JP6337933B2 - Water quality management system and operation method of water quality management system - Google Patents
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Description
本発明は、再生式イオン交換装置、特に、電子製品等を製造する過程で使用する超純水製造装置の一次純水システムに用いる再生式イオン交換装置から排出される処理水の水質を管理する水質管理システム及びこのシステムの運転方法に関する。 The present invention manages the quality of treated water discharged from a regenerative ion exchange apparatus used in a primary deionized water system of a regenerative ion exchange apparatus, in particular, an ultrapure water production apparatus used in the process of manufacturing electronic products and the like. The present invention relates to a water quality management system and a method for operating the system.
超純水製造装置は、一般的に、前処理システム、一次純水システム、二次純水システム(サブシステム)により構成される。前処理システムは、凝集、加圧浮上(沈殿)、濾過(膜濾過)装置などを備え、原水中の懸濁物質やコロイド物質の除去を行う。前処理システムによる処理過程では、高分子系有機物、疎水性有機物などを除去することもできる。一次純水システムは、基本的に逆浸透(RO)膜分離装置及び再生型イオン交換装置(混床式又は4床5塔式など)を備える。RO膜分離装置では、塩類を除去すると共に、イオン性、コロイド性のTOC成分を除去する。再生型イオン交換装置では、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成分の除去も行う。 The ultrapure water production apparatus is generally composed of a pretreatment system, a primary pure water system, and a secondary pure water system (subsystem). The pretreatment system includes agglomeration, pressurized flotation (precipitation), filtration (membrane filtration) devices, and the like, and removes suspended substances and colloidal substances in raw water. In the treatment process by the pretreatment system, high molecular organic substances, hydrophobic organic substances, and the like can be removed. The primary pure water system basically includes a reverse osmosis (RO) membrane separation device and a regenerative ion exchange device (such as a mixed bed type or a four-bed five-column type). In the RO membrane separation apparatus, salts are removed and ionic and colloidal TOC components are removed. In the regenerative ion exchange apparatus, salts are removed and the TOC component adsorbed or ion exchanged by the ion exchange resin is also removed.
サブシステムは、基本的に低圧紫外線(UV)酸化装置、非再生型混床式イオン交換装置及び限外濾過(UF)膜分離装置を備え、一次純水の純度をより一層高めることで超純水を製造する。低圧UV酸化装置では、低圧紫外線ランプより出される185nmの紫外線によりTOC成分を有機酸、さらにはCO2にまで分解する。分解によって生成された有機物及びCO2は、後段の非再生型混床式イオン交換装置で除去する。UF膜分離装置では、微粒子を除去するとともに、イオン交換樹脂の流出粒子の除去も行う。 The sub-system is basically equipped with a low-pressure ultraviolet (UV) oxidizer, a non-regenerative mixed-bed ion exchanger, and an ultrafiltration (UF) membrane separator, and ultrapure by further increasing the purity of primary pure water. Produce water. In the low-pressure UV oxidizer, the TOC component is decomposed into an organic acid and further to CO 2 by 185 nm ultraviolet rays emitted from a low-pressure ultraviolet lamp. Organic substances and CO 2 produced by the decomposition are removed by a non-regenerative mixed bed ion exchange apparatus in the subsequent stage. In the UF membrane separation device, fine particles are removed and the outflow particles of the ion exchange resin are also removed.
上述のような超純水製造装置において、一次純水システムに用いられる再生式イオン交換装置は、要求される処理水の水質に応じて1塔又は脱気装置を含む複数の塔で構成され、前段に逆浸透(RO)膜装置を有するのが一般的である。そして、この再生式イオン交換装置の後段には、非再生式イオン交換装置を備えたサブシステムが設けられる。 In the ultrapure water production apparatus as described above, the regenerative ion exchange apparatus used in the primary pure water system is composed of one tower or a plurality of towers including a deaeration device depending on the required water quality of the treated water, It is common to have a reverse osmosis (RO) membrane device upstream. A sub-system provided with a non-regenerative ion exchange device is provided at the subsequent stage of the regenerative ion exchange device.
従来、上述のような再生式イオン交換装置では、採水と再生とを繰り返しながら、電気化学的に水中のイオン類の除去を行っている。なお、再生とは、イオン交換装置のイオン交換の機能が低下した場合に、イオン交換装置に充填されているアニオン交換樹脂やカチオン交換樹脂などのイオン交換樹脂を、塩酸(HCl)又は水酸化ナトリウム(NaOH)などの再生薬品に接触させて、再生することである。被処理水中のイオン類を主に除去するイオン交換装置で処理された処理水のイオン濃度は、供給される被処理水のイオン濃度と処理水量(空間速度と線速度)とにより決まるため、通常、上述のような再生式イオン交換装置においては、処理水の抵抗率(又は電気伝導度)に閾値を設定し、この閾値を越えた時点で再生薬品によりイオン交換樹脂の再生を行っている。しかしながら、再生後のイオン交換樹脂中に残存する再生薬品に起因して、イオンを除去した後の採水時の処理水にはナトリウムイオン(Na+)又は塩化物イオン(Cl−)が存在してしまう。 Conventionally, in a regenerative ion exchange apparatus as described above, ions in water are removed electrochemically while repeating sampling and regeneration. Regeneration refers to an ion exchange resin such as anion exchange resin or cation exchange resin filled in the ion exchange device when hydrochloric acid (HCl) or sodium hydroxide is used when the ion exchange function of the ion exchange device is reduced. Regeneration by contacting with a regenerative chemical such as (NaOH). Since the ion concentration of treated water treated with an ion exchange device that mainly removes ions in the treated water is determined by the ion concentration of the treated water and the amount of treated water (space velocity and linear velocity), In the regenerative ion exchange apparatus as described above, a threshold is set for the resistivity (or electrical conductivity) of the treated water, and when this threshold is exceeded, the ion exchange resin is regenerated with the regenerative chemical. However, due to the regenerated chemicals remaining in the regenerated ion exchange resin, sodium ions (Na + ) or chloride ions (Cl − ) are present in the treated water at the time of sampling after removing the ions. End up.
最近、サブシステムに用いられる非再生式イオン交換装置において、処理水中のナトリウムイオン(Na+)濃度や塩化物イオン(Cl−)濃度の短期変動が顕在化するとともに、この非再生式イオン交換装置の処理水を半導体製品の洗浄に使用した場合、製造された半導体製品の歩留まりの低下を招くおそれがあることがわかった。 Recently, in a non-regenerative ion exchange apparatus used in a subsystem, short-term fluctuations in sodium ion (Na + ) concentration and chloride ion (Cl − ) concentration in treated water have become apparent, and this non-regenerative ion exchange apparatus It has been found that when the treated water is used for cleaning semiconductor products, the yield of manufactured semiconductor products may be reduced.
そこで、上述のような再生式イオン交換装置から排出される処理水中のナトリウムイオン(Na+)濃度や塩化物イオン(Cl−)濃度の変動の原因について、本発明者が検討した結果、一次純水システムに用いられる再生式イオン交換装置の処理水のナトリウムイオン(Na+)濃度や塩化物イオン(Cl−)濃度が、後段のサブシステムに用いられる非再生式イオン交換装置の処理水の水質に影響していることがわかった。 Therefore, as a result of the study by the present inventor on the cause of fluctuations in the sodium ion (Na + ) concentration and chloride ion (Cl − ) concentration in the treated water discharged from the regenerative ion exchange apparatus as described above, the primary purity The sodium ion (Na + ) concentration and chloride ion (Cl − ) concentration of the treated water of the regenerative ion exchanger used in the water system are the quality of the treated water of the non-regenerative ion exchanger used in the subsequent subsystem. It has been found that this has an effect.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、超純水製造装置の一次純水システムに用いる再生式イオン交換装置から排出される処理水中のナトリウムイオン(Na+)や塩化物イオン(Cl−)の濃度を安定的に低下させることができ、もって、後段のサブシステムに用いる非再生式イオン交換装置から排出される処理水中のナトリウムイオン(Na+)濃度や塩化物イオン(Cl−)濃度の短期変動を抑制することのできる水質管理システム及び水質管理システムの運転方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said subject, The sodium ion (Na <+> ) and chloride ion (Cl) in the treated water discharged | emitted from the regenerative ion exchange apparatus used for the primary pure water system of an ultrapure water manufacturing apparatus. − )) Can be stably reduced, so that the concentration of sodium ions (Na + ) and chloride ions (Cl − ) in the treated water discharged from the non-regenerative ion exchanger used in the subsystem at the later stage An object of the present invention is to provide a water quality management system capable of suppressing short-term fluctuations in concentration and a method for operating the water quality management system.
