン水製造装置では、再起動時の水質立ち上がり時間を短縮するために、装置を停止する際に電極への直流電圧の印加を停止した後も濃縮室への水の供給を続けることによって、濃縮室内に滞留して不純物イオンを多く含む水を装置外に排出する(ブローする)ようにすることがある。このブローは、再起動時の水質立ち上がりが遅くなる影響を極力抑えるように、濃縮室から排出される水の導電率が濃縮室に供給される水の導電率と同程度にまで低下するまで行われる。 In addition, in the electric deionized water production device, in order to shorten the water quality rise time at the time of restarting, supply of water to the concentrating chamber is performed even after the application of DC voltage to the electrode is stopped when the device is stopped. By continuing, water that remains in the concentration chamber and contains a large amount of impurity ions may be discharged (blowed) out of the apparatus. This blow is performed until the conductivity of the water discharged from the concentrating chamber decreases to the same level as that of the water supplied to the concentrating chamber so as to suppress the effect of slowing down the water quality rise at the time of restart. Is called.
脱イオン水に含まれるイオン濃度を可能な限り低くし、また電気式脱イオン水製造装置内でのスケールの発生を防止するためには、脱塩室に供給される被処理水におけるイオン濃度をあらかじめ低下させておくことが望ましい。そこで、電気式脱イオン水製造装置に対する前段装置として逆浸透膜分離装置を設け、逆浸透膜分離装置からの透過水が被処理水として電気式脱イオン水製造装置に供給されるようにすることが一般的であり、逆浸透膜分離装置と電気式脱イオン水製造装置とが組み合わされて脱イオン水製造システムが構成される。電気式脱イオン水製造装置自体は非イオン性不純物を除去できないが、逆浸透膜分離装置を設けることによって、微粒子状の非イオン性不純物を除去することも可能になる。 In order to reduce the concentration of ions contained in deionized water as much as possible and to prevent the generation of scale in the electric deionized water production apparatus, the ion concentration in the treated water supplied to the demineralization chamber is reduced. It is desirable to lower it in advance. Therefore, a reverse osmosis membrane separation device is provided as a pre-stage device for the electric deionized water production device, and the permeated water from the reverse osmosis membrane separation device is supplied to the electric deionized water production device as treated water. In general, a reverse osmosis membrane separation device and an electrical deionized water production device are combined to constitute a deionized water production system. The electric deionized water production apparatus itself cannot remove nonionic impurities, but it is also possible to remove particulate nonionic impurities by providing a reverse osmosis membrane separation apparatus.
逆浸透膜分離装置では、その運転中に、逆浸透膜を挟んで1次側(原水が供給される側)と2次側(逆浸透膜を透過してきた透過水が得られる側)との間での不純物濃度の差が例えば数十倍となる。運転によってこのような不純物濃度差が生じたとして装置の運転を停止すると、逆浸透膜を介して1次側のイオンが2次側に濃度拡散する現象が発生し、その結果、次に逆浸透膜分離装置の運転を再開したときに、再開直後の透過水における不純物濃度が一時的に上昇する。このように不純物濃度が上昇した透過水が電気式脱イオン水製造装置の脱塩室に被処理水として与えられると、電気式脱イオン水製造装置において十分な脱イオンがなされず、結果として、脱イオン水における不純物濃度が上昇することとなる。 In the reverse osmosis membrane separator, during the operation, the primary side (the side where raw water is supplied) and the secondary side (the side where the permeated water that has permeated through the reverse osmosis membrane) are sandwiched across the reverse osmosis membrane. For example, the difference in impurity concentration is several tens of times. When the operation of the apparatus is stopped on the assumption that such an impurity concentration difference is caused by the operation, a phenomenon occurs in which the concentration of ions on the primary side diffuses to the secondary side through the reverse osmosis membrane. When the operation of the membrane separation apparatus is resumed, the impurity concentration in the permeated water immediately after the restart temporarily rises. When the permeated water having an increased impurity concentration is supplied to the demineralization chamber of the electric deionized water production apparatus as treated water, sufficient deionization is not performed in the electric deionized water production apparatus. Impurity concentration in deionized water will increase.
上述したように、電気式脱イオン水製造装置では再起動時の水質立ち上がりに時間がかかり、また、逆浸透膜分離装置においても再起動時に透過水における不純物濃度が一時的に上昇するから、結局、逆浸透膜分離装置と電気式脱イオン水製造装置とを組み合わせた脱イオン水製造システムでは、システムの再起動時に水質立ち上がりに時間がかかることになる。電気式脱イオン水製造装置において装置の停止中にも濃縮室への水の供給を継続して濃縮室中の不純物イオン濃度を低減したとしても、再起動時に逆浸透膜分離装置から電気式脱イオン水製造装置に供給される透過水における不純物濃度が高いため、脱イオン水製造システムから得られる脱イオン水の水質立ち上がりに時間がかかることになる。 As described above, the electrical deionized water production device takes time to start up the water quality at the time of restart, and the reverse osmosis membrane separation device also temporarily increases the impurity concentration in the permeate at the time of restart. In the deionized water production system that combines the reverse osmosis membrane separation device and the electric deionized water production device, it takes time to start up the water quality when the system is restarted. Even if the electric deionized water production device continues to supply water to the concentrating chamber even when the device is shut down to reduce the concentration of impurity ions in the concentrating chamber, the electric deionized water from the reverse osmosis membrane separation device is restarted. Since the impurity concentration in the permeated water supplied to the ionic water production apparatus is high, it takes time to start up the quality of the deionized water obtained from the deionized water production system.
特許文献1には、脱イオン水製造システムにおいて再起動時に水質立ち上がりに時間がかかるという問題を解決するために、脱イオン水の需要がないときには生成した脱イオン水を逆浸透膜分離装置及び電気式脱イオン水製造装置の脱塩室に循環させることにより脱イオン水製造システムを継続して運転させることや、あるいは、運転を停止する場合に、脱塩室や濃縮室への水の供給を停止した後も電気式脱イオン水製造装置の電極間に電圧を印加することが開示されている。しかしながら、特許文献1に記載の方法では、循環運転を行うことや直流電源を常時作動させることによる電力消費が無視できず、また、それに伴う循環水や脱塩室内の水の温度上昇が無視できなくなるなどの問題点がある。 In Patent Document 1, in order to solve the problem that it takes time to start up water quality at the time of restarting in a deionized water production system, a reverse osmosis membrane separation device and an electric The deionized water production system is continuously operated by circulating it in the demineralization chamber of the water-type deionized water production device, or when the operation is stopped, water is supplied to the demineralization chamber and the concentration chamber. It is disclosed that a voltage is applied between electrodes of an electric deionized water production apparatus even after stopping. However, in the method described in Patent Document 1, the power consumption due to the circulation operation and the constant operation of the DC power supply cannot be ignored, and the associated increase in the temperature of the circulating water and the water in the desalination chamber cannot be ignored. There are problems such as disappearance.