上記課題を解決するために、第一に本発明は、再生式イオン交換装置と、イオン濃度計を有する水質測定装置と、前記再生式イオン交換装置から排出される処理水を流通する第1排出管と、前記第1排出管から分岐しており、前記処理水を前記水質測定装置に供給する第2排出管と、を備える水質管理システムを提供する(発明1)。 In order to solve the above problems, firstly, the present invention provides a regenerative ion exchange device, a water quality measuring device having an ion concentration meter, and a first discharge that distributes treated water discharged from the regenerative ion exchange device. A water quality management system comprising a pipe and a second discharge pipe branched from the first discharge pipe and supplying the treated water to the water quality measuring device is provided (invention 1).
かかる発明(発明1)によれば、水質測定装置によって、再生式イオン交換装置から排出される処理水の抵抗率だけでなくイオン濃度をも測定できるので、この測定値に基づきイオン交換樹脂の再生の適否を管理することにより、処理水中のイオン濃度を安定的に低下させることができ、もって、後段のサブシステムに用いる非再生式イオン交換装置から排出される処理水中のイオン濃度の短期変動を抑制することが可能となる。また、水質測定装置が、第1排出管上に設けられているのではなく、例えば自動弁を介して第1排出管から分岐する第2排出管に接続されていることにより、自動弁の切り替え操作によって、必要に応じたタイミングで、処理水の水質を簡易に測定することが可能となる。 According to this invention (Invention 1), not only the resistivity of the treated water discharged from the regenerative ion exchange device but also the ion concentration can be measured by the water quality measuring device, so that the ion exchange resin is regenerated based on this measured value. The ion concentration in the treated water can be stably reduced by managing the suitability of the process, so that the short-term fluctuation of the ion concentration in the treated water discharged from the non-regenerative ion exchanger used in the subsequent subsystem can be reduced. It becomes possible to suppress. In addition, the water quality measuring device is not provided on the first discharge pipe, but is connected to the second discharge pipe branched from the first discharge pipe via, for example, an automatic valve, thereby switching the automatic valve. By the operation, it is possible to easily measure the quality of the treated water at a timing as required.
上記発明(発明1)においては、前記再生式イオン交換装置が複数の再生式イオン交換塔を有する場合において、前記再生式イオン交換装置の最後段の再生式イオン交換塔から流出する流出水を前記処理水とすることが好ましい(発明2)。 In the above invention (Invention 1), when the regenerative ion exchange apparatus has a plurality of regenerative ion exchange towers, the effluent water flowing out from the regenerative ion exchange tower at the last stage of the regenerative ion exchange apparatus is It is preferable to use treated water (Invention 2).
再生式イオン交換装置が複数の再生式イオン交換塔を有する場合に、後段のサブシステムに流入する被処理水中のイオン濃度を低下させるためには、最後段の再生式イオン交換塔の処理水中のイオン濃度を低下させればよい。かかる発明(発明2)によれば、最後段の再生式イオン交換塔の流出水を処理水として、イオン濃度(及び低効率)を測定し、この測定値に基づきイオン交換樹脂の再生の適否を管理することにより、処理水中のイオン濃度を安定的に低下させることができ、もって、後段のサブシステムに用いる非再生式イオン交換装置から排出される処理水中のイオン濃度の短期変動を抑制することが可能となる。 When the regenerative ion exchange apparatus has a plurality of regenerative ion exchange towers, in order to reduce the ion concentration in the treated water flowing into the downstream subsystem, What is necessary is just to reduce ion concentration. According to this invention (Invention 2), the ion concentration (and low efficiency) is measured using the effluent of the last-stage regenerative ion exchange tower as treated water, and the appropriateness of regeneration of the ion exchange resin is determined based on this measured value. By managing it, the ion concentration in the treated water can be stably reduced, thereby suppressing short-term fluctuations in the ion concentration in the treated water discharged from the non-regenerative ion exchanger used in the subsequent subsystem. Is possible.
上記発明(発明1,2)においては、前記処理水を採水するための採水モードと、前記再生式イオン交換装置を再生するための再生モードと、を含む運転モードを自動的に切り替える自動切替制御手段を備え、前記自動切替制御手段が、前記水質測定装置の測定値に応じて、前記運転モードの自動切り替え制御を行うことが好ましい(発明3)。
In the said invention (
かかる発明(発明3)によれば、再生式イオン交換装置から排出される処理水のイオン濃度(及び低効率)を水質測定装置により測定し、この測定値に応じて、再生式イオン交換装置の運転モードを自動的に採水モード又は再生モードに切り替えることができるので、再生式イオン交換装置の再生を適切に管理することが可能となり、もって後段のサブシステムに流入する被処理水中のイオンの濃度を制御することが可能となる。 According to this invention (invention 3), the ion concentration (and low efficiency) of the treated water discharged from the regenerative ion exchange device is measured by the water quality measuring device, and according to this measured value, the regenerative ion exchange device Since the operation mode can be automatically switched to the water sampling mode or the regeneration mode, it is possible to appropriately manage the regeneration of the regenerative ion exchange device, and thus the ions in the treated water flowing into the subsystem at the subsequent stage can be managed. It is possible to control the concentration.
上記発明(発明1−3)においては、N個(Nは2以上の整数)の並列に設けられる前記再生式イオン交換装置と、N個以下の並列に設けられる前記水質測定装置とを備え、前記N個の再生式イオン交換装置のそれぞれから排出される各処理水が、前記N個以下の水質測定装置のそれぞれに供給可能に構成されることが好ましい(発明4)。 In the said invention (invention 1-3), the said regenerative ion exchange apparatus provided in parallel with N pieces (N is an integer of 2 or more) and the water quality measuring apparatus provided in parallel with N pieces or less, It is preferable that each treated water discharged from each of the N regenerative ion exchange devices is configured to be supplied to each of the N or less water quality measuring devices (invention 4).
従来のイオン濃度を測定するイオン濃度計は、個体差によってその測定値に数百ng/Lレベルの濃度範囲でばらつきが生じてしまう。したがって、再生式イオン交換装置が複数並列に設けられる場合に、各系列について処理水のイオン濃度を測定するためにイオン濃度計を設けると、各イオン濃度計の校正とクロスチェックに時間を要し、必要に応じたタイミングで処理水の水質の管理を適切に行うことができない状況が生じていた。かかる発明(発明4)によれば、再生式イオン交換装置がN個(Nは2以上の整数)並列に設けられる場合であっても、一つの水質管理システムによって、必要に応じたタイミングで、特定の再生式イオン交換装置を選択して水質の測定を行うことができるので、再生式イオン交換装置ごとにイオン濃度計(水質測定装置)を設けた場合に比べて、処理水の水質の管理が簡易であり、かつ、イオン濃度を抑制した処理水を安定的に後段のサブシステムに流入することが可能となる。また、一つの水質管理システムによって複数の再生式イオン交換装置の水質を管理することができるため、再生式イオン交換装置ごとにイオン濃度計(水質測定装置)を設ける必要がない点で、経済的効果も大きい。この効果は、特に水質測定装置の個数が再生式イオン交換装置の個数より小さい場合に顕著である。 Conventional ion concentration meters that measure the ion concentration cause variations in the measured value in a concentration range of several hundred ng / L level due to individual differences. Therefore, when a plurality of regenerative ion exchange devices are provided in parallel, if an ion concentration meter is provided to measure the ion concentration of treated water for each series, it takes time to calibrate and cross-check each ion concentration meter. However, there was a situation where the quality of the treated water could not be properly managed at the timing required. According to this invention (invention 4), even when N regenerative ion exchange devices are provided in parallel (N is an integer of 2 or more), one water quality management system at a timing as required. Since water quality can be measured by selecting a specific regenerative ion exchange device, the quality of treated water can be controlled compared to the case where an ion concentration meter (water quality measurement device) is provided for each regenerative ion exchange device. Is simple, and it becomes possible to stably flow the treated water with suppressed ion concentration into the subsystem at the subsequent stage. Moreover, since the water quality of a plurality of regenerative ion exchangers can be managed by one water quality management system, it is economical in that it is not necessary to provide an ion concentration meter (water quality measuring device) for each regenerative ion exchanger. Great effect. This effect is particularly remarkable when the number of water quality measuring devices is smaller than the number of regenerative ion exchange devices.
第二に本発明は、上記発明1から上記発明4のいずれかに記載の水質管理システムの運転方法であって、前記処理水のイオン濃度を前記イオン濃度計により測定する工程と、前記測定したイオン濃度の測定値に基づき、前記処理水を採水するための採水モードと前記再生式イオン交換装置を再生するための再生モードとを自動切替制御する工程と、を備える水質管理システムの運転方法を提供する(発明5)。 Secondly, the present invention is an operation method of the water quality management system according to any one of the first to fourth aspects, wherein the ion concentration meter measures the ion concentration of the treated water, and the measurement is performed. An operation of a water quality management system comprising: a step of automatically switching between a water collection mode for collecting the treated water and a regeneration mode for regenerating the regenerative ion exchange device based on a measured value of ion concentration A method is provided (Invention 5).
かかる発明(発明5)によれば、再生式イオン交換装置から排出される処理水の抵抗率だけでなくイオン濃度をも測定できるので、この測定値に基づき運転モードを自動的に採水モード又は再生モードに切り替えることが可能となる。したがって、再生式イオン交換装置が複数の再生式イオン交換塔を有する場合や、複数並列に設けられる場合であっても、処理水の水質を適切に管理することができ、もって、後段のサブシステムに用いる非再生式イオン交換装置から排出される処理水中のイオン濃度の短期変動を抑制することが可能となる。 According to this invention (invention 5), not only the resistivity of the treated water discharged from the regenerative ion exchange apparatus but also the ion concentration can be measured. It is possible to switch to the playback mode. Therefore, even when the regenerative ion exchange apparatus has a plurality of regenerative ion exchange towers or a plurality of regenerative ion exchange towers are provided in parallel, the quality of the treated water can be appropriately managed. It is possible to suppress short-term fluctuations in the ion concentration in the treated water discharged from the non-regenerative ion exchange apparatus used for the process.
本発明によれば、水質測定装置によって、再生式イオン交換装置から排出される処理水の抵抗率だけでなくイオン濃度をも測定できるので、この測定値に基づきイオン交換樹脂の再生の適否を管理することにより、処理水中のイオン濃度を安定的に低下させることができ、もって、後段のサブシステムに用いる非再生式イオン交換装置から排出される処理水中のイオン濃度の短期変動を抑制することが可能となる。また、水質測定装置が、第1排出管上に設けられているのではなく、自動弁を介して第1排出管から分岐する第2排出管に接続されていることにより、自動弁の切り替え操作によって、必要に応じたタイミングで、処理水の水質を簡易に測定することが可能となる。 According to the present invention, not only the resistivity of the treated water discharged from the regenerative ion exchange device but also the ion concentration can be measured by the water quality measuring device, so that the appropriateness of regeneration of the ion exchange resin is managed based on the measured value. By doing so, the ion concentration in the treated water can be stably reduced, and therefore, short-term fluctuations in the ion concentration in the treated water discharged from the non-regenerative ion exchange device used in the subsequent subsystem can be suppressed. It becomes possible. In addition, the water quality measuring device is not provided on the first discharge pipe, but is connected to the second discharge pipe branched from the first discharge pipe via the automatic valve, thereby switching the automatic valve. Therefore, it is possible to easily measure the quality of the treated water at a timing as required.
以下、本発明の水質管理システムの実施の形態について、適宜図面を参照して説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであって、何ら本発明を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of a water quality management system of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The embodiment described below is for facilitating the understanding of the present invention, and does not limit the present invention.
〔第一実施形態〕
図1は、本発明の第一の実施形態に係る水質管理システム10を示す概略系統図である。図1において、水質管理システム10は、再生式イオン交換装置1と、抵抗率計21とイオン濃度計22とを有する水質測定装置2と、再生式イオン交換装置1から排出するイオン交換処理水W1を流通する第1排出管3と、イオン交換処理水W1を水質測定装置2に供給する第2排出管4とを備え、第2排出管4が、自動弁5を介して第1排出管3から分岐している構成である。また、水質管理システム10は、イオン交換処理水W1を採水するための採水モードと、再生式イオン交換装置1を再生するための再生モードと、を含む運転モードを自動的に切り替える自動切替制御手段(図示しない)を備える。なお、第一実施形態において、水質管理システム10が備えている再生式イオン交換装置1を、再生式イオン交換装置の第一の例とする。
[First embodiment]
FIG. 1 is a schematic system diagram showing a water
<再生式イオン交換装置>
本実施形態において、再生式イオン交換装置1を構成する再生式イオン交換塔11は、円筒状の交換塔本体111内に、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との混合樹脂によるイオン交換樹脂層12が配置している。交換塔本体111の上部にはイオン交換処理を行う前処理水Wを供給する供給管6が接続している一方、下部にはイオン交換処理水W1を排出する第1排出管3が接続しており、第1排出管3には自動弁5を介して第2排出管4が接続している。なお、第1排出管3は、後段のサブシステム(図示しない)に接続している。前処理水Wは、再生式イオン交換装置1によってイオン成分を除去され、イオン交換処理水W1として、第1排出管3を経てサブシステムに供給される。サブシステムで製造された超純水は、ユースポイントに供給され、電子製品等を製造する過程で洗浄等に使用される。
<Regenerative ion exchanger>
In this embodiment, the regenerative
供給管6には、再生薬液であるアルカリとしての水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液を供給する第1薬液供給管7が接続している。第1排出管3には、自動弁5の上流側に、再生薬液である酸としての塩酸(HCl)を供給する第2薬液供給管8が接続している。交換塔本体111の側部には、再生時の廃水を排出する再生廃水排出管9が接続している。これら第1排出管3、第2排出管4、供給管6、第1薬液供給管7、第2薬液供給管8及び再生廃水排出管9にはそれぞれ開閉バルブ(図示しない)が設けられている。本実施形態において、第1薬液供給管7には加熱器(プレート式熱交換器)71が設けられている。
Connected to the
(カチオン交換樹脂)
再生式イオン交換装置1において、イオン交換樹脂層12を構成するカチオン交換樹脂としては、陽イオン交換基としてスルホン基を付けた強酸性カチオン交換樹脂、カルボン酸基を付けた弱酸性カチオン交換樹脂のいずれも使用可能であり、PSAの溶出が少ない点でゲル型樹脂が一般的に使用される。また、上記カチオン交換樹脂は、ジビニルベンゼンが架橋剤となって、鎖状構造が架橋されて網目構造の樹脂が形成されているため、ジビニルベンゼンが多いほど鎖の分岐が多く、密な構造になり、ジビニルベンゼンが少ないと分枝の少ない網目の大きい樹脂が得られる。通常の水処理に使用する樹脂は、架橋度が8%程度のもので、標準架橋樹脂と呼ばれる。これに対して、架橋度が9%以上のものは高架橋度樹脂と呼ばれる。本実施形態においては、標準架橋樹脂、高架橋度樹脂のいずれも使用することができるが、標準架橋樹脂が好適に使用できる。
(Cation exchange resin)
In the regenerative
(アニオン交換樹脂)
イオン交換樹脂層12を構成するアニオン交換樹脂としては、PSAの溶出が少ない点でゲル型樹脂が使用される。スチレン−ジビニルベンゼン共重合体などを母体としたスチレン骨格に、トリメチルアンモニウム基やジメチルエタノールアンモニウム基などの四級アンモニウム基を持つ強塩基性アニオン交換樹脂、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体などを母体としたスチレン骨格又はポリアクリル酸エステル骨格に、一級〜三級アミノ基を官能基として持つ弱塩基性アニオン交換樹脂のいずれも使用することができるが、強塩基性アニオン交換樹脂が好適に使用できる。アニオン交換樹脂の交換基は、OH型であるのが好ましい。
(Anion exchange resin)
As the anion exchange resin constituting the ion
イオン交換樹脂層12を構成する混合樹脂におけるカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との混合割合は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との比が30:70〜70:30であることが好ましく、特に30:70〜50:50と、アニオン交換樹脂を多く混合するのが好ましい。なお、イオン交換樹脂層12を構成するイオン交換樹脂の物性については、粒状であれば特に制限はない。