電気式脱イオン水製造装置において濃縮室でのスケールの発生を防止し、運転電圧を低減するために、特許文献2には、濃縮室にイオン交換樹脂を充填することが開示されている。本発明者らの研究によると、このような濃縮室にもイオン交換樹脂が充填されている種類の電気式脱イオン水製造装置では、装置の運転の停止の際に直流電源の停止後も引き続いて濃縮室に対するブロー運転を行ったとしても、濃縮室内のイオン交換樹脂に吸着しているイオンを装置外に排出することは不可能であり、かつ、イオン交換樹脂に吸着しているイオンが徐々に脱塩室に拡散するので、運転再開時の水質立ち上がりの遅延を回避することができないことが明らかになった。 In order to prevent the generation of scale in the concentration chamber and reduce the operating voltage in the electric deionized water production apparatus, Patent Document 2 discloses filling the concentration chamber with an ion exchange resin. According to the study by the present inventors, in such a type of electric deionized water production apparatus in which the ion exchange resin is also filled in the concentrating chamber, when the operation of the apparatus is stopped, it continues after the DC power supply is stopped. Even if a blow operation is performed on the concentration chamber, it is impossible to discharge the ions adsorbed on the ion exchange resin in the concentration chamber to the outside of the apparatus, and the ions adsorbed on the ion exchange resin gradually It was clarified that it was not possible to avoid the delay in the water quality rise when the operation was resumed.
脱イオン水に対する需要の時間的変動やエネルギーコストの削減などのために、逆浸透膜分離装置及び電気式脱イオン水製造装置からなる脱イオン水製造システムを間欠的に運転することが要請される。しかしながら、脱イオン水製造システムの運転と停止とを繰り返した場合、上述したように、停止状態から運転を再開した場合における水質の立ち上がりに時間がかかるという問題が生じる。 It is required to operate a deionized water production system consisting of a reverse osmosis membrane separation device and an electric deionized water production device intermittently in order to reduce the demand for deionized water over time and reduce energy costs. . However, when the operation and stop of the deionized water production system are repeated, there is a problem that it takes time to start up the water quality when the operation is restarted from the stopped state as described above.
本発明の目的は、停止状態から運転を再開したときの水質の立ち上がりを速くするための脱イオン水製造システムの運転方法と、このような運転方法に適した脱イオン水製造システムとを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an operation method of a deionized water production system for speeding up the rising of water quality when operation is resumed from a stopped state, and a deionized water production system suitable for such an operation method. There is.
本発明の脱イオン水製造システムの運転方法は、イオン交換体が充填された脱塩室と脱塩室の両側にそれぞれイオン交換膜を介して配置された1対の濃縮室とを備える少なくとも1つのセルが陰極と陽極との間に配置され、直流電源から陰極及び陽極に電圧が印加される電気式脱イオン水製造装置と、電気式脱イオン水製造装置の被処理水として電気式脱イオン水製造装置に逆浸透膜透過水を供給する逆浸透膜分離装置と、を有する脱イオン水製造システムの運転方法において、脱イオン水製造システムの運転を停止する間に、逆浸透膜分離装置内で逆浸透膜の1次側に存在する不純物の量を減少させる不純物除去工程を実行することを特徴とする。 The operation method of the deionized water production system of the present invention includes at least one of a desalting chamber filled with an ion exchanger and a pair of concentrating chambers disposed on both sides of the desalting chamber via an ion exchange membrane. An electric deionized water production apparatus in which two cells are arranged between the cathode and the anode, and a voltage is applied to the cathode and the anode from a DC power source, and electric deionization as treated water of the electric deionized water production apparatus A reverse osmosis membrane separation device for supplying reverse osmosis membrane permeated water to a water production device, wherein the deionized water production system is operated while the operation of the deionized water production system is stopped. And an impurity removing step for reducing the amount of impurities present on the primary side of the reverse osmosis membrane.
本発明の脱イオン水製造システムは、イオン交換体が充填された脱塩室と脱塩室の両側にそれぞれイオン交換膜を介して配置された1対の濃縮室とを備える少なくとも1つのセルが陰極と陽極との間に配置され、直流電源から陰極及び陽極に電圧が印加される電気式脱イオン水製造装置と、電気式脱イオン水製造装置の被処理水として電気式脱イオン水製造装置に逆浸透膜透過水を供給する逆浸透膜分離装置と、を有する脱イオン水製造システムにおいて、逆浸透膜分離装置内で逆浸透膜の1次側に存在する不純物を除去する不純物除去手段を備え、脱イオン水製造システムの運転を停止する間に、不純物除去手段によって、逆浸透膜分離装置内で逆浸透膜の1次側に存在する不純物の量を減少させることを特徴とする。 The deionized water production system of the present invention includes at least one cell including a demineralization chamber filled with an ion exchanger and a pair of concentration chambers disposed on both sides of the demineralization chamber via ion exchange membranes, respectively. An electrical deionized water production apparatus that is disposed between a cathode and an anode and that applies a voltage from a DC power source to the cathode and the anode, and an electrical deionized water production apparatus as treated water of the electrical deionized water production apparatus And a reverse osmosis membrane separation device for supplying reverse osmosis membrane permeated water to the deionized water production system, wherein the reverse osmosis membrane separation device includes an impurity removal means for removing impurities present on the primary side of the reverse osmosis membrane. In addition, while the operation of the deionized water production system is stopped, the amount of impurities present on the primary side of the reverse osmosis membrane in the reverse osmosis membrane separation device is reduced by the impurity removing means.
本発明によれば、脱イオン水製造システムの運転を停止する間に、電気式脱イオン水製造装置の前段に設けられる逆浸透膜分離装置内でその逆浸透膜の1次側に存在する不純物の量を減少させることにより、運転停止期間中での逆浸透膜の1次側から2次側への不純物の濃度拡散を防止でき、これによって、運転再開時に逆浸透膜分離装置から電気式脱イオン水製造装置に被処理水として供給される逆浸透膜透過水における不純物濃度の上昇を防止できる。その結果、電気式脱イオン水製造装置での大きな課題であった運転再開時の水質立ち上がりの遅さを解消することが可能となり、脱イオン水製造システムの立上げ時間の大幅な短縮が可能となる。運転再開時における水質の立ち上がりが良くなることにより、水質を維持するための無駄な循環運転、ならびに装置起動時の立上げ運転に要する時間や電力、水などを削減することが可能となり、省エネルギーでの運転が可能となる。 According to the present invention, the impurities present on the primary side of the reverse osmosis membrane in the reverse osmosis membrane separation device provided in the front stage of the electric deionized water production device while the operation of the deionized water production system is stopped. By reducing the amount of impurities, it is possible to prevent concentration diffusion of impurities from the primary side to the secondary side of the reverse osmosis membrane during the operation stop period. It is possible to prevent an increase in the impurity concentration in the reverse osmosis membrane permeated water supplied as the treated water to the ion water production apparatus. As a result, it was possible to eliminate the slow start of water quality at the time of resuming operation, which was a major problem with electric deionized water production equipment, and it was possible to significantly shorten the startup time of the deionized water production system. Become. By improving the water quality at the time of resuming operation, it is possible to reduce wasteful circulation operation to maintain the water quality and the time, power, water, etc. required for start-up operation at the time of starting up the equipment. Can be operated.
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。 Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の実施の一形態の脱イオン水製造システムは、図1に示すように、電気式脱イオン水製造装置30と、電気式脱イオン水製造装置30の前段に設けられた逆浸透膜分離装置20と、原水を逆浸透膜分離装置20に供給するポンプ10と、を備えている。逆浸透膜分離装置20の内部には逆浸透膜21が設けられている。逆浸透膜分離装置20において、逆浸透膜21を挟んで原水が供給される側を1次側、逆浸透膜21を透過してきた透過水が得られる側を2次側と呼ぶ。図1は、本発明に基づき脱イオン水製造システムを概略的に示すものであって、ポンプ10に接続する原水ラインや、逆浸透膜分離装置20からの透過水のライン、電気式脱イオン水製造装置30からの処理水のラインに、適宜、タンク、ポンプ、弁などを設置してもよい。
As shown in FIG. 1, the deionized water production system according to one embodiment of the present invention includes an electric deionized
逆浸透膜分離装置20の1次側には、背圧弁22と逆浸透膜21のフラッシングを行うためのフラッシング弁23とが接続している。通常の運転時にはフラッシング弁23は完全に閉じられており、ポンプ10によって原水を加圧して逆浸透膜分離装置20に供給すると、背圧弁22の作用によって逆浸透膜分離装置20の1次側が一定の圧力に保たれるので、原水の一部が逆浸透膜21を透過し、そのときに不純物が除去され、逆浸透膜分離装置20の2次側から不純物が除去された逆浸透膜透過水が得られる。この逆浸透膜透過水は、電気式脱イオン水製造装置30の脱塩室に被処理水として送られる。原水のうち逆浸透膜21を透過しなかった分は、不純物が濃縮されている濃縮水として背圧弁22を介して外部に排出される。
A back pressure valve 22 and a flushing valve 23 for flushing the reverse osmosis membrane 21 are connected to the primary side of the reverse osmosis membrane separation device 20. During normal operation, the flushing valve 23 is completely closed, and when the raw water is pressurized by the
図2は、電気式脱イオン水製造装置30の構成の一例を示している。電気式脱イオン水製造装置30は、陽極31と陰極32とEDIスタック33とを備えており、ここでEDIスタック33はイオン交換樹脂などのイオン交換体が充填された脱塩室とこの脱塩室の両側にそれぞれイオン交換膜を介して配置された1対の濃縮室とを備えるセルを有するものであり、直流電源35から陽極31及び陰極32に対して電圧が印加されるようにしたものである。EDIスタック33において、脱塩室と接して陽極側に配置されるイオン交換膜はアニオン交換膜であり、脱塩室と接して陰極側に配置されるイオン交換膜はカチオン交換膜である。1対の濃縮室の少なくとも一方の内部には、イオン交換樹脂などのイオン交換体が充填されていてもよい。背景技術の欄で述べたように、陽極と陰極との間で複数のセルが並置されるようにEDIスタック33を構成してもよく、その場合、隣接するセル間で隣り合う濃縮室はそれらセル間で共通のものとして構成される。
FIG. 2 shows an example of the configuration of the electrical deionized
陽極31が正、陰極32が負となるように直流電源35から陽極31及び陰極32に直流電圧を印加し、この状態で脱塩室に対して被処理水として逆浸透膜透過水を供給すると、背景技術の欄で説明した処理原理に基づいて被処理水中のイオン成分が除去され、脱塩室から処理水として脱イオン水が得られることになる。
When a DC voltage is applied from the
図2に示した電気式脱イオン水製造装置30では、直流電源35の正側出力端子は陽極31に直接接続しているものの、直流電源35の負側出力端子と陰極32とを結ぶ配線には、電気式脱イオン水製造装置30の停止時間中にEDIスタック33から陽極31及び陰極32を介して流れる逆電流を防止するためのダイオードDが、そのアノードが陰極32と接続するように、挿入されている。本発明者らの得た知見によれば、電気式脱イオン水製造装置を停止してその電極に対する直流電圧の印加を停止すると濃縮室に移動したイオン成分が脱塩室に拡散するが、その際、電極間に微弱な逆電流が流れていることが分かった。この逆電流は、停止状態の直流電源を介して陽極から陰極に向かって流れると考えられる。逆電流はイオン成分の拡散に伴うものであり、逆に言えば、逆電流を阻止することによって、濃縮室から脱塩室へのイオン成分の拡散を抑制することができ、運転再開時の水質の立ち上がりを速くできると考えられる。
In the electrical deionized
次に、本実施形態の脱イオン水製造システムの運転方法について説明する。 Next, the operation method of the deionized water production system of this embodiment will be described.
この脱イオン水製造システムにより脱イオン水を電気式脱イオン水製造装置30からの処理水として生成する場合、フラッシング弁23を閉じた状態でポンプ10を作動させて逆浸透膜分離装置20の運転を開始するとともに、逆浸透膜分離装置20からの逆浸透膜透過水を被処理水として脱塩室に供給しつつ直流電源35によって陽極31及び陰極32に直流電圧を印加して電気式脱イオン水製造装置30の運転を開始する。
When deionized water is generated as treated water from the electric deionized
運転中の脱イオン水製造システムの運転を停止する間に、すなわちこの脱イオン水製造システムの運転を停止しようとする際には、直流電源35を停止して電気式脱イオン水製造装置30の運転を停止するとともに、その後の運転再開時における水質立ち上がりを速くするために、逆浸透膜分離装置20内において逆浸透膜21の1次側に存在する不純物の量を減少させる不純物除去工程を実施してから、システム全体を停止状態とする。ここで示す例では、逆浸透膜21のフラッシングを行うことにより、フラッシング排水として逆浸透膜21の1次側に存在する不純物を外部に排出し、逆浸透膜分離装置20内で1次側に存在する不純物の量を減少させる。
While stopping the operation of the deionized water production system in operation, that is, when trying to stop the operation of this deionized water production system, the
逆浸透膜分離装置における逆浸透膜のフラッシングとは、一般に、逆浸透膜を透過させることなく逆浸透膜分離装置に供給される水のほとんどを逆浸透膜の1次側に流すことによって、逆浸透膜に付着しているものを代表とする不純物を逆浸透膜分離装置の外部に排出する処理である。このとき不純物は、逆浸透膜分離装置に供給された水とともに、1次側に接続する配管を介してフラッシング排水として外部に排出される。 Flushing of a reverse osmosis membrane in a reverse osmosis membrane separator is generally performed by flowing most of the water supplied to the reverse osmosis membrane separator without passing through the reverse osmosis membrane to the primary side of the reverse osmosis membrane. This is a process of discharging impurities typified by those adhering to the osmosis membrane to the outside of the reverse osmosis membrane separation device. At this time, the impurities are discharged to the outside as flushing wastewater through the pipe connected to the primary side together with the water supplied to the reverse osmosis membrane separation device.