The mixing ratio of the cation exchange resin and the anion exchange resin in the mixed resin constituting the ion
(再生式イオン交換塔)
再生式イオン交換塔11の材質は、イオン交換樹脂の再生薬品に耐性があるものであれば、特に制限されない。
(Regenerative ion exchange tower)
The material of the regenerative
<水質測定装置>
本実施形態において、水質測定装置2は、抵抗率計21とイオン濃度計22とをこの順に有する。水質測定装置2は、抵抗率計21とイオン濃度計22との間の配管に第2自動弁24を有している。抵抗率計21と、第2自動弁24との間の配管には、抵抗率計21による抵抗率測定後の廃水を系外に排出するための第1廃水排出管26が、第1自動弁23を介して分岐して設けられている。また、イオン濃度計22の下流側には、水質測定装置2から排出される廃水を系外に排出するための第2廃水排出管27が、第3自動弁25を介して設けられている。
<Water quality measuring device>
In the present embodiment, the water
(抵抗率計)
水質測定装置2を構成する抵抗率計21は、イオン交換処理水W1の抵抗率を測定するものである。抵抗率計21の種類は特に限定されず、例えば、市販の電気抵抗率計でイオン交換処理水W1の抵抗率を測定してもよい。なお、抵抗率計21の測定セルの材質は、純水を1L/minで通水した場合に、測定対象のイオン濃度が20ng/L以上溶出しないものであれば特に限定されない。
(Resistivity meter)
The
(イオン濃度計)
水質測定装置2を構成するイオン濃度計22は、イオン交換処理水W1のイオン濃度を測定するものである。イオン濃度計22の種類は特に限定されないが、本実施形態においては、ナトリウムイオン電極により、イオン交換処理水W1のイオン濃度を測定している。なお、イオン濃度計22の測定セルの材質は、純水を1L/minで通水した場合に、測定対象のイオン濃度が20ng/L以上溶出しないものであれば特に限定されない。
(Ion concentration meter)
The
<自動切替制御手段>
自動切替制御手段は、水質測定装置2の測定値に応じて、運転モードの切り替え制御を行うものである。具体的には、採水モード時には、イオン交換処理水W1の抵抗率を抵抗率計21により測定し、この測定値が抵抗率計21に予め設定した閾値を越えた時点で、イオン交換樹脂層12のイオン交換能が低下してきたと判断し、再生モードへの切り替えを行う。そして、再生モード時には、イオン交換処理水W1に含まれるナトリウムイオン(Na+)濃度をイオン濃度計22により測定し、この測定値がイオン濃度計22に予め設定した閾値以下となった時点で、再生を好適と判断し、再生処理を終了して採水モードへの切り替えを行う。
<Automatic switching control means>
The automatic switching control means performs switching control of the operation mode according to the measurement value of the water
(再生薬品)
本実施形態においては、再生式イオン交換塔11の交換塔本体111内に充填されるイオン交換樹脂の再生に使用する薬品として、水酸化ナトリウム(NaOH)及び塩酸(HCl)を使用しているが、イオン交換樹脂の性能を著しく低下させずに回生できるものであれば、これらに限定されるものではない。
(Recycled chemicals)
In the present embodiment, sodium hydroxide (NaOH) and hydrochloric acid (HCl) are used as chemicals used for regeneration of the ion exchange resin filled in the exchange column
(前処理水)
前処理水Wの水質については、電子製品等を製造する過程で使用される超純水の要求水質で原水の処理方法が異なるため、特に制限はない。また、前処理水Wの原水についても特に制限はない。
(Pretreatment water)
The quality of the pretreated water W is not particularly limited since the raw water treatment method differs depending on the required quality of ultrapure water used in the process of manufacturing electronic products and the like. Moreover, there is no restriction | limiting in particular also about the raw water of the pre-treatment water W.
(配管)
水質管理システム10に用いられる第1排出管3等の配管の材質は、純水を1L/minで通水した場合に、測定対象のイオン濃度が20ng/L以上溶出しないものであれば特に限定されない。
(Plumbing)
The material of the piping such as the
(自動弁)
水質管理システム10に用いられる自動弁の仕様は、純水を1L/minで通水した場合に、測定対象のイオン濃度が20ng/L以上溶出しないものであれば特に限定されない。
(Automatic valve)
The specification of the automatic valve used in the water
[水質管理システムの運転方法]
次に、上述の第一実施形態の水質管理システム10の運転方法について説明する。なお、以下において、「採水モード」とは再生式イオン交換装置1から排出されるイオン交換処理水W1の採水時の運転方式を意味し、「再生モード」とは再生式イオン交換装置1のイオン交換樹脂層12の再生時の運転方式を意味する。
[Operation method of water quality management system]
Next, an operation method of the water
<採水モード>
採水モードでは、供給管6及び第1排出管3を開成、第1薬液供給管7、第2薬液供給管8及び再生廃水排出管9を閉鎖した上で、第1排出管3においては、自動弁5によって第2排出管4への通水も可能とした状態で、前処理水Wを供給管6から下向流で再生式イオン交換塔11に供給する。供給された前処理水Wは、再生式イオン交換塔11に充填された混合樹脂であるイオン交換樹脂層12において、カチオン性成分及びアニオン性成分を除去される(イオン交換工程)。イオン成分を除去された前処理水Wは、イオン交換処理水W1として第1排出管3を経て後段のサブシステムに供給されると同時に、第2排出管4を経て水質測定装置2に供給される。なお、このときの通水条件は、通常のイオン交換による処理と同程度とすることができ、イオン交換樹脂層12のイオン交換樹脂の容積に対して空間速度5〜100h−1、特に5〜50h−1とすればよい。
<Water sampling mode>
In the water sampling mode, the
水質測定装置2においては、第1自動弁23を開成、第2自動弁24を閉鎖した状態で、イオン交換処理水W1が第2排出管4から抵抗率計21に通水される。通水されたイオン交換処理水W1に対して、抵抗率計21により抵抗率の測定を行う(抵抗率測定工程)。抵抗率測定後のイオン交換処理水W1は、第1廃水排出管26を経て、系外に排出される。自動切替制御手段は、イオン交換処理水W1の抵抗率が、予め設定した閾値を超えた時点で、イオン交換樹脂層12のイオン交換能が低下してきたと判断し、再生モードへの切り替えを行う。なお、再生式イオン交換装置1から排出されるイオン交換処理水W1の水質測定装置2への流量は、1L/min以上であることが好ましく、1.5L/minであることがより好ましい。
In the water
<再生モード>
再生モードでは、まず、イオン交換処理水W1を第1排出管3から上向流で再生式イオン交換塔11に供給して、供給管6から排出することで、イオン交換樹脂層12を構成する混合樹脂を逆洗する(逆洗工程)。この逆洗工程により、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂のわずかな比重差に起因して、アニオン交換樹脂が交換塔本体111の上側にカチオン交換樹脂が交換塔本体111の下側に分離する。
<Playback mode>
In the regeneration mode, first, the ion exchange treated water W1 is supplied from the
次に、第1薬液供給管7、第2薬液供給管8及び再生廃水排出管9を開成した状態で、第1薬液供給管7から水酸化ナトリウム水溶液を下向流で再生式イオン交換塔11に供給するとともに、第2薬液供給管8から塩酸を上向流で再生式イオン交換塔11に供給する(再生処理工程)。これにより、交換塔本体111の上側に偏在したアニオン交換樹脂を再生するとともに、交換塔本体111の下側に偏在したカチオン交換樹脂を再生する。このとき、アニオン交換樹脂を効率よく再生するために、水酸化ナトリウム水溶液は、第1薬液供給管7に設けられる加熱器71によって、30〜50℃程度に加熱することが好ましい。再生後の水酸化ナトリウム水溶液及び塩酸の廃水は、再生廃水排出管9から排出する。
Next, with the first chemical
続いて、供給管6及び第1排出管3を開成し、第1薬液供給管7、第2薬液供給管8及び再生廃水排出管9を閉鎖した上で、第1排出管3においては、自動弁5によって第2排出管4への通水を停止した状態で、供給管6から下向流で再生式イオン交換塔11にイオン交換処理水W1を供給して、第1排出管3から排出することで、再生に使用した薬液(水酸化ナトリウム水溶液及び塩酸)を一過式で再生式イオン交換塔11から押し出す(押し出し工程)。この際、第1排出管3から排出するイオン交換水W1は、後段のサブシステムには供給しない。なお、ここまでの再生操作(逆洗工程、再生処理工程及び押し出し工程)は、イオン交換処理水W1の抵抗率の低下や、後述するナトリウム濃度の上昇が大きい場合には、2回以上連続して行うのが好ましい。
Subsequently, the
イオン交換樹脂層12を構成する分離したイオン交換樹脂を混合した後、第1排出管3において、自動弁5によって第2排出管4への通水も可能とした以外は、押し出し工程と同様の配管の開成/閉鎖状態で、供給管6から下向流で再生式イオン交換塔11に前処理水Wを供給し、イオン交換処理水W1を第1排出管3から排出することにより、イオン交換樹脂の循環洗浄を行う(循環洗浄工程)。この際、第1排出管3から排出するイオン交換処理水W1は、後段のサブシステムには供給しない。同時に、循環洗浄工程で製造されたイオン交換処理水W1は、第2排出管4を経て水質測定装置2に供給される。なお、再生式イオン交換装置1から排出されるイオン交換処理水W1の水質測定装置2への流量は、1L/min以上とし、1.5L/minであることが好ましい。
After mixing the separated ion exchange resins constituting the ion
水質測定装置2においては、第2自動弁24及び第3自動弁25を開成、第1自動弁23を閉鎖した状態で、イオン交換処理水W1が第2排出管4からイオン濃度計22に通水される。通水されたイオン交換処理水W1に対して、イオン濃度計22のナトリウムイオン電極によりナトリウムイオン(Na+)濃度の測定を行う(イオン濃度測定工程)。循環洗浄工程が不十分である場合には、再生処理に用いた水酸化ナトリウム水溶液に起因するナトリウムイオン(Na+)が、イオン交換処理水W1に多く含まれる。したがって、自動切替制御手段は、イオン交換処理水W1のナトリウムイオン(Na+)濃度が、予め設定した閾値以下となった時点で、再生を好適と判断し、再生処理を終了して採水モードへの切り替えを行う。なお、イオン濃度測定後のイオン交換処理水W1は、第2廃水排出管27を経て、系外に排出される。
In the water
イオン濃度測定工程において、イオン交換処理水W1のナトリウムイオン(Na+)濃度が、予め設定した閾値を超えた場合には、循環洗浄工程を継続すればよい。 In the ion concentration measurement step, when the sodium ion (Na + ) concentration of the ion exchange treated water W1 exceeds a preset threshold value, the circulation cleaning step may be continued.