本実施形態の脱イオン水製造システムの場合、ポンプ10を動作させたままフラッシング弁23を開けることにより、フラッシングを実行することができる。このとき、フラッシング排水はフラッシング弁23を介して外部に流出する。フラッシングは例えば数十秒にわたって実行し、その後、ポンプ10を停止させフラッシング弁23を閉じることによって、逆浸透膜分離装置20を完全に停止させる。
In the case of the deionized water production system of this embodiment, flushing can be performed by opening the flushing valve 23 while the
本実施形態の脱イオン水製造システムでは、その運転を停止しようとする際に逆浸透膜分離装置20においてフラッシング処理を行い、逆浸透膜21の1次側に存在する不純物を外部に排出することにより、運転停止期間中での逆浸透膜21の1次側から2次側への不純物の濃度拡散を防止でき、これによって、運転再開時に逆浸透膜分離装置20から電気式脱イオン水製造装置30に被処理水として供給される逆浸透膜透過水における不純物濃度の上昇を防止できる。その結果、後述の実施例からも明らかになるように、電気式脱イオン水製造装置30からの処理水における運転再開時の水質立ち上がりが速くなり、脱イオン水製造システムとしても運転再開時に早期に不純物濃度が低い脱イオン水が得られるようになる。
In the deionized water production system of the present embodiment, when the operation is to be stopped, the reverse osmosis membrane separation device 20 performs a flushing process and discharges impurities present on the primary side of the reverse osmosis membrane 21 to the outside. Thus, it is possible to prevent the concentration diffusion of impurities from the primary side to the secondary side of the reverse osmosis membrane 21 during the operation stop period, whereby the reverse osmosis membrane separation device 20 and the electric deionized water production device can be used when the operation is resumed. It is possible to prevent an increase in impurity concentration in the reverse osmosis membrane permeated water supplied to 30 as treated water. As a result, as will be apparent from the examples described later, the water quality rises when the operation is restarted in the treated water from the electrical deionized
なお、フラッシングを行う方法としては、本実施形態に示すもののほかに、給水用のポンプ(ポンプ10等)の吐出圧力を下げたり濃縮水の出口の弁(背圧弁)を開放したりするなどして逆浸透膜21の1次側の圧力を下げることによって、給水の全量を逆浸透膜21を透過させずに1次側から排出する方法などがある。 In addition to the method shown in the present embodiment, flushing may be performed by reducing the discharge pressure of a water supply pump (pump 10 or the like) or opening the concentrated water outlet valve (back pressure valve). For example, there is a method in which the pressure on the primary side of the reverse osmosis membrane 21 is lowered to discharge the entire amount of water supply from the primary side without passing through the reverse osmosis membrane 21.
図3は、本発明の別の実施形態の脱イオン水製造システムの構成を示している。この脱イオン水製造システムは、図1に示したものにおいて、逆浸透膜透過水及び処理水を逆浸透膜分離装置20の1次側に循環して逆浸透膜分離装置20に通水できるようにしたものである。そのために図3に示す脱イオン水製造システムでは、図1に示す脱イオン水製造システムに対し、電気式脱イオン水製造装置30の処理水出口に設けられた流量計60と、ポンプ10の入口側に設けられた弁61と、弁61とポンプ10との接続点に対して流量計60の出口から分岐して接続し逆浸透膜分離装置20の1次側に水を循環させる配管62と、配管62に設けられた弁63と、逆浸透膜分離装置20の2次側の出口から分岐して弁63の出口側に接続する配管64と、配管64に設けられた弁65とが追加されている。図3は本発明に基づく脱イオン水製造システムを概略的に示すものであって、弁61とポンプ10を接続する原水ラインや、逆浸透膜透過水のライン、処理水のラインに、適宜、タンク、ポンプ、弁などを設置してもよい。
FIG. 3 shows a configuration of a deionized water production system according to another embodiment of the present invention. In the deionized water production system shown in FIG. 1, the reverse osmosis membrane permeated water and the treated water can be circulated to the primary side of the reverse osmosis membrane separation device 20 and passed through the reverse osmosis membrane separation device 20. It is a thing. Therefore, in the deionized water production system shown in FIG. 3, the
流量計60は、そこを流れる処理水の流量を計測することにより、電気式脱イオン水製造装置30が通常の運転状態にあるかどうかを判別するものであり、その判別結果を示す制御信号を出力する。電気式脱イオン水製造装置30が通常の運転状態にあるかどうかが分かればよいので、流量計60の代わりに圧力センサを設けてもよく、その設置場所も、電気式脱イオン水製造装置30の入口側である被処理水側でもよく、あるいは、濃縮室に接続するライン上でも、電極室に接続するライン上でもよい。さらには、流量計も圧力センサも設けずに電気式脱イオン水製造装置30の直流電源35を制御する制御装置等から制御信号が出力されるようにしてもよい。
The
図4は、図3に示す脱イオン水製造システムにおいて用いられる電気式脱イオン水製造装置を示している。図4に示す電気式脱イオン水製造装置が図2に示すものと異なっているところは、逆電流阻止用のダイオードDに対し、このダイオードDのアノードとカソードとの間を短絡するスイッチSWが設けられ、スイッチSWのオン/オフが制御信号によって制御されるようになっている点である。スイッチSWが設けられていないとして直流電源35が動作して電気式脱イオン水製造装置が運転状態にあるとき、ダイオードDには順方向電流が流れることになるが、そのときダイオードの両端には順方向電圧降下が生じてダイオードDが発熱する。そこで図4に示す電気式脱イオン水製造装置では、ダイオードDの発熱を防止するために、運転状態にある時には制御信号によってスイッチSWを導通状態としてスイッチSWによりダイオードDを短絡し、電流がこのスイッチSWを経由して流れるようにする。ダイオードDに流れる電流が極めて小さくなるので、ダイオードDは発熱しない。運転状態にないときにはスイッチSWは遮断状態となるので、スイッチSWには電流は流れず、逆電流はダイオードDによって阻止される。なお、ダイオードDに対して並列にスイッチSWを設け、電気式脱イオン水製造装置30の運転時にはスイッチSWによってダイオードDの両端を短絡したとしても、電気式脱イオン水製造装置30の運転状態には大きな影響は及ばない。
FIG. 4 shows an electric deionized water production apparatus used in the deionized water production system shown in FIG. The electrical deionized water production apparatus shown in FIG. 4 is different from that shown in FIG. 2 in that a switch SW for short-circuiting the anode and cathode of the diode D is provided for the reverse current blocking diode D. The switch SW is turned on / off by a control signal. When the
次に、図3に示した脱イオン水製造システムの運転方法について説明する。 Next, an operation method of the deionized water production system shown in FIG. 3 will be described.