なお、自動切替制御手段は、抵抗率計21によるイオン交換処理水W1の抵抗率の測定値と、イオン濃度計22のナトリウムイオン電極によるイオン交換処理水W1のナトリウムイオン(Na+)濃度の測定値との両方の測定値に基づき、再生の適否を判断するよう構成されてもよい。
The automatic switching control means measures the resistivity value of the ion exchange treated water W1 by the
このように、自動切替制御手段により、採水モードと再生モードとを交互に繰り返して運転することにより、水質測定装置2による測定値、特に、イオン交換処理水W1のナトリウムイオン(Na+)濃度に基づいて、イオン交換樹脂層12の再生の適否を判断し、再生が好適であると判断された後のイオン交換処理水W1を後段のサブシステムに供給することができるので、超純水(サブシステム処理水)のナトリウムイオン(Na+)濃度を所望の値にまで低く維持して安定化させることが可能となる。
As described above, the automatic switching control means is operated by alternately repeating the water sampling mode and the regeneration mode, whereby the measured value by the water
〔第二実施形態〕
図2は本発明の第二の実施形態に係る水質管理システム10’を示す概略系統図である。図2の水質管理システム10’は、3個の並列に設けられる再生式イオン交換装置1(第一の例)と、2個の並列に設けられる水質測定装置2とを備え、3個の再生式イオン交換装置1のそれぞれから排出される各処理水が、2個の水質測定装置2のそれぞれに供給可能に構成されている。なお、図2において、各系列の再生式イオン交換装置1(1A、1B、1C)についてはその表示を省略している。また、図2及び以下の説明において、第一実施形態と同一構成又は同一機能を有する装置等については同一符号を用いて、その詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a schematic system diagram showing a water
本実施形態においては、水質測定装置2として、第1水質測定装置2Aと第2水質測定装置2Bとが2段並列に設けられており、再生式イオン交換装置1として、第1再生式イオン交換装置1Aと第2再生式イオン交換装置1Bと第3再生式イオン交換装置1Cとが3段並列に設けられている。第1再生式イオン交換装置1Aの第2排出管4は、第1枝管4aと第2枝管4bとに分岐している。第1枝管4aには自動弁を介して第1水質測定装置2Aが接続しており、第2枝管4bには自動弁を介して第2水質測定装置2Bが接続している。
In the present embodiment, as the water
第2再生式イオン交換装置1Bの第2排出管4は、第1枝管4cと第2枝管4dとに分岐している。第1枝管4cは自動弁を介して第1枝管4aに合流しており、第2枝管4dは自動弁を介して第2枝管4bに合流している。第3再生式イオン交換装置1Cの第2排出管4は、第1枝管4eと第2枝管4fとに分岐している。第1枝管4eは自動弁を介して第1枝管4aと第1枝管4cとの合流点より下流側において第1枝管4aに合流しており、第2枝管4fは自動弁を介して第2枝管4bと第2枝管4dとの合流点より下流側において第2枝管4bに合流している。
The
[水質管理システムの運転方法]
次に、第二実施形態の水質管理システム10’の運転方法について説明する。なお、以下の説明においては、第1再生式イオン交換装置1Aによる第1系列及び第2再生式イオン交換装置1Bによる第2系列が採水モード、第3再生式イオン交換装置1Cによる第3系列が再生モードの場合を例に説明する。
[Operation method of water quality management system]
Next, the operation method of the water
(第1系列−採水モード)
第1系列においては、イオン交換工程後に第1再生式イオン交換装置1Aから排出されたイオン交換処理水W1が、第1排出管3を経て後段のサブシステムに供給されると同時に、第2排出管4及び第1枝管4aを経て第1水質測定装置2Aに通水されている状態である。そして、第1水質測定装置2Aにおいては、抵抗率計21によりイオン交換処理水W1の抵抗率が測定される(抵抗率測定工程)。抵抗率測定後のイオン交換処理水W1は、第1廃水排出管26を経て、系外に排出される。測定された抵抗率が予め設定した閾値を超えた時点で、自動切替制御手段により、再生モードへの切り替えが行われる。
(First series-sampling mode)
In the first series, the ion exchange treated water W1 discharged from the first regenerative ion exchange device 1A after the ion exchange step is supplied to the subsequent subsystem via the
(第2系列−再生モード)
第2系列においては、逆洗工程後の第2再生式イオン交換装置1Bの再生式イオン交換塔11に対して、第1薬液供給管7から水酸化ナトリウム水溶液が供給されるとともに、第2薬液供給管8から塩酸が供給されている状態である(再生処理工程)。なお、第2再生式イオン交換装置1Bにおける再生後の水酸化ナトリウム水溶液及び塩酸の廃水は、再生廃水排出管9から排出される。
(Second series-playback mode)
In the second series, an aqueous sodium hydroxide solution is supplied from the first chemical
(第3系列−再生モード)
第3系列においては、循環工程後に第3再生式イオン交換装置1Cから排出されたイオン交換処理水W1が、第1排出管3を経て排出されると同時に、第2排出管4及び第2枝管4fを経て第2水質測定装置2Bに通水されている状態である。そして、第2水質測定装置2Bにおいては、イオン濃度計22によりイオン交換処理水W1のイオン濃度が測定される(イオン濃度測定工程)。このとき、第1水質測定装置2Aは、第1再生式イオン交換装置1Aのイオン交換処理水W1の抵抗率の測定に使用されているため、第3再生式イオン交換装置1Cから排出されるイオン交換処理水W1は、自動弁により第1枝管4eへは通水せず、第2枝管4fへ通水するよう自動制御されるので、使用されていない第2水質測定装置2Bを選択して、イオン交換処理水W1のナトリウムイオン(Na+)濃度の測定を行うことができる。
(3rd series-playback mode)
In the third series, the ion exchange treated water W1 discharged from the third regenerative ion exchange device 1C after the circulation step is discharged through the
このように、再生式イオン交換装置1が3個並列に設けられる場合であっても、一つの水質管理システム10’によって、必要に応じたタイミングで、特定の再生式イオン交換装置1を選択して水質の測定を行うことができるので、再生式イオン交換装置1(1A、1B、1C)ごとに水質測定装置2を設けた場合に比べて、処理水の水質の管理が簡易であり、かつ、イオン濃度を抑制した処理水を安定的に後段のサブシステムに流入することが可能となる。
Thus, even when three regenerative
[再生式イオン交換装置のその他の例]
次に、図3−図7に示す第二の例−第六の例の再生式イオン交換装置1について、それぞれ説明する。以下の例において、再生式イオン交換装置1が複数の再生式イオン交換塔11を備える場合には、再生式イオン交換装置1の最後段の再生式イオン交換塔11から排出されるイオン交換処理水W1について、第一実施形態又は第二実施形態に基づき、水質(抵抗率、ナトリウムイオン(Na+)濃度)の測定を行えばよい。つまり、再生式イオン交換装置1の最後段の再生式イオン交換塔11の第2排出管4が、水質測定装置2に接続する構成であればよい。このとき、水質測定装置2は自動弁5の直近に設けられることが好ましい。なお、図3−図7及び以下の説明において、同一構成又は同一機能を有する装置等については同一符号を用いて、その詳細な説明を省略する。
[Other examples of regenerative ion exchange equipment]
Next, the second example-sixth example regenerative
(第二の例による再生式イオン交換装置)
図3に示す再生式イオン交換装置1は、単独の再生式イオン交換塔11で構成される態様である。本実施形態において、再生式イオン交換塔11は、上向流で通水する方式であり、円筒状の交換塔本体111内に上側からアニオン交換樹脂層12Aとカチオン交換樹脂層12Bとがそれぞれ離間して形成された2層式のイオン交換塔である。交換塔本体111の下部にはイオン交換処理を行う前処理水Wの供給管6が接続されている一方、上部にはイオン交換処理水W1の第1排出管3が接続されており、第1排出管3には自動弁5を介して第2排出管4が分岐して接続されている。そして、第1排出管3には、自動弁5の上流側に、再生薬液であるアルカリとしてのNaOH溶液を供給するための第1薬液供給管7が接続しており、交換塔本体111の側部にはNaOH再生廃水を排出するための第1再生廃水排出管91が接続している。一方、交換塔本体111の側部には、再生薬液である酸としての塩酸(HCl)を供給するための第2薬液供給管8が連通しており、供給管6には塩酸再生廃水を排出するための第2再生廃水排出管92が接続している。これら第1排出管3、第2排出管4、供給管6、第1薬液供給管7、第2薬液供給管8、第1再生廃水排出管91及び第2再生廃水排出管92には、それぞれ開閉バルブ(図示しない)が設けられている。なお、図3において、71は第1薬液供給管7に設けられた加熱器(プレート式熱交換器)であり、13Aはアニオン交換樹脂層12Aを構成するアニオン交換樹脂よりも小さい孔を多数有する遮蔽板である。