この脱イオン水製造システムにより脱イオン水を電気式脱イオン水製造装置30からの処理水として生成する場合、弁61を開け、フラッシング弁23及び弁63,65を閉じた状態でポンプ10を作動させて逆浸透膜分離装置20の運転を開始するとともに、逆浸透膜分離装置20からの逆浸透膜透過水を被処理水として脱塩室に供給しつつ直流電源35によって陽極31及び陰極32に直流電圧を印加して電気式脱イオン水製造装置30の運転を開始する。
When deionized water is generated as treated water from the electric deionized
運転中の脱イオン水製造システムの運転を停止しようとする際には、直流電源35を停止して電気式脱イオン水製造装置30の運転を停止するとともに、その後の運転再開時における水質立ち上がりを速くするために、逆浸透膜分離装置20内において逆浸透膜21の1次側に存在する不純物の量を減少させる不純物除去工程を実施してから、システム全体を停止状態とする。ここで示す例では、不純物除去工程として、いくつかの態様がある。
When trying to stop the operation of the deionized water production system during operation, the
不純物除去工程として、図1に示したものと同様に、逆浸透膜分離装置20においてフラッシングを行うことが挙げられる。図3に示した脱イオン水製造システムでは、逆浸透膜透過水及び処理水を循環させる配管62,64が設けられていることにより、フラッシングを行う際に、原水のほかにも逆浸透膜透過水あるいは処理水を逆浸透膜分離装置20に通水してフラッシングに用いることができる。フラッシングに原水を用いる場合には、弁61を開き、弁63,65を閉じた状態で、図1に示した脱イオン水製造システムの場合と同様の手順でフラッシングを行えばよい。
As the impurity removing step, flushing is performed in the reverse osmosis membrane separation apparatus 20 in the same manner as shown in FIG. In the deionized water production system shown in FIG. 3, the
逆浸透膜透過水を用いてフラッシングを行う場合には、脱イオン水製造システムの運転時に逆浸透膜透過水の一部を配管62上のポンプ10付近に設けられたタンク(不図示)に溜めておき、フラッシング時にポンプ10を動作させたまま逆浸透膜透過水フラッシング弁23と弁65とを開け、弁61を閉じればよい。フラッシングは例えば数十秒にわたって実行し、その後、ポンプ10を停止させフラッシング弁23と弁65とを閉じることによって、逆浸透膜分離装置20を完全に停止させる。フラッシングに逆浸透膜透過水を用いた場合には、原水を用いる場合に比べ、逆浸透膜分離装置20内で逆浸透膜21の1次側における不純物の量をより低減できるので、運転停止期間中に1次側から2次側に濃度拡散する不純物イオンも低減でき、後述する実施例から明らかになるように、運転再開時に、電気式脱イオン水製造装置30から得られる処理水での水質立ち上がりがより速くなる。
When flushing using reverse osmosis membrane permeated water, a part of the reverse osmosis membrane permeated water is stored in a tank (not shown) provided near the
電気式脱イオン水製造装置30からの処理水を用いてフラッシングを行う場合には、脱イオン水製造システムの運転時に処理水の一部を配管62上のポンプ10付近に設けられたタンク(不図示)に溜めておき、フラッシング時にポンプ10を動作させたままフラッシング弁23と弁63とを開け、弁61を閉じればよい。フラッシングは例えば数十秒にわたって実行し、その後、ポンプ10を停止させフラッシング弁23と弁63とを閉じることによって、逆浸透膜分離装置20を完全に停止させる。処理水は逆浸透膜透過水に比べてさらに不純物含有量が小さいので、フラッシングに処理水を用いる場合には、原水を使用する場合に比べてはもちろんのこと、逆浸透膜透過水を使用する場合に比べても、運転再開時における処理水の水質立ち上がりが速くなる。
When the flushing is performed using the treated water from the electric deionized
図3に示した脱イオン水製造システムにおける不純物除去工程の別の態様としては、フラッシングを行う代わりに、逆浸透膜透過水または処理水を逆浸透膜分離装置20に対する供給水として通水し、逆浸透膜分離装置20を通常と同様に動作させるというものがある。逆浸透膜透過水を供給水として逆浸透膜分離装置20を動作させることにより不純物除去工程を実行する場合には、脱イオン水製造システムの運転時に処理水の一部を配管62上のポンプ10付近に設けられたタンク(不図示)に溜めておき、フラッシング時に電気式脱イオン水製造装置30を停止させるとともにポンプ10を動作させたまま弁65を開けて弁61を閉じ、逆浸透膜透過水が配管64,62を介して逆浸透膜分離装置20に供給されるようにする。フラッシング弁23は閉じたままとする。この状態を例えば数十秒間維持することによって、逆浸透膜分離装置20内で逆浸透膜21の1次側に存在していた不純物は濃縮水として外部に排出されることになる。その後、ポンプ10を停止して弁65を閉じ、システム全体を停止状態とする。
As another aspect of the impurity removal step in the deionized water production system shown in FIG. 3, instead of performing flushing, reverse osmosis membrane permeated water or treated water is passed as supply water to the reverse osmosis membrane separation device 20, There is one that operates the reverse osmosis membrane separation device 20 in the same manner as usual. When the reverse osmosis membrane separation apparatus 20 is operated using reverse osmosis membrane permeated water as supply water to perform the impurity removal step, part of the treated water is pumped on the
一方、処理水を供給水として逆浸透膜分離装置20を動作させることにより不純物除去工程を実行する場合には、脱イオン水製造システムの運転時に処理水の一部を配管62上のポンプ10付近に設けられたタンク(不図示)に溜めておき、フラッシング時にポンプ10を動作させたまま弁63を開けて弁61を閉じ、処理水が配管62を介して逆浸透膜分離装置20に供給されるようにする。フラッシング弁23は閉じたままとする。このとき、逆浸透膜分離装置20の2次側から逆浸透膜透過水が流出して電気式脱イオン水製造装置30の脱塩室に流入するので、直流電源35も動作させ続けて電気式脱イオン水製造装置30を動作状態としておく。この状態を例えば数十秒間維持することによって、逆浸透膜分離装置20内で逆浸透膜21の1次側に存在していた不純物は濃縮水として外部に排出されることになる。その後、直流電源35とポンプ10を停止し弁63も閉じて、システム全体を停止状態とする。
On the other hand, when performing the impurity removal process by operating the reverse osmosis membrane separation device 20 using treated water as supply water, a part of the treated water is near the
なお、脱イオン水製造システムの運転時に逆浸透膜透過水や処理水の一部を溜めるタンクは、弁61の上流側に設けられる原水タンクと兼用してもよい。
In addition, the tank for storing a part of the reverse osmosis membrane permeated water and the treated water during the operation of the deionized water production system may also be used as a raw water tank provided on the upstream side of the
本発明に基づく脱イオン水製造システムでは、運転停止期間中における逆浸透膜分離装置の2次側での不純物濃度の上昇を防止することによって、運転再開時に処理水の水質立ち上がりを速くするものである。したがって、図1や図3に示した脱イオン水製造システムにおいて、例えば逆浸透膜分離装置20と電気式脱イオン水製造装置30とを接続する配管に遮断弁を設けるなどして逆浸透膜分離装置20を単独で動作させることができるようにした上で、脱イオン水製造システムの運転停止期間中に、定期的に、逆浸透膜分離装置20に通水して逆浸透膜分離装置20を運転し、逆浸透膜分離装置20の2次側における不純物濃度を低下させるようにしてもよい。このとき、遮断弁などによって、逆浸透膜分離装置20からの逆浸透膜透過水が電気式脱イオン水製造装置30には流れ込まないようにする。逆浸透膜分離装置20には原水を通水しても、逆浸透膜透過水を通水してもよい。
In the deionized water production system based on the present invention, the rise in the quality of treated water is accelerated when the operation is resumed by preventing an increase in the impurity concentration on the secondary side of the reverse osmosis membrane separator during the operation stop period. is there. Therefore, in the deionized water production system shown in FIGS. 1 and 3, for example, the reverse osmosis membrane separation is performed by providing a shut-off valve in a pipe connecting the reverse osmosis membrane separation device 20 and the electric deionized
次に、実施例によって本発明をさらに詳しく説明する。 Next, the present invention will be described in more detail by way of examples.
[実施例1]
図1に示した脱イオン水製造システムを組み立てた。逆浸透膜分離装置20としては、超低圧膜である逆浸透膜(RO膜)を有するものを用いた。逆浸透膜分離装置20からの逆浸透膜透過水の温度が20±2℃となるように制御を行った。
[Example 1]
The deionized water production system shown in FIG. 1 was assembled. As the reverse osmosis membrane separation device 20, a device having a reverse osmosis membrane (RO membrane) which is an ultra-low pressure membrane was used. Control was performed such that the temperature of the reverse osmosis membrane permeated water from the reverse osmosis membrane separation device 20 was 20 ± 2 ° C.
電気式脱イオン水製造装置30としては図2に示すものを用いた。EDIスタック33としては、単一のセルを有するものを使用した。図5は、組み立てた電気式脱イオン水製造装置における陽極31、陰極32及びEDIスタック33の部分の構成を示している。図5において、陽極31及び陰極32を除いた部分がEDIスタック33に該当する。陽極31は陽極室41に設けられており、陰極32は陰極室51に設けられている。陽極室41と陰極室51の間には、陽極室41側から、濃縮室43、脱塩室40、濃縮室49が配置し、陽極室41と濃縮室43との間、脱塩室40と濃縮室49との間には、それぞれ、カチオン交換膜42,48が設けられている。濃縮室43と脱塩室40の間、濃縮室49と陰極室51との間には、それぞれ、アニオン交換膜44,50が設けられている。
As the electric deionized
脱塩室40は、陽極31側の第1小脱塩室45と陰極32側の第2小脱塩室47とに分けれており、第1小脱塩室45と第2小脱塩室47の間にはアニオン交換膜46が設けられている。逆浸透膜透過水である被処理水は、図示上側からまず第1小脱塩室45に供給され、第1小脱塩室45の下端から第2小脱塩室47の下端に入り、処理水すなわち脱イオン水として第2小脱塩室の上端から排出されるようになっている。
The
陽極室41の寸法を100×300×4mmとし、陽極室41内にはカチオン交換樹脂を充填した。陰極室51の寸法を100×300×4mmとし、陰極室51内にはアニオン交換樹脂を充填した。濃縮室43,49については、いずれも、アニオン交換樹脂が充填された100×300×4mmの寸法のものとした。第1小脱塩室45については、100×300×8mmの寸法としてアニオン交換樹脂を充填した。第2小脱塩室47については、100×300×8mmの寸法とし、その下部にはカチオン交換樹脂を充填し、上部にはアニオン交換樹脂を充填した。
The dimensions of the
脱イオン水製造システムの運転時において、逆浸透膜分離装置20から逆浸透膜透過水は、脱塩室40に供給されるほか、濃縮室43,49、陽極室41、陰極室51にも供給されるようにした。
During operation of the deionized water production system, the reverse osmosis membrane permeated water is supplied from the reverse osmosis membrane separation device 20 to the
最初に初期運転として、フラッシング弁23を閉じた状態でポンプ10を駆動して逆浸透膜分離装置20を動作させ、さらに、電気式脱イオン水製造装置30において直流電源35から陽極31及び陰極32に直流電圧を印加することによって電気式脱イオン水製造装置30を動作させた。このとき、脱塩室40での被処理水の通水流量を20L/hとし、濃縮室43,49での水の通水流量をそれぞれ5L/hとし、陽極室41及び陰極室51での水の通水流量をそれぞれ10L/hとした。この初期運転は2時間にわたって実行した。初期運転の開始時に原水の導電率を測定し、初期運転の終了時に、原水及び逆浸透膜透過水の導電率を測定し、処理水の水質の指標として処理水の抵抗率を測定した。
First, as the initial operation, the reverse osmosis membrane separation device 20 is operated by driving the
また初期運転の終了時に、直流電源35からの電圧印加を停止した後もポンプ10を駆動させ続け、同時にフラッシング弁23を全開とすることによって、30秒間にわたって逆浸透膜21のフラッシングを行い、逆浸透膜分離装置20内において逆浸透膜21の1次側に存在する不純物の量を減少させた。フラッシングが終了したら直ちにポンプ10を停止しフラッシング弁23も閉じて、脱イオン水製造システムの全体を停止状態とした。
Further, at the end of the initial operation, the
48時間にわたって停止状態を維持し、その後、脱イオン水製造システムの運転を再開した。運転再開後の運転条件は初期運転時と同一である。運転再開時(すなわち、初期運転の開始時から50時間の経過時)に原水及び逆浸透膜透過水の導電率を測定し、さらに運転再開後の原水及び逆浸透膜透過水の導電率と処理水の抵抗率の時間変化を調べた。 The stop state was maintained for 48 hours, and then the operation of the deionized water production system was resumed. The operating conditions after resuming operation are the same as in the initial operation. The conductivity of raw water and reverse osmosis membrane permeated water is measured at the time of restarting operation (ie, 50 hours after the start of initial operation), and the conductivity and treatment of raw water and reverse osmosis membrane permeated water after restarting operation. The time change of water resistivity was investigated.
導電率及び抵抗率の測定結果を表1に示す。 Table 1 shows the measurement results of conductivity and resistivity.