(Regenerative ion exchange device according to the second example)
The regenerative
(第三の例による再生式イオン交換装置)
図4に示す再生式イオン交換装置1は、単独の再生式イオン交換塔11で構成される態様である。本実施形態において、再生式イオン交換塔11は、上向流で通水する方式であり、円筒状の交換塔本体111内に上側からカチオン交換樹脂層12Bとアニオン交換樹脂層12Aとがそれぞれ離間して形成された2層式のイオン交換塔である。交換塔本体111の下部にはイオン交換処理を行う前処理水Wの供給管6が接続されている一方、上部にはイオン交換処理水W1の第1排出管3が接続されており、第1排出管3には自動弁5を介して第2排出管4が接続されている。そして、第1排出管3には、自動弁5の上流側に、再生薬液である酸としての塩酸(HCl)を供給するための第2薬液供給管8が連通しており、交換塔本体111の側部には塩酸再生廃水を排出するための第2再生廃水排出管92が接続している。また、交換塔本体111の側部には、再生薬液であるアルカリとしてのNaOH溶液を供給するための第1薬液供給管7が接続しており、供給管6にはNaOH再生廃水を排出するための第1再生廃水排出管91が接続している。これら第1排出管3、第2排出管4、供給管6、第1薬液供給管7、第2薬液供給管8、第1再生廃水排出管91及び第2再生廃水排出管92には、それぞれ開閉バルブ(図示しない)が設けられている。なお、図4において、71は第1薬液供給管7に設けられた加熱器(プレート式熱交換器)であり、13Bはカチオン交換樹脂層12Bを構成するカチオン交換樹脂よりも小さい孔を多数有する遮蔽板である。
(Regenerative ion exchanger according to the third example)
The regenerative
(第四の例による再生式イオン交換装置)
図5に示す再生式イオン交換装置1は、いわゆる2床3塔式のイオン交換装置であり、2層型の再生式カチオン交換樹脂塔(H塔)11Bと、脱気装置20と、2層型の再生式アニオン交換樹脂塔(OH塔)11Aとで構成される態様である。H塔11Bの下側にはイオン交換処理を行う前処理水Wの供給管6が接続されている一方、OH塔11Aの上側にはイオン交換処理水W1の第1排出管3が接続されており、第1排出管3には自動弁5を介して第2排出管4が接続されている。そして、H塔11Bの上側には、再生薬液である酸としての塩酸(HCl)を供給するための第2薬液供給管8が接続しているとともに、H塔11Bの下側の前処理水Wの供給管6には、塩酸再生廃水を排出するための第2再生廃水排出管92が接続している。さらに、OH塔11Aの上側(排出側)の第1排出管3には、自動弁5の上流側に、再生薬液であるアルカリとしてのNaOH溶液を供給するための第1薬液供給管7が接続しており、OH塔11Aの下側(供給側)には、NaOH再生廃水を排出するための第1再生廃水排出管91が接続している。なお、図5において、71は第1薬液供給管7に設けられた加熱器(プレート式熱交換器)であり、30は脱気装置20で処理した処理水をOH塔11Aに供給するためのポンプである。脱気装置20の仕様及び脱気装置20の後段に設けられるポンプ30については特に制限はない。以下の第五の例及び第六の例においても同様である。
(Regenerative ion exchanger according to the fourth example)
The regenerative
この2床3塔式のイオン交換装置において、H塔11Bに充填されるイオン交換樹脂層12は、弱カチオン交換樹脂層12bと強カチオン交換樹脂層12b’との2層構造であり、OH塔11Aに充填されるイオン交換樹脂層12は、弱アニオン交換樹脂層12aと強アニオン交換樹脂層12a’との2層構造である。なお、弱カチオン交換樹脂層12b及び強カチオン交換樹脂層12b’、弱アニオン交換樹脂層12a及び強アニオン交換樹脂層12a’の間には、アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂よりも小さい孔を多数有する遮蔽板(図示せず)がそれぞれ設けられている。
In this two-bed / three-column type ion exchange apparatus, the ion
(第五の例による再生式イオン交換装置)
図6に示す再生式イオン交換装置1は、いわゆる3床4塔式のイオン交換装置であり、2層型の第一の再生式カチオン交換樹脂塔(H1塔)11Bと、脱気装置20と、2層型の再生式アニオン交換樹脂塔(OH塔)11Aと、単層型の第二の再生式カチオン交換樹脂塔(H2塔)11B’とで構成される態様である。H1塔11Bの下側にはイオン交換処理を行う前処理水Wの供給管6が接続されている一方、H2塔11B’の下側にはイオン交換処理水W1の第1排出管3が接続されており、第1排出管3には自動弁5を介して第2排出管4が接続されている。そして、H2塔11B’の上側には、再生薬液である酸としての塩酸(HCl)を供給するための第2薬液供給管8が接続していて、第1排出管3には、自動弁5の上流側に、塩酸再生廃水を排出するための第2再生廃水排出管92が接続している。第2再生廃水排出管92はH1塔11Bの上側(排出側)に接続していて、H1塔11Bの下側(供給側)の供給管6には、塩酸再生廃水の廃棄管94が接続している。さらに、OH塔11Aの上側(排出側)には、アルカリとしてのNaOH溶液を供給するための第1薬液供給管7が接続しており、OH塔11Aの下側(供給側)には、NaOH再生廃水を排出するための第1再生廃水排出管91が接続している。なお、71は第1薬液供給管7に設けられた加熱器(プレート式熱交換器)であり、30は脱気装置20で処理した処理水をOH塔11Aに供給するためのポンプである。
(Regenerative ion exchanger according to the fifth example)
The regenerative
この3床4塔式のイオン交換装置において、H1塔11Bに充填されるイオン交換樹脂層12は、弱カチオン交換樹脂層12bと強カチオン交換樹脂層12b’との2層構造であり、OH塔11Aに充填されるイオン交換樹脂層12は、弱アニオン交換樹脂層12aと強アニオン交換樹脂層12a’との2層構造である。なお、弱カチオン交換樹脂層12b及び強カチオン交換樹脂層12b’、弱アニオン交換樹脂層12a及び強アニオン交換樹脂層12a’の間には、アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂よりも小さい孔を多数有する遮蔽板(図示せず)がそれぞれ設けられている。
In this three-bed / four-column type ion exchange apparatus, the ion
(第六の例による再生式イオン交換装置)
図7に示す再生式イオン交換装置1は、いわゆる4床5塔式のイオン交換装置であり、基本的には前述した第五の例の3床4塔式のイオン交換装置1の再生式カチオン交換樹脂塔(H2塔)11B’の後段に、さらに単層型の第二の再生式アニオン交換樹脂塔(OH2塔)11A’を設けた構成を有する。このOH2塔11A’の下側にはイオン交換処理水W1の第1排出管3が接続されており、第1排出管3には自動弁5を介して第2排出管4が接続されている。そして、OH2塔11A’の上側には、アルカリとしてのNaOH溶液を供給するための第1薬液供給管7が接続し、下側の第1排出管3には、自動弁5の下流側に、NaOH再生廃水を排出するための第1再生廃水排出管91が接続している。第1再生廃水排出管91は第一の再生式アニオン交換樹脂塔(OH1塔)11Aの上側(排出側)にNaOH溶液供給管として接続していて、OH1塔11Aの下側(供給側)にはNaOH再生廃水の廃棄管93が接続している。
(Regenerative ion exchanger according to the sixth example)
The regenerative
以上、本発明について添付図面を参照して説明してきたが、本発明は上記実施形態に限らず種々の変更実施が可能である。例えば、複数並列に設けられる再生式イオン交換装置1の個数と、並列に設けられる水質測定装置2の数との比は、水質測定装置2の個数が再生式イオン交換装置1の個数と等しいか又はそれより小さい数であればよく、3対2に限らない。また、再生式イオン交換装置1の前段には逆浸透膜分離装置など公知の水処理用のエレメントを設けることができる。さらに、上記実施形態では、抵抗率計21によるイオン交換処理水W1の抵抗率が予め設定した閾値を越えた時点で再生モードへの切り替えを行っているが、所定の体積のイオン交換処理水W1を製造した時点で再生モードへの切り替えを行うように運転してもよいし、抵抗率計以外で再生モードへの切り替えのタイミングを測ってもよい。
Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, the ratio between the number of regenerative
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳説するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is further explained in full detail based on an Example, this invention is not limited to a following example.