[比較例]
初期運転終了時のフラッシングを行わないことを除いては実施例1と同条件で脱イオン水製造システムを動作させ、導電率及び抵抗率を測定した。測定結果を表2に示す。
[Comparative example]
The deionized water production system was operated under the same conditions as in Example 1 except that flushing at the end of the initial operation was not performed, and the conductivity and resistivity were measured. The measurement results are shown in Table 2.
実施例1と比較例とを比較すると、初期運転終了時に逆浸透膜のフラッシングを行った場合には、行わない場合に比べ、運転再開時での逆浸透膜透過水の導電率が小さく、その分、逆浸透膜透過水での不純物量が少ないことが分かる。また、運転再開後から0.1時間(経過時間では50.1時間)での処理水の抵抗率から、フラッシングを行った方が抵抗率が高くて処理水の水質が良好であり、運転停止時に逆浸透膜のフラッシングを行い逆浸透膜の1次側に存在する不純物を外部に排出して不純物量を減少させることによって、運転再開時の処理水の水質立ち上がりがよくなることが分かった。 Comparing Example 1 and the comparative example, when the reverse osmosis membrane was flushed at the end of the initial operation, the conductivity of the reverse osmosis membrane permeated water at the time of restarting the operation was smaller than that when the reverse operation was not performed. It can be seen that the amount of impurities in the reverse osmosis membrane permeated water is small. In addition, from the resistivity of treated water in 0.1 hour (50.1 hours in elapsed time) after restarting operation, flushing has higher resistivity and better quality of treated water, and the operation was stopped. It was found that the quality of the treated water at the time of resuming operation is improved by sometimes flushing the reverse osmosis membrane and discharging impurities present on the primary side of the reverse osmosis membrane to reduce the amount of impurities.
[実施例2]
図3に示した脱イオン水製造システムを組み立てた。逆浸透膜分離装置20としては、超低圧膜である逆浸透膜(RO膜)を有するものを用いた。逆浸透膜分離装置20からの逆浸透膜透過水の温度が20±2℃となるように制御を行った。電気式脱イオン水製造装置30としては図4に示すものを用いた。EDIスタック33としては、実施例1で用いたものと同じものを使用した。脱イオン水製造システムの運転時において、逆浸透膜分離装置20から逆浸透膜透過水は、脱塩室40に供給されるほか、濃縮室43,49、陽極室41、陰極室51にも供給されるようにした。
[Example 2]
The deionized water production system shown in FIG. 3 was assembled. As the reverse osmosis membrane separation device 20, a device having a reverse osmosis membrane (RO membrane) which is an ultra-low pressure membrane was used. Control was performed such that the temperature of the reverse osmosis membrane permeated water from the reverse osmosis membrane separation device 20 was 20 ± 2 ° C. As the electric deionized
最初に初期運転として、フラッシング弁23及び弁63,65を閉じた状態で原水供給用の弁61を開け、ポンプ10を駆動して逆浸透膜分離装置20を動作させ、さらに、電気式脱イオン水製造装置30において直流電源35から陽極31及び陰極32に直流電圧を印加することによって電気式脱イオン水製造装置30を動作させた。このとき、脱塩室40、濃縮室43,49、陽極室41及び陰極室51に対する通水流量は実施例1におけるものと同じにした。この初期運転は2時間にわたって実行した。初期運転の開始時に原水の導電率を測定し、初期運転の終了時に、原水及び逆浸透膜透過水の導電率を測定し、処理水の水質の指標として処理水の抵抗率を測定した。
First, as an initial operation, the raw
また初期運転の終了時に、直流電源35からの電圧印加を停止した後もポンプ10を駆動させ続け、同時にフラッシング弁23及び弁65を開け、弁61を閉じることによって、30秒間にわたって逆浸透膜透過水による逆浸透膜21のフラッシングを行い、逆浸透膜21の1次側に存在する不純物の量を減少させた。フラッシングが終了したら直ちにポンプ10を停止しフラッシング弁23、弁65も閉じて、脱イオン水製造システムの全体を停止状態とした。
Further, at the end of the initial operation, the
48時間にわたって停止状態を維持し、その後、脱イオン水製造システムの運転を再開した。運転再開後の運転条件は初期運転時と同一である。運転再開時(すなわち、初期運転の開始時から50時間の経過時)に原水及び逆浸透膜透過水の導電率を測定し、さらに運転再開後の原水及び逆浸透膜透過水の導電率と処理水の抵抗率の時間変化を調べた。 The stop state was maintained for 48 hours, and then the operation of the deionized water production system was resumed. The operating conditions after resuming operation are the same as in the initial operation. The conductivity of raw water and reverse osmosis membrane permeated water is measured at the time of restarting operation (ie, 50 hours after the start of initial operation), and the conductivity and treatment of raw water and reverse osmosis membrane permeated water after restarting operation. The time change of water resistivity was investigated.
導電率及び抵抗率の測定結果を表3に示す。 Table 3 shows the measurement results of conductivity and resistivity.
初期運転終了時のフラッシングについて、実施例1では原水を使用しているのに対し、実施例2では逆浸透膜透過水を使用している。実施例1と実施例2の結果を比較すると、フラッシングに逆浸透膜透過水を用いた方が、運転再開時における逆浸透膜透過水の不純物濃度が低く、また、経過時間50.1時間での処理水抵抗率が高く、運転再開時の処理水の水質立ち上がりがより速くなることが分かった。 Regarding flushing at the end of the initial operation, raw water is used in Example 1, while reverse osmosis membrane permeated water is used in Example 2. Comparing the results of Example 1 and Example 2, the use of reverse osmosis membrane permeated water for flushing has a lower impurity concentration of reverse osmosis membrane permeated water at the time of restarting operation, and the elapsed time is 50.1 hours. It was found that the treated water resistivity is high, and the quality of treated water rises faster when operation is resumed.
[参考例]
逆電流阻止用のダイオードの有無による違いを検討した。電気式脱イオン水製造装置において逆電流阻止用のダイオードDを設けないで陰極32と直流電源35の負側出力端子とを直接接続した以外は比較例と同一にして脱イオン水製造システムを動作させ、導電率及び抵抗率を測定した。結果を表4に示す。
[Reference example]
The difference due to the presence or absence of a diode for blocking reverse current was examined. The deionized water production system operates in the same manner as the comparative example except that the
逆電流阻止用のダイオードを設けない参考例では、ダイオードを設けた比較例と比べ、運転再開後1時間(経過時間では51.0時間)を経過しても、処理水の抵抗率が14.1MΩ・cmと悪く、十分な水質立ち上がりが得られないことが分かった。 In the reference example in which no reverse current blocking diode is provided, the resistivity of the treated water is 14.4 even after 1 hour (51.0 hours in elapsed time) has elapsed after the restart of operation, compared to the comparative example in which the diode is provided. It was as bad as 1 MΩ · cm, and it was found that sufficient water quality rise could not be obtained.