[実施例]
図1に示される第一の例の再生式イオン交換装置1を2段並列に設け、図2に示される水質管理システム10’により、再生モードと採水モードとの切り替え運転をこの順で4回行った。通常、第1系列(第1再生式イオン交換装置1A)が採水モード、第2系列(第2再生式イオン交換装置1B)が再生モード及び待機となっている。
[Example]
A regenerative
第1水質測定装置1A、第2水質測定装置1Bともに、抵抗率計21として、MX−3(栗田工業社製)を使用し、ナトリウムイオン電極を用いたイオン濃度計22として、swan AMI Soditrace(ティー・アンド・テクニカル社製)を使用した。
Both 1st water quality measuring device 1A and 2nd water quality measuring device 1B use MX-3 (made by Kurita Kogyo Co., Ltd.) as
イオン交換塔11に充填するイオン交換樹脂としては、カチオン交換樹脂としてポーラス型のPK228L(三菱化学社製)を、アニオン交換樹脂としてポーラス型のPA312L(三菱化学社製)を使用した。
As the ion exchange resin charged in the
(第1系列)
まず、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とが容量比1:2で混合充填されているイオン交換樹脂に対して、空間速度(SV)を40h−1で採水している第1再生式イオン交換装置1Aの再生前のイオン交換処理水W1を、第1水質測定装置2Aに通水して、イオン交換処理水W1中の抵抗率及びナトリウムイオン(Na+)濃度を測定した。
(First series)
First, the first regenerative ion exchange in which the space velocity (SV) is collected at 40 h −1 with respect to the ion exchange resin in which the cation exchange resin and the anion exchange resin are mixed and filled at a volume ratio of 1: 2. The ion exchange treated water W1 before regeneration of the device 1A was passed through the first water
次に、第1再生式イオン交換装置1Aの運転モードを採水モードから再生モードに切り替えて、再生式イオン交換塔11に充填されているイオン交換樹脂層12の再生作業を行った。再生作業の詳細な工程は以下の通りである。
Next, the operation mode of the first regenerative ion exchange device 1A was switched from the water sampling mode to the regenerative mode, and the regenerative work of the ion
最初に、第1水質測定装置2Aへの通水を停止している状態で、イオン交換処理水W1を使って再生式イオン交換塔11に充填されているイオン交換樹脂層12を逆洗し、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを分離した(逆洗工程)。
First, with the water flow to the first water
次に、第1水質測定装置2Aへの通水を停止している状態で、分離したカチオン交換樹脂を、5%に調整した工業用塩酸(HCl)水溶液を再生薬液として再生し、同時に、分離したアニオン交換樹脂を、加熱器71により40℃に加熱した水で4%に調整した工業用水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液を再生薬液として再生した(再生処理工程)。
Next, with the water flow to the first water
続けて、第1水質測定装置2Aへの通水を停止している状態で、再生薬液で再生したカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂のそれぞれに、下向流でイオン交換処理水W1を供給し、再生式イオン交換塔11内とイオン交換樹脂層12中の再生薬液を一過式で押し出した(押し出し工程)。
Subsequently, in a state where water flow to the first water
そして、第1水質測定装置2Aへの通水を停止している状態で、下向流で前処理水Wを再生式イオン交換塔1Aに供給することにより、再生薬液が押し出された後のカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを混合し、混合されたイオン交換樹脂を前処理水Wで循環洗浄した(循環洗浄工程)。
Then, the cation after the regenerated chemical solution is pushed out by supplying the pretreated water W to the regenerative ion exchange tower 1A in a downward flow while water flow to the first water
同時に、第1再生式イオン交換装置1Aの循環処理水を第1水質測定装置2Aへ通水し、循環処理水の抵抗率及びナトリウムイオン(Na+)濃度を測定した。抵抗率が18.0MΩ・cm以上、かつナトリウムイオン(Na+)濃度が300ng/L以下になった時点で、第1水質測定装置2Aへの通水を停止し、再生処理を終了した。
At the same time, the circulated treated water of the first regenerative ion exchange device 1A was passed through the first water
第1再生式イオン交換装置1Aの運転モードを再生モードから採水モードに切り替えて、再生式イオン交換塔11に充填されているイオン交換樹脂層12によるイオン交換処理水W1の採水を開始すると同時に、イオン交換処理水W1を第1水質測定装置2Aに通水して、抵抗率及びナトリウムイオン(Na+)濃度を測定した。
When the operation mode of the first regenerative ion exchange apparatus 1A is switched from the regenerative mode to the water sampling mode and sampling of the ion exchange treated water W1 by the ion
(第2系列)
採水中の第2再生式イオン交換装置1Bについて、再生処理前のイオン交換処理水W1の、抵抗率及びナトリウムイオン(Na+)濃度を、第2水質測定装置2Bによって測定した。第2再生式イオン交換装置1Bの運転モードを採水モードから再生モードに切り替えて、再生式イオン交換塔11に充填されているイオン交換樹脂層12の再生処理を、第1再生式イオン交換装置1Aの場合と同様に行った。
(Second series)
With respect to the second regenerative ion exchange device 1B in the collected water, the resistivity and sodium ion (Na + ) concentration of the ion exchange treated water W1 before the regeneration treatment were measured by the second water
また、各再生式イオン交換装置(1A、1B)の採水モード時に、後段のサブシステムに設けられる非再生式イオン交換装置(容量;カチオン交換樹脂/アニオン交換樹脂=1/1.6,SV;80-h)から排出される処理水のナトリウムイオン(Na+)濃度を、ICP−MS(アジレント・テクノロジー社製,7500cs)を使用して分析した。 In addition, when the regenerative ion exchange device (1A, 1B) is in the water sampling mode, a non-regenerative ion exchange device (capacity; cation exchange resin / anion exchange resin = 1 / 1.6, SV) provided in the subsequent subsystem. The concentration of sodium ions (Na + ) in the treated water discharged from 80 −h ) was analyzed using ICP-MS (manufactured by Agilent Technologies, 7500cs).
[比較例]
上記実施例と同様に、図1に示される第一の例の再生式イオン交換装置1を2段並列に設け、図2に示される水質管理システム10’により、再生モードと採水モードとの切り替え運転をこの順で4回行った。通常、第1系列(第1再生式イオン交換装置1A)が採水モード、第2系列(第2再生式イオン交換装置1B)が再生モード及び待機となっている。
[Comparative example]
Similar to the above embodiment, the regenerative
逆洗工程により分離したカチオン交換樹脂については、5%に調整した副生塩酸(HCl)水溶液を再生薬品として再生した。 About the cation exchange resin isolate | separated by the backwashing process, the byproduct hydrochloric acid (HCl) aqueous solution adjusted to 5% was regenerated | regenerated as a regenerative chemical.
また、各再生式イオン交換装置(1A、1B)の採水モード時に、後段のサブシステムに設けられる非再生式イオン交換装置(容量;カチオン交換樹脂/アニオン交換樹脂=1/1.6,SV;80-h)から排出される処理水のナトリウムイオン(Na+)濃度を、ICP−MS(アジレント・テクノロジー社製,7500cs)を使用して分析した。 In addition, when the regenerative ion exchange device (1A, 1B) is in the water sampling mode, a non-regenerative ion exchange device (capacity; cation exchange resin / anion exchange resin = 1 / 1.6, SV) provided in the subsequent subsystem. The concentration of sodium ions (Na + ) in the treated water discharged from 80 −h ) was analyzed using ICP-MS (manufactured by Agilent Technologies, 7500cs).
なお、採水中の各再生式イオン交換装置(1A、1B)のイオン交換処理水W1の抵抗率が18.0MΩ・cm以下、かつナトリウムイオン(Na+)濃度が500ng/L以上を超えた後の再生については、再生処理を2回繰り返した。 In addition, after the resistivity of the ion exchange treated water W1 of each regenerative ion exchange apparatus (1A, 1B) during sampling is 18.0 MΩ · cm or less and the sodium ion (Na + ) concentration exceeds 500 ng / L or more For reproduction, the reproduction process was repeated twice.
第1再生式イオン交換装置1Aにおける採水開始12時間後のイオン交換処理水W1の抵抗率とナトリウムイオン(Na+)濃度(表中、Aで示す。以下同様。)と、第2再生式イオン交換装置1Bにおける採水開始12時間後のイオン交換処理水W1の抵抗率とナトリウムイオン(Na+)濃度(表中、Bで示す。以下同様。)との比較を表1に示す。再生時及び採水時のイオン交換処理水W1中のナトリウムイオン(Na+)濃度を、水質管理システム10’により管理することで、採水時のイオン交換処理水W1におけるナトリウムイオン(Na+)濃度を300ng/L以下に制御することができたことがわかる。
In the first regenerative ion exchange apparatus 1A, the resistivity and sodium ion (Na + ) concentration (shown as A in the table; the same applies hereinafter) of the ion exchange treated
第1再生式イオン交換装置1A及び第2再生式イオン交換装置1Bの採水時における、後段のサブシステムに設けられる非再生式イオン交換装置から排出される処理水のナトリウムイオン(Na+)濃度の比較を表2に示す。各再生式イオン交換装置(1A、1B)の再生時及び採水時のイオン交換処理水W1中のナトリウムイオン(Na+)濃度を、水質管理システム10’により管理することで、後段の非再生式イオン交換装置から排出される処理水におけるナトリウムイオン(Na+)濃度の短期変動を制御することができたことがわかる。
The concentration of sodium ions (Na + ) in the treated water discharged from the non-regenerative ion exchange device provided in the subsequent subsystem during sampling of the first regenerative ion exchange device 1A and the second regenerative ion exchange device 1B. Table 2 shows the comparison. By managing the sodium ion (Na + ) concentration in the ion exchange treated water W1 at the time of regeneration and sampling of each regenerative ion exchange device (1A, 1B) by the water
以上のように、再生式イオン交換装置1の再生時及び採水時のイオン交換処理水W1の水質について、抵抗率だけでなくナトリウムイオン(Na+)濃度をも測定し、これら測定値に基づき、イオン交換樹脂層12の再生の適否を管理することにより、再生モード/採水モードの切り替えを適切に行うことができ、後段のサブシステムの非再生式イオン交換装置から排出される処理水におけるナトリウムイオン(Na+)濃度の短期変動を制御することができることがわかる。
As described above, not only the resistivity but also the sodium ion (Na + ) concentration is measured for the water quality of the ion exchange treated water W1 at the time of regeneration and sampling of the regenerative
10 水質管理システム
1 再生式イオン交換装置
11 再生式イオン交換塔
111 交換塔本体
12 イオン交換樹脂層
2 水質測定装置
21 抵抗率計
22 イオン濃度計
26 第1廃水排出管
27 第2廃水排出管
3 第1排出管
4 第2排出管
5 自動弁
6 供給管
7 第1薬液供給管
8 第2薬液供給管
9 再生廃水排出管
W 前処理水
W1 イオン交換処理水
DESCRIPTION OF
Claims (4)
抵抗率計とイオン濃度計とを有する水質測定装置と、
前記再生式イオン交換装置から排出される処理水を流通する第1排出管と、
前記第1排出管から分岐しており、前記処理水を前記水質測定装置に供給する第2排出管と、
前記処理水を採水するための採水モードと、前記再生式イオン交換装置を再生するための再生モードと、を含む運転モードを自動的に切り替える自動切替制御手段とを備え、
前記自動切替制御手段が、前記抵抗率計の測定値及び前記イオン濃度計の測定値に応じて、前記運転モードの自動切り替え制御を行う、
水質管理システム。 A regenerative ion exchanger;
And water quality measuring device having a resistivity meter and the ion concentration meter,
A first discharge pipe for circulating treated water discharged from the regenerative ion exchange device;
A second discharge pipe branched from the first discharge pipe and supplying the treated water to the water quality measuring device;
Automatic switching control means for automatically switching an operation mode including a sampling mode for sampling the treated water and a regeneration mode for regenerating the regenerative ion exchange device;
The automatic switching control means performs automatic switching control of the operation mode according to the measured value of the resistivity meter and the measured value of the ion concentration meter.
Water quality management system.
前記再生式イオン交換装置の最後段の再生式イオン交換塔から流出する流出水を前記処理水とする
請求項1に記載の水質管理システム。 In the case where the regenerative ion exchange apparatus has a plurality of regenerative ion exchange towers,
The water quality management system according to claim 1, wherein the outflow water flowing out from the regenerative ion exchange tower at the last stage of the regenerative ion exchange apparatus is the treated water.
N個以下の並列に設けられる前記水質測定装置とを備え、
前記N個の再生式イオン交換装置のそれぞれから排出される各処理水が、前記N個以下の水質測定装置のそれぞれに供給可能に構成される
請求項1又は請求項2に記載の水質管理システム。 N regenerative ion exchange devices provided in parallel (N is an integer of 2 or more);
N or less water quality measuring devices provided in parallel,
The water quality management system according to claim 1 or 2 , wherein each treated water discharged from each of the N regenerative ion exchange devices is configured to be supplied to each of the N or less water quality measuring devices. .
抵抗率計とイオン濃度計とを有する水質測定装置と、
前記再生式イオン交換装置から排出される処理水を流通する第1排出管と、
前記第1排出管から分岐しており、前記処理水を前記水質測定装置に供給する第2排出管と、
前記処理水を採水するための採水モードと、前記再生式イオン交換装置を再生するための再生モードと、を含む運転モードを自動的に切り替える自動切替制御手段とを備える水質管理システムの運転方法であって、
前記処理水の抵抗率を前記抵抗率計により測定する工程と、
前記処理水のイオン濃度を前記イオン濃度計により測定する工程と、
前記測定した抵抗率の測定値及び前記測定したイオン濃度の測定値に基づき、前記自動切替制御手段の運転モードを自動切替制御する工程と、を備える水質管理システムの運転方法。 A regenerative ion exchanger;
A water quality measuring device having a resistivity meter and an ion concentration meter;
A first discharge pipe for circulating treated water discharged from the regenerative ion exchange device;
A second discharge pipe branched from the first discharge pipe and supplying the treated water to the water quality measuring device;
Operation of a water quality management system comprising an automatic switching control means that automatically switches an operation mode including a water collection mode for collecting the treated water and a regeneration mode for regenerating the regenerative ion exchange device A method,
Measuring the resistivity of the treated water with the resistivity meter;
Measuring the ion concentration of the treated water with the ion concentration meter;
And a step of automatically switching the operation mode of the automatic switching control means based on the measured resistivity measurement value and the measured ion concentration measurement value.
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