10 ポンプ
20 逆浸透膜分離装置
21 逆浸透膜
22 背圧弁
23 フラッシング弁
30 電気式脱イオン水製造装置
31 陰極
32 陽極
33 EDIスタック
35 直流電源
40 脱塩室
41 陽極室
42,48 カチオン交換膜
43,49 濃縮室
44,46,50 アニオン交換膜
45 第1小脱塩室
47 第2小脱塩室
51 陰極室
60 流量計
61,63,65 弁
62,64 配管
D ダイオード
SW スイッチ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記脱イオン水製造システムの運転を停止する間に、前記逆浸透膜分離装置内で逆浸透膜の1次側に存在する不純物の量を減少させる不純物除去工程を実行し、
前記陽極及び前記陰極を前記直流電源に電気的に接続する経路に設けられた少なくとも1個のダイオードによって、前記電気式脱イオン水製造装置の停止時間中に、前記陰極及び前記陽極を介して流れる逆電流を防止することを特徴とする、運転方法。 At least one cell comprising a desalting chamber filled with an ion exchanger and a pair of concentrating chambers disposed on both sides of the desalting chamber via an ion exchange membrane is disposed between the cathode and the anode. , An electric deionized water production apparatus in which at least one of the pair of concentrating chambers is filled with an ion exchanger, and a voltage is applied to the cathode and the anode from a DC power source , and the electric deionized water production apparatus In a method for operating a deionized water production system, comprising a reverse osmosis membrane separation device that supplies reverse osmosis membrane permeated water to the electric deionized water production device as treated water,
While stopping the operation of the deionized water production system, performing an impurity removal step of reducing the amount of impurities present on the primary side of the reverse osmosis membrane in the reverse osmosis membrane separator ,
At least one diode provided in a path that electrically connects the anode and the cathode to the DC power source flows through the cathode and the anode during a stop time of the electric deionized water production apparatus. An operation method characterized by preventing reverse current .
前記逆浸透膜分離装置内で逆浸透膜の1次側に存在する不純物を除去する不純物除去手段を備え、
前記脱イオン水製造システムの運転を停止する間に、前記不純物除去手段によって、前記逆浸透膜分離装置内で前記逆浸透膜の1次側に存在する不純物の量を減少させ、
前記電気式脱イオン水製造装置は、前記陽極及び前記陰極を前記直流電源に電気的に接続する経路に設けられ、前記電気式脱イオン水製造装置の停止期間中に前記陰極及び前記陽極を介して流れる逆電流を阻止する少なくとも1個のダイオードとを備えることを特徴とする、脱イオン水製造システム。 At least one cell comprising a desalting chamber filled with an ion exchanger and a pair of concentrating chambers disposed on both sides of the desalting chamber via an ion exchange membrane is disposed between the cathode and the anode. , An electric deionized water production apparatus in which at least one of the pair of concentrating chambers is filled with an ion exchanger, and a voltage is applied to the cathode and the anode from a DC power source , and the electric deionized water production apparatus In a deionized water production system comprising a reverse osmosis membrane separation device that supplies reverse osmosis membrane permeated water to the electric deionized water production device as treated water
Impurity removing means for removing impurities present on the primary side of the reverse osmosis membrane in the reverse osmosis membrane separator,
While stopping the operation of the deionized water production system, the impurity removal means reduces the amount of impurities present on the primary side of the reverse osmosis membrane in the reverse osmosis membrane separator ,
The electric deionized water production apparatus is provided in a path for electrically connecting the anode and the cathode to the DC power source, and the electric deionized water production apparatus passes through the cathode and the anode during a stop period of the electric deionized water production apparatus. characterized Rukoto and at least one diode to block reverse current through Te, water producing system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013222266A JP6158681B2 (en) | 2013-10-25 | 2013-10-25 | Deionized water production system and operation method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013222266A JP6158681B2 (en) | 2013-10-25 | 2013-10-25 | Deionized water production system and operation method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015083286A JP2015083286A (en) | 2015-04-30 |
JP6158681B2 true JP6158681B2 (en) | 2017-07-05 |
Family
ID=53047208
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013222266A Active JP6158681B2 (en) | 2013-10-25 | 2013-10-25 | Deionized water production system and operation method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6158681B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7040008B2 (en) * | 2017-12-27 | 2022-03-23 | 栗田工業株式会社 | TOC removal device |
US20210053849A1 (en) * | 2018-04-05 | 2021-02-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Water treatment device and water treatment method |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61136404A (en) * | 1984-12-05 | 1986-06-24 | Nec Kansai Ltd | Liquid filtering apparatus |
JPH07106350B2 (en) * | 1986-07-31 | 1995-11-15 | バブコツク日立株式会社 | Operating method of electrodialysis desalination equipment |
JP2000189961A (en) * | 1998-10-20 | 2000-07-11 | Nitto Denko Corp | Fresh water maker and production of fresh water |
JP4481418B2 (en) * | 2000-03-23 | 2010-06-16 | オルガノ株式会社 | Electric deionized water production equipment |
-
2013
- 2013-10-25 JP JP2013222266A patent/JP6158681B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015083286A (en) | 2015-04-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6109708B2 (en) | Electric deionized water production apparatus and operation method thereof | |
JP3273718B2 (en) | Method for treating water to be treated by electrodeionization and apparatus used for the method | |
JP5785000B2 (en) | Operation method of pure water device and pure water device | |
KR20180103964A (en) | Operation method of ultrapure water producing apparatus and ultrapure water producing apparatus | |
JP5768961B2 (en) | Water treatment equipment | |
JP2008259961A (en) | Electrodeionizing apparatus and its operation method | |
JP2015048507A (en) | Difference pressure type water electrolysis system control method | |
JP2010172806A (en) | Pure water production system | |
JP6158681B2 (en) | Deionized water production system and operation method thereof | |
JP2019107617A (en) | Sterilization method of pure water production apparatus | |
JP5188454B2 (en) | Method for producing organic acid | |
JP3966103B2 (en) | Operation method of electrodeionization equipment | |
JP4432583B2 (en) | Ultrapure water production equipment | |
JP5673225B2 (en) | Water treatment method and water treatment system | |
WO2020148961A1 (en) | Pure water production apparatus, and method for operating same | |
JP2015048506A (en) | Water electrolysis system and method of starting the same | |
JP2008296204A (en) | Electro-deionization apparatus and method for operating electro-deionization apparatus | |
JP5786376B2 (en) | Water treatment method and water treatment system | |
JP5853621B2 (en) | Water treatment system | |
US20180194648A1 (en) | Electrolytic apparatus | |
JP6407734B2 (en) | Operation method of electric deionized water production apparatus and pure water production system provided with electric deionized water production apparatus | |
JP2018051453A (en) | Electric type deionized water production device and method for driving the same | |
JP6061446B2 (en) | Water treatment method and water treatment system | |
JP5640825B2 (en) | Water treatment method and water treatment system | |
JP4915843B2 (en) | Electric softening device, softening device and soft water production method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160516 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170228 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170228 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170414 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170530 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170608 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6158681 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |