JP6924300B1 - Wastewater treatment method, ultrapure water production method and wastewater treatment equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】超純水を製造する工程で生じる排水に対し適切な処理を行う。【解決手段】超純水製造工程における脱塩処理で生じた脱塩後排水の硬度成分を、弱酸性陽イオン交換樹脂のイオン交換成分で置き換え、弱酸性陽イオン交換樹脂に吸着された硬度成分を、超純水製造工程で製造された超純水を使用した後の使用済排水に含まれる再生成分で置換して、弱酸性陽イオン交換樹脂を再生する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To appropriately treat wastewater generated in a process of producing ultrapure water. SOLUTION: The hardness component of drainage after desalting generated in the desalting treatment in the ultrapure water production process is replaced with an ion exchange component of a weakly acidic cation exchange resin, and the hardness component adsorbed on the weakly acidic cation exchange resin. Is replaced with a regenerated component contained in the used wastewater after using the ultrapure water produced in the ultrapure water production process to regenerate the weakly acidic cation exchange resin. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本願は、排水処理方法、超純水製造方法及び排水処理装置に関する。 The present application relates to a wastewater treatment method, an ultrapure water production method, and a wastewater treatment apparatus.
近年の超純水製造システムでは、例えばTOC(Total Organic Carbon:全有機炭素)濃度が5μgC/L以下、比抵抗率が17.5MΩ・cm以上など、より高純度な超純水の製造が求められている。 In recent ultrapure water production systems, it is required to produce ultrapure water having a higher purity, for example, a TOC (Total Organic Carbon) concentration of 5 μg C / L or less and a specific resistivity of 17.5 MΩ · cm or more. Has been done.
そのため、超純水製造システムにおける各装置の安定化も、より厳しく求められている。たとえば、特許文献1には、排水を高濃縮しても、微生物の増殖を抑制してスライムの発生による分離膜の目詰まりを防止できる方法及び装置が記載されている。特許文献2には、予め固液分離した逆浸透ろ過(RO)膜および/またはナノろ過膜(NF膜)の濃縮水を軟化処理法および/または有機物除去法で処理することによって、高回収率運転でもファウリングやスケールを抑制できる水処理装置及び水処理方法が記載されている。このように、装置の運転の不安定化につながる生成物の発生は、高度に抑制されることが必要である。 Therefore, stabilization of each device in the ultrapure water production system is also required more strictly. For example, Patent Document 1 describes a method and an apparatus capable of suppressing the growth of microorganisms and preventing clogging of the separation membrane due to the generation of slime even if the waste water is highly concentrated. Patent Document 2 describes a high recovery rate by treating concentrated water of a reverse osmosis filtration (RO) membrane and / or a nanofiltration membrane (NF membrane) separated in advance by a softening treatment method and / or an organic substance removal method. A water treatment device and a water treatment method that can suppress fouling and scale even during operation are described. As described above, the generation of products leading to the instability of the operation of the device needs to be highly suppressed.
超純水製造システムが有する超純水製造装置は、例えば、
・原水中の懸濁物質を除去して前処理水を得る前処理部
・前処理水中のTOC成分やイオン成分を除去して一次純水を製造する一次純水製造部
・一次純水中の極微量の不純物を除去して超純水を製造する二次純水製造部
から主に構成されている。
The ultrapure water production equipment of the ultrapure water production system is, for example,
・ Pretreatment part that removes suspended solids in raw water to obtain pretreatment water ・ Primary pure water production part that removes TOC components and ionic components in pretreatment water to produce primary pure water ・ In primary pure water It is mainly composed of a secondary pure water production unit that produces ultrapure water by removing a very small amount of impurities.
そして、超純水製造装置は、多くの場合は一次純水製造部において、逆浸透装置やナノ膜濾過装置等の脱塩処理装置を含んでいる。これらの脱塩処理装置の濃縮液は、例えばコスト削減や水資源の有効利用、排水処理工程の小規模化の観点から再利用されることが好ましい。 In many cases, the ultrapure water production apparatus includes a desalting treatment apparatus such as a reverse osmosis apparatus and a nanomembrane filtration apparatus in the primary pure water production unit. The concentrates of these desalination treatment devices are preferably reused from the viewpoints of cost reduction, effective use of water resources, and downsizing of wastewater treatment steps, for example.
しかし、この濃縮液を超純水製造工程に戻す場合には、例えば特許文献1に記載されているようなカチオン除去、特許文献2に記載されているような軟化処理や有機物除去など、先述の生成物の発生原因となりうる不純物の除去は高度に行われている必要がある。 However, when returning this concentrated solution to the ultrapure water production process, for example, cation removal as described in Patent Document 1, softening treatment and organic substance removal as described in Patent Document 2, etc. The removal of impurities that can cause the generation of products needs to be highly performed.
超純水製造装置の上流に設置された脱塩処理装置の濃縮水は、一般的に塩や有機物などの不純物濃度が高く、スケールの原因となる成分も析出限界濃度に近い濃度で含まれている。 The concentrated water of the desalination treatment equipment installed upstream of the ultrapure water production equipment generally has a high concentration of impurities such as salts and organic substances, and also contains components that cause scale at a concentration close to the precipitation limit concentration. There is.
この濃縮水から高度に不純物を除去する場合、被処理水を、不純物が除去された処理済水と、更に不純物が濃縮された濃縮水と、に分ける装置、例えば逆浸透装置や電気脱イオン装置(EDI)が使用されることがある。このような逆浸透装置や電気脱イオン装置を使用した場合は、スケール発生を抑制するためには、装置の回収率(被処理水の量に対する処理済水の量の割合)を大きくとれない。 When removing impurities from this concentrated water to a high degree, a device that divides the water to be treated into treated water from which impurities have been removed and concentrated water in which impurities have been further concentrated, such as a reverse osmosis device and an electrodeionization device. (EDI) may be used. When such a reverse osmosis device or an electrodeionization device is used, the recovery rate of the device (the ratio of the amount of treated water to the amount of water to be treated) cannot be increased in order to suppress the generation of scale.
また、後述するスケールインヒビターとも称される分散剤を被処理水に添加することも行われている。このスケールインヒビターは、不純物の結晶成長を抑制することで、析出限界濃度を向上させるための分散剤である。しかし、スケールインヒビターを被処理水に添加しても析出限界濃度を格段に向上させることは難しいため、先述の回収率の向上には限界がある。 Further, a dispersant also called a scale inhibitor, which will be described later, is also added to the water to be treated. This scale inhibitor is a dispersant for improving the precipitation limit concentration by suppressing the crystal growth of impurities. However, even if a scale inhibitor is added to the water to be treated, it is difficult to significantly improve the precipitation limit concentration, so that there is a limit to the improvement of the recovery rate described above.
一方で、後述する理由により、超純水製造システムについて、酸やアルカリなどの化学薬品を用いないノンケミカルタイプ化も求められている。 On the other hand, for the reason described later, there is also a demand for a non-chemical type of ultrapure water production system that does not use chemicals such as acids and alkalis.
このように超純水製造システムについてノンケミカルタイプ化を図る観点からは、化学薬品、特に危険性の高い酸やアルカリを用いる必要がある処理装置や運転条件は、超純水製造システムに採用できない。例えば、再生に酸やアルカリの添加が必要となるイオン交換樹脂は、一般的に使用することができない。また、スケールインヒビターとも称される分散剤も、化学薬品であるため添加されないことが好ましい。 From the viewpoint of making the ultrapure water production system non-chemical type, processing equipment and operating conditions that require the use of chemical substances, especially high-risk acids and alkalis, cannot be adopted for the ultrapure water production system. .. For example, an ion exchange resin that requires the addition of an acid or alkali for regeneration cannot generally be used. Further, it is preferable that the dispersant, which is also called a scale inhibitor, is not added because it is a chemical agent.
以上の結果として、超純水製造システムの上流に設置された脱塩処理装置の濃縮水のうち、超純水製造工程に戻せるものは、あってもごく一部にとどまっている。こうした濃縮水の再利用率を高めることが、課題の一つである。 As a result of the above, only a small part of the concentrated water of the desalination treatment device installed upstream of the ultrapure water production system can be returned to the ultrapure water production process. One of the challenges is to increase the reuse rate of such concentrated water.
一方で、超純水が用いられている設備、例えば半導体や液晶パネル、ディスプレイの製造工場では、大量の酸排水が発生する。酸排水の例としては、酸を使用した洗浄排水、エッチング排水、レジスト除去排水、CMP排水が挙げられる。 On the other hand, in equipment where ultrapure water is used, for example, in semiconductor, liquid crystal panel, and display manufacturing plants, a large amount of acid wastewater is generated. Examples of acid effluent include cleaning effluent using acid, etching effluent, resist removal effluent, and CMP effluent.
これらの酸排水の一部は再利用されているが、その再利用率の向上も課題の一つとなっている。 Some of these acid wastewaters are reused, but improving the reuse rate is also an issue.
また、酸排水を外部に排出する場合は、それを中和する必要があり、そのためには必要に応じてアルカリを添加する必要がある。しかし、コスト面や、超純水製造工程と同様のノンケミカルタイプ化の需要の高まりから、その添加量の削減も課題の一つとなっている。 In addition, when acid wastewater is discharged to the outside, it is necessary to neutralize it, and for that purpose, it is necessary to add alkali as necessary. However, due to the cost aspect and the increasing demand for non-chemical type as in the ultrapure water production process, reduction of the addition amount is also one of the issues.
このように、超純水を製造する工程で生じる排水に対し、より適切な処理を行うことが求められている。 As described above, it is required to treat the wastewater generated in the process of producing ultrapure water more appropriately.
本願では、超純水を製造する工程で生じる排水に対し適切な処理を行うことが目的である。 The purpose of the present application is to appropriately treat the wastewater generated in the process of producing ultrapure water.
第一態様の排水処理方法では、超純水製造工程における脱塩処理で生じた脱塩後排水の硬度成分を、弱酸性陽イオン交換樹脂のイオン交換成分で置き換え、前記弱酸性陽イオン交換樹脂に吸着された前記硬度成分を、前記超純水製造工程で製造された超純水を使用した後の使用済排水に含まれる再生成分で置換して前記弱酸性陽イオン交換樹脂を再生する。 In the wastewater treatment method of the first aspect, the hardness component of the desalted wastewater generated in the desalting treatment in the ultrapure water production process is replaced with the ion exchange component of the weakly acidic cation exchange resin, and the weakly acidic cation exchange resin is used. The weakly acidic cation exchange resin is regenerated by substituting the hardness component adsorbed on the water with a regenerated component contained in the used wastewater after using the ultrapure water produced in the ultrapure water production step.
この排水処理方法では、超純水製造工程における脱塩処理で生じた脱塩後排水の硬度成分を、弱酸性陽イオン交換樹脂のイオン交換成分で置き換える。これにより、脱塩後排水中の硬度成分が少なくなる。 In this wastewater treatment method, the hardness component of the desalted wastewater generated by the desalination treatment in the ultrapure water production process is replaced with the ion exchange component of the weakly acidic cation exchange resin. As a result, the hardness component in the wastewater after desalting is reduced.
弱酸性陽イオン交換樹脂には硬度成分が吸着されるが、この硬度成分を、超純水製造工程で製造された超純水を使用した後の使用済排水に含まれる再生成分で置換する。これにより、弱酸性陽イオン交換樹脂を再生する。このように、弱酸性陽イオン交換樹脂の再生に、超純水製造工程で製造された超純水を使用した後の使用済排水を再生剤として用いるので、弱酸性陽イオン交換樹脂の再生のために、酸を添加する必要がなくなる。また、使用済排水の処理に必要な中和用アルカリの添加量が、再生時の中和反応で消費された再生成分の分、少なくなる。 A hardness component is adsorbed on the weakly acidic cation exchange resin, and this hardness component is replaced with a regenerated component contained in the used wastewater after using the ultrapure water produced in the ultrapure water production process. As a result, the weakly acidic cation exchange resin is regenerated. In this way, the used wastewater after using the ultrapure water produced in the ultrapure water manufacturing process is used as a regenerating agent for the regeneration of the weakly acidic cation exchange resin, so that the weakly acidic cation exchange resin can be regenerated. Therefore, it is not necessary to add acid. In addition, the amount of neutralizing alkali added required for the treatment of used wastewater is reduced by the amount of the regenerated components consumed in the neutralization reaction during regeneration.
第二態様では、第一態様において、前記硬度成分が、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンの少なくとも一方を含む。 In the second aspect, in the first aspect, the hardness component contains at least one of calcium ions and magnesium ions.
したがって、脱塩後排水から、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンを、弱酸性陽イオン交換樹脂のイオン交換成分で置き換えることで、除去することが可能である。 Therefore, it is possible to remove calcium ions and magnesium ions from the desalted wastewater by replacing them with the ion exchange components of the weakly acidic cation exchange resin.
第三態様では、第一又は第二態様において、前記再生成分が、水素イオンを含む。 In the third aspect, in the first or second aspect, the regenerated component comprises hydrogen ions.
使用済排水に含まれる水素イオンを有効に用いて、弱酸性陽イオン交換樹脂を再生できる。 The weakly acidic cation exchange resin can be regenerated by effectively using the hydrogen ions contained in the used wastewater.
第四態様では、第一から第三のいずれか一つの態様において、前記使用済排水に対し濃縮処理により前記再生成分を濃縮した濃縮排水を用いて、前記弱酸性陽イオン交換樹脂の再生を行う。 In the fourth aspect, in any one of the first to third aspects, the weakly acidic cation exchange resin is regenerated by using the concentrated wastewater obtained by concentrating the regenerated components with respect to the used wastewater. ..
使用済排水を濃縮した濃縮排水を用いるので、弱酸性陽イオン交換樹脂を効率的に再生できると共に、再生に用いた後の排水の量を少なくできる。 Since concentrated wastewater obtained by concentrating used wastewater is used, the weakly acidic cation exchange resin can be efficiently regenerated, and the amount of wastewater after being used for regeneration can be reduced.
第五態様では、第四態様において、前記濃縮処理を使用済排水に対し複数回行って前記再生成分を濃縮する。 In the fifth aspect, in the fourth aspect, the concentration treatment is performed a plurality of times on the used wastewater to concentrate the regenerated component.
濃縮処理を複数回行うことで、1回のみ行う場合と比較して、濃縮排水の再生成分の濃度を高めることができ、弱酸性陽イオン交換樹脂をより効果的に再生できると共に、再生に用いた後の排水の量をより少なくできる。 By performing the concentration treatment multiple times, the concentration of the regenerated component of the concentrated wastewater can be increased as compared with the case where the concentration treatment is performed only once, and the weakly acidic cation exchange resin can be regenerated more effectively and is used for regeneration. The amount of drainage after being discharged can be reduced.
第六態様では、第一から第五のいずれか一つの態様において、前記硬度成分が前記イオン交換成分で置き換えられた処理済水に対し気体成分を除去する脱気処理を行う。 In the sixth aspect, in any one of the first to fifth aspects, a degassing treatment is performed to remove the gas component from the treated water in which the hardness component is replaced with the ion exchange component.
処理済水から気体成分を除去することで、この処理済水の再利用が容易になる。 By removing the gas component from the treated water, the treated water can be easily reused.
第七態様では、第一から第六のいずれか一つの態様において、前記硬度成分が前記イオン交換成分で置き換えられた処理済水に対し塩を除去する塩除去処理を行う。 In the seventh aspect, in any one of the first to sixth aspects, a salt removal treatment for removing salt is performed on the treated water in which the hardness component is replaced with the ion exchange component.
処理済水に対し塩除去処理を行って塩を除去することで、この処理済水の再利用が容易になると共に、再利用されない排水の量を少なくできる。 By removing the salt by performing a salt removal treatment on the treated water, the treated water can be easily reused and the amount of wastewater that is not reused can be reduced.
第八態様では、第一から第七のいずれか一つの態様において、前記脱塩処理を、逆浸透膜に被処理水を浸透させることにより行う。 In the eighth aspect, in any one of the first to seventh aspects, the desalting treatment is carried out by infiltrating the reverse osmosis membrane with water to be treated.
逆浸透膜を用いることで、脱塩処理を確実に行って、被処理水を脱塩できる。 By using the reverse osmosis membrane, the desalting treatment can be surely performed and the water to be treated can be desalted.
第九態様の超純水製造方法では、原水に対し少なくとも脱塩処理を含む超純水製造工程により超純水を製造し、前記脱塩処理で生じた脱塩後排水の硬度成分を、弱酸性陽イオン交換樹脂のイオン交換成分で置き換え、前記弱酸性陽イオン交換樹脂に吸着された前記硬度成分を、前記超純水製造工程で製造された超純水を使用した後の使用済排水に含まれる再生成分で置き換えて前記弱酸性陽イオン交換樹脂を再生し、前記使用済排水のうち前記弱酸性陽イオン交換樹脂の再生に用いなかった前記使用済排水を前記超純水製造工程に戻す。 In the method for producing ultrapure water according to the ninth aspect, ultrapure water is produced by an ultrapure water production process including at least desalting treatment of raw water, and the hardness component of the drainage after desalting generated by the desalting treatment is weakened. Replaced with the ion exchange component of the acidic cation exchange resin, the hardness component adsorbed on the weakly acidic cation exchange resin is used as used wastewater after using the ultrapure water produced in the ultrapure water production process. The weakly acidic cation exchange resin is regenerated by replacing it with a contained recycled component, and the used wastewater that was not used for the regeneration of the weakly acidic cation exchange resin among the used wastewater is returned to the ultrapure water production process. ..
この超純水製造方法では、原水に対し超純水製造工程を行うことで、超純水を製造する。超純水製造工程は、少なくとも脱塩処理を含んでいるので、超純水製造工程では、脱塩後排水として、硬度成分を含む排水が生成される。 In this ultrapure water production method, ultrapure water is produced by performing an ultrapure water production process on raw water. Since the ultrapure water production process includes at least desalting treatment, in the ultrapure water production process, wastewater containing a hardness component is generated as wastewater after desalting.
脱塩後排水の硬度成分を、弱酸性陽イオン交換樹脂のイオン交換成分で置き換える。これにより、脱塩後排水中の硬度成分が少なくなる。 The hardness component of the drainage after desalting is replaced with the ion exchange component of the weakly acidic cation exchange resin. As a result, the hardness component in the wastewater after desalting is reduced.
弱酸性陽イオン交換樹脂には硬度成分が吸着されるが、この硬度成分を、超純水製造工程で製造された超純水を使用した後の使用済排水に含まれる再生成分で置換する。これにより、弱酸性陽イオン交換樹脂を再生する。このように、弱酸性陽イオン交換樹脂の再生に、超純水製造工程で製造された超純水を使用した後の使用済排水を再生剤として用いるので、弱酸性陽イオン交換樹脂の再生のために、酸を添加する必要がなくなる。また、使用済排水の処理に必要な中和用アルカリの添加量が、再生時の中和反応で消費された再生成分の分、少なくなる。 A hardness component is adsorbed on the weakly acidic cation exchange resin, and this hardness component is replaced with a regenerated component contained in the used wastewater after using the ultrapure water produced in the ultrapure water production process. As a result, the weakly acidic cation exchange resin is regenerated. In this way, the used wastewater after using the ultrapure water produced in the ultrapure water manufacturing process is used as a regenerating agent for the regeneration of the weakly acidic cation exchange resin, so that the weakly acidic cation exchange resin can be regenerated. Therefore, it is not necessary to add acid. In addition, the amount of neutralizing alkali added required for the treatment of used wastewater is reduced by the amount of the regenerated components consumed in the neutralization reaction during regeneration.
使用済排水のうち弱酸性陽イオン交換樹脂の再生に用いなかった使用済排水を超純水製造工程に戻すので、使用済排水を無駄にすることなく、有効に再利用して、超純水を製造できる。 Of the used wastewater, the used wastewater that was not used to regenerate the weakly acidic cation exchange resin is returned to the ultrapure water manufacturing process, so the used wastewater can be effectively reused without wasting it, and the ultrapure water can be reused. Can be manufactured.
第十態様の排水処理装置では、超純水製造工程における脱塩処理で生じた脱塩後排水の硬度成分を、弱酸性陽イオン交換樹脂のイオン交換成分で置き換える弱酸性陽イオン交換装置と、前記弱酸性陽イオン交換樹脂に吸着された前記硬度成分を、前記超純水製造工程で製造された超純水を使用した後の使用済排水に含まれる再生成分で置換して前記弱酸性陽イオン交換樹脂を再生するための再生水を供給する再生水供給装置と、を有する。 In the wastewater treatment device of the tenth aspect, a weakly acidic cation exchange device that replaces the hardness component of the reclaimed water generated by the demineralization treatment in the ultrapure water production process with an ion exchange component of a weakly acidic cation exchange resin, and a weakly acidic cation exchange device. The hardness component adsorbed on the weakly acidic cation exchange resin is replaced with a reclaimed water component contained in the reclaimed water after using the ultrapure water produced in the ultrapure water manufacturing process, and the weakly acidic cation is replaced. It has a reclaimed water supply device that supplies reclaimed water for reclaiming an ion exchange resin.
この排水処理装置の弱酸性陽イオン交換装置では、超純水製造工程における脱塩処理で生じた脱塩後排水の硬度成分を、弱酸性陽イオン交換樹脂のイオン交換成分で置き換える。これにより、脱塩後排水中の硬度成分が少なくなる。 In the weakly acidic cation exchange device of this wastewater treatment device, the hardness component of the desalted wastewater generated by the desalting treatment in the ultrapure water production process is replaced with the ion exchange component of the weakly acidic cation exchange resin. As a result, the hardness component in the wastewater after desalting is reduced.
再生水供給装置では、弱酸性陽イオン交換樹脂に吸着された硬度成分を、超純水製造工程で製造された超純水を使用した後の使用済排水に含まれる再生成分で置換して弱酸性陽イオン交換樹脂を再生するための再生水を供給する。弱酸性陽イオン交換樹脂に吸着された硬度成分を再生水の再生成分で置換し、弱酸性陽イオン交換樹脂を再生する。このように、弱酸性陽イオン交換樹脂の再生に、超純水製造工程で製造された超純水を使用した後の使用済排水を再生剤として用いるので、弱酸性陽イオン交換樹脂の再生のために、酸を添加する必要がなくなる。また、使用済排水の処理に必要な中和用アルカリの添加量が、再生時の中和反応で消費された再生成分の分、少なくなる。 In the reclaimed water supply device, the hardness component adsorbed on the weakly acidic cation exchange resin is replaced with the reclaimed water contained in the used wastewater after using the ultrapure water produced in the ultrapure water manufacturing process, and the reclaimed water is weakly acidic. Supply reclaimed water to regenerate the cation exchange resin. The hardness component adsorbed on the weakly acidic cation exchange resin is replaced with the reclaimed water component to regenerate the weakly acidic cation exchange resin. In this way, the used wastewater after using the ultrapure water produced in the ultrapure water manufacturing process is used as a regenerating agent for the regeneration of the weakly acidic cation exchange resin, so that the weakly acidic cation exchange resin can be regenerated. Therefore, it is not necessary to add acid. In addition, the amount of neutralizing alkali added required for the treatment of used wastewater is reduced by the amount of the regenerated components consumed in the neutralization reaction during regeneration.
本願では、超純水を製造する工程で生じる排水に対し適切な処理を行うことが可能である。 In the present application, it is possible to appropriately treat the wastewater generated in the process of producing ultrapure water.
以下、図面を参照して第一実施形態の排水処理装置12と、この排水処理装置12を備えた超純水製造システム16について説明する。なお、この超純水製造システム16は、超純水を製造する過程において、化学薬品を用いない、いわゆるノンケミカルタイプの超純水製造システムである。超純水製造システム16は化学薬品を用いないため、化学薬品の使用に伴う不具合、たとえば化学薬品の残存による超純水システムへの影響や、超純水の品質変動等がないことや、化学薬品取り扱いにかかわる危険性の回避、排水処理への負荷削減さらに環境への負荷を下げる、等の効果を有する。
Hereinafter, the
この超純水製造システム16は、超純水を製造するための超純水製造装置14と、この超純水製造装置14で生じた排水を処理するための排水処理装置12と、使用済の超純水(酸排水)を回収してあらためて超純水製造に用いるための排水回収装置42と、を含む。
The ultrapure
超純水製造装置14は、原水タンク18、前処理部72、一次純水製造部74、二次純水製造部76及びユースポイント34を有している。前処理部72は、砂濾過装置20、活性炭装置22を有している。一次純水製造部74は、第一膜濾過装置24、第二膜濾過装置26、脱気装置28、脱イオン装置30を有している。二次純水製造部76は、ポリッシャー32を有している。
The ultrapure
原水タンク18には、この超純水製造装置14に供給される原水が収容される。原水としては、工業用水、水道水、地下水、河川水等を挙げることができる。この原水は、砂濾過装置20に供給される。
The
砂濾過装置20は、供給された原水を、濾材としての濾過砂に通過させることで、原水から、微細な異物を除去する装置である。砂濾過装置20に加えて、たとえば凝集沈殿装置を用いて、異物を沈殿させて原水から除去してもよい。砂濾過装置20を通過した水は、被処理水として活性炭装置22に供給される。
The
活性炭装置22は、容器内に粒子状の活性炭が充填された構成である。この活性炭には、多数の細孔が形成されており、供給された被処理水をこの活性炭に通過させることで、砂濾過装置20では除去できなかった異物、例えば後続装置の劣化原因になる塩素等を活性炭の細孔に捕捉し、被処理水から除去あるいは分解する。活性炭装置22によって異物が除去された被処理水は、第一膜濾過装置24に供給される。活性炭装置22によって除去された異物を多く含む水は、濾過装置36で濾過された後、排水利用設備38に送られる。
The activated
濾過装置36としては、例えば精密濾過膜(Microfiltration Membrane:MF膜)装置や、砂濾過装置を好適に使用できる。
As the
第一膜濾過装置24は、一例として、逆浸透膜に被処理水を通過させることで、被処理水に対し脱塩処理を行う逆浸透装置である。この脱塩処理により、被処理水から硬度成分、すなわちカルシウムイオン(Ca2+)、マグネシウムイオン(Mg2+)、重炭酸イオン等が除去される。実際には、被処理水が、硬度成分が高濃度に濃縮された水(以下、「脱塩後排水」という)と、硬度成分が低濃度に希薄された水と、に分けられる。硬度成分が低濃度に希薄された水は、被処理水として、第二膜濾過装置26に供給される。これに対し、脱塩後排水は、後述するように、排水処理装置12に供給される。
The first
このように被処理水に対し脱塩処理を行う第一膜濾過装置24としては、例えばナノ膜濾過装置を使用してもよい。ただし、塩除去率や、他に被処理水に含まれている不純物の除去率を高くする観点からは、上記した逆浸透膜を用いた装置であることが好ましい。
As the first
第二膜濾過装置26では、一例として、第一膜濾過装置24と同様に、逆浸透膜に被処理水を通過させることで、被処理水に対し再度の脱塩処理を行う。再度の脱塩処理により、被処理水から、硬度成分がさらに除去される。硬度成分がさらに低濃度に希薄された水は、被処理水として、脱気装置28に供給される。これに対し、第二膜濾過装置26における脱塩後排水は、第一膜濾過装置24による脱塩後排水と異なり、硬度成分は低いので、原水タンク18に戻され、あらためて超純水の製造に用いられる。
In the second
脱気装置28は、たとえば、水分を透過させず気体は透過させる気体分離膜を用いた膜脱気装置である。この脱気装置28により、被処理水中の気体、特に炭酸ガスを除去できる。脱気装置28で処理された被処理水は、炭酸ガスの濃度が低い状態となり、被処理水として脱イオン装置30に供給される。
The
脱イオン装置30は、被処理液に含まれる有機酸などの不純物イオンを除去する装置である。
The
脱イオン装置30としては、たとえば、電気脱イオン装置(Electro Deionization:EDI)や混床式イオン交換樹脂装置(MB)を好適に使用できる。イオン交換樹脂の再生のために薬品を添加する必要がないという観点からは、電気脱イオン装置が好ましい。
As the
電気脱イオン装置は、陰イオン交換膜と陽イオン交換膜で形成された空隙にイオン交換樹脂を充填して、脱塩室、濃縮室を形成し、直流電流を印加して被処理液中のイオンを除去するよう構成されている。電気脱イオン装置において、例えば、被処理水は脱塩室及び濃縮室に並行して供給され、脱塩室の陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混合体が被処理液中の不純物イオンを吸着する。吸着された不純物イオンは直流電流の作用により濃縮室に移行される。濃縮室の濃縮水は、例えば原水タンク18に戻される。
The electrodeionizer fills the voids formed by the anion exchange membrane and the cation exchange membrane with an ion exchange resin to form a desalting chamber and a concentration chamber, and applies a DC current to the liquid to be treated. It is configured to remove ions. In the electrodeionizer, for example, the water to be treated is supplied in parallel to the desalination chamber and the concentration chamber, and the mixture of the anion exchange resin and the cation exchange resin in the desalination chamber removes impurity ions in the liquid to be treated. Adsorb. The adsorbed impurity ions are transferred to the concentration chamber by the action of direct current. The concentrated water in the concentration chamber is returned to, for example, the
混床式イオン交換樹脂装置は、たとえば、円筒形の密閉容器に陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂が混合された混床式イオン交換樹脂が充填された構造である。脱イオン装置30によって不純物イオンを除去された水は、被処理水として、ポリッシャー32に供給される。
The mixed-bed ion exchange resin device has, for example, a structure in which a cylindrical closed container is filled with a mixed-bed ion exchange resin in which a cation exchange resin and an anion exchange resin are mixed. The water from which impurity ions have been removed by the
一次純水製造部74は上記した構成に限定されない。例えば他に、被処理水中の有機物を酸化分解する目的で紫外線酸化装置を有していてもよい。また、被処理水中の気体として特に炭酸ガスを除去する上記構成の脱気装置28に代えて、あるいは併用して、被処理水中の気体として特に溶存酸素を除去できる構成の脱気装置を有していてもよい。例えば、被処理水の流れの上流側から順に、炭酸ガスを除去する脱気装置、紫外線照射装置、溶存酸素を除去する脱気装置、を有していてもよい。
The primary pure
ポリッシャー32では、被処理水に対する最終的な処理、すなわち一次純水中の極微量の不純物の除去を行い、超純水を得る。ポリッシャー32は、例えば非再生型の混床式イオン交換樹脂装置である。
The
なお、二次純水製造部76では、ポリッシャー32の前後に、熱交換器を設け、被処理水に対する熱交換(加熱又は冷却)による温度調整を行うようにしてもよい。熱交換器としては、例えば、プレート型の熱交換器を挙げることができるが、具体的構造は特に限定されない。
The secondary pure
また、二次純水製造部76では、ポリッシャー32の前後において、殺菌手段等により微生物の混入対策を行う等、必要に応じて各種の処理装置を設けて、所望の純度を有する超純水を得るようにすることもできる。こうした処理装置の例としては、紫外線酸化装置、過酸化水素除去装置、脱気装置、限外濾過膜装置(UF)が挙げられる。
Further, in the secondary pure
過酸化水素除去装置は、水中の過酸化水素を分解除去するための装置である。例えば、過酸化水素除去装置は、パラジウム(Pd)担持樹脂によって過酸化水素を分解除去するパラジウム担持樹脂装置や、塩基性陰イオン交換樹脂に亜硫酸基及び/又は亜硫酸水素基を有する還元性樹脂を充填した還元性樹脂装置などである。 The hydrogen peroxide removing device is a device for decomposing and removing hydrogen peroxide in water. For example, the hydrogen peroxide removing device includes a palladium-supporting resin device that decomposes and removes hydrogen peroxide with a palladium (Pd) -supporting resin, or a reducing resin having a sulfite group and / or a hydrogen peroxide group in a basic anion exchange resin. It is a filled reducing resin device or the like.
ポリッシャー32(超純水製造装置14)によって得られた超純水は、使用場所であるユースポイント34へ送出される。ユースポイント34からは、超純水を使用した後の水を使用済排水として排出する。この使用済排水は、水素イオン(H+)を含む酸排水である。
The ultrapure water obtained by the polisher 32 (ultrapure water production apparatus 14) is sent to the
ユースポイント34としては、例えば半導体や液晶パネル、ディスプレイの製造工場が挙げられる。また、使用済排水としては、例えば酸を用いた洗浄排水やエッチング排水、レジスト除去排水、CMP排水が挙げられる。
Examples of the
排水回収装置42は、使用済排水タンク44、活性炭装置46及び膜濾過装置48を有している。ユースポイント34から排出された使用済排水は、使用済排水タンク44に収容される。そして、たとえば、使用済排水タンク44が満杯状態になると、溢れた使用済排水が、活性炭装置46に送られる。
The
活性炭装置46では、使用済排水に含まれる異物を、活性炭の細孔に捕捉することで除去する。活性炭装置46によって異物が除去された使用済排水は、膜濾過装置48に送られる。
The activated
膜濾過装置48では、一例として、逆浸透膜に使用済排水を通過させることで、被処理水から、塩化物イオン(Cl−)、硝酸イオン(NO3 −)、硫酸イオン(SO4 2−)、フッ素イオン(F−)及びリン酸イオン(PO4 2−)等の酸成分が除去される。酸成分が低濃度とされた使用済排水は、原水タンク18に戻され、あらためて超純水の製造に用いられる。膜濾過装置48において酸成分が濃縮されて高濃度とされた使用済排水は、水素イオン濃度が高濃度となっており、排水処理装置12に送られる。
In
排水処理装置12は、高硬度水タンク54、弱酸性陽イオン交換装置56、脱気装置58、塩除去装置60、濃縮用タンク62及び膜濾過装置64を有している。
The
排水処理装置12の高硬度水タンク54には、第一膜濾過装置24で生じた脱塩後排水が収容される。この脱塩後排水は、高硬度水タンク54から、弱酸性陽イオン交換装置56に送られる。
The high
弱酸性陽イオン交換装置56は、弱酸性陽イオン交換樹脂を有している。この弱酸性陽イオン交換樹脂は、イオン交換成分として水素イオン(H+)を有しており、粒子状あるいは繊維状とされて、容器に封入されている。弱酸性陽イオン交換樹脂に脱塩後排水が触れつつ弱酸性陽イオン交換装置56を通過すると、脱塩後排水の硬度成分であるカルシウムイオン及びマグネシウムイオンが、弱酸性陽イオン交換樹脂の水素イオンと置き換えられる。硬度成分が少なくなった脱塩後排水は、処理済水として、脱気装置58に送られる。
The weakly acidic
脱気装置58は、処理済水から、炭酸ガス等の溶存ガスの除去を行う。脱気装置58としては、たとえば真空脱気装置、常圧脱気装置又は膜脱気装置を挙げることができるが、これらに限定されない。
The
コストを低くする観点からは、常圧脱気装置又は膜脱気装置が好ましく、常圧脱気装置が更に好ましい。また、管理を容易にする観点からは、膜脱気装置が好ましい。 From the viewpoint of reducing the cost, a normal pressure degassing device or a membrane degassing device is preferable, and a normal pressure degassing device is more preferable. Further, from the viewpoint of facilitating management, a membrane deaerator is preferable.
弱酸性陽イオン交換装置56の処理済水は、脱塩後排水に含まれていた重炭酸イオンとイオン交換成分として有されていた水素イオンの中和反応により生成された炭酸ガスが含まれた、酸性の液となっている。この処理済水に対して脱気処理を行うことで、酸を添加する必要なく、効率よく炭酸ガスを除去することができる。
The treated water of the weakly acidic
脱気装置58によって溶存ガスが除去された処理済水は、塩除去装置60に送られる。
The treated water from which the dissolved gas has been removed by the
塩除去装置60では、処理済水から、残存している塩類の除去を行う。塩除去装置60としては、たとえば、電気透析膜で塩を除去する電気透析装置や、逆浸透膜により塩を除去する膜濾過装置を挙げることができる。塩除去装置60によって塩類が除去された処理済水は、排水利用設備38に送られて利用される。排水利用設備38としては、たとえば、スクラバー設備、クーリングタワー設備、及びトイレ浄化設備等の中水設備を挙げることができる。
The
塩除去装置60によって塩類が除去された処理済水は、超純水製造システム16に供給される原水と比較すると、不純物濃度が高い排水である。排水利用設備38は、このように不純物濃度が高い排水であっても利用できる設備である。
The treated water from which salts have been removed by the
弱酸性陽イオン交換装置56は、硬度成分以外の除去率が低いため、第一膜濾過装置24で生じた脱塩後排水を超純水製造工程に戻す目的では一般に使用されない。しかし、上記の排水利用設備38で利用できる排水を製造する目的には好適に使用できる。
Since the weakly acidic
弱酸性イオン交換装置56と排水利用設備38の間の装置構成や運転条件は、排水利用設備38の要求水質等を考慮して適宜決定することができる。例えば、弱酸性陽イオン交換装置56の処理済水に残存している塩を除去する必要がなければ、塩除去装置60は省略してもよい。排水利用設備38が上記のようなスクラバー設備、クーリングタワー設備、及びトイレ浄化設備等の中水設備であれば、低コストかつ/又は管理が容易な装置構成や運転条件も適用できて好ましい。
The device configuration and operating conditions between the weakly acidic
排水処理装置12の濃縮用タンク62には、膜濾過装置48において、水素イオン濃度が高濃度とされた使用済排水が収容される。濃縮用タンク62に収容された使用済排水は、膜濾過装置64に送られる。膜濾過装置64では、膜濾過装置48と同様に、逆浸透膜に使用済排水を通過させる。これにより、使用済排水において、すなわち水素イオン濃度がさらに高くなった成分が抽出され、濃縮用タンク62に戻される。すなわち、濃縮用タンク62と膜濾過装置64との間で使用済排水を循環させることで、使用済排水の水素イオン濃度を高めることができる。膜濾過装置64において、水素イオン濃度を濃縮した後の使用済排水は、使用済排水タンク44に戻される。
The
このように、濃縮用タンク62と膜濾過装置64との間で循環されて水素イオン濃度が高められた使用済排水は、弱酸性陽イオン交換装置56に送られる。
In this way, the used wastewater circulated between the
弱酸性陽イオン交換装置56では、弱酸性陽イオン交換樹脂の水素イオンが、脱塩後排水の硬度成分と置き換えられているので、弱酸性陽イオン交換樹脂には硬度成分が吸着されている。これに対し、使用済排水に含まれる水素イオンは、弱酸性陽イオン交換樹脂の硬度成分と置換することで、弱酸性陽イオン交換樹脂を再生する再生成分として機能する。すなわち、弱酸性陽イオン交換装置56に、濃縮用タンク62から使用済排水を送ることで、この使用済排水を再生剤として再利用し、弱酸性陽イオン交換装置56の弱酸性陽イオン交換樹脂を再生することができる。特に、濃縮用タンク62では、使用済排水の水素イオン濃度が高められているので、弱酸性陽イオン交換装置56の弱酸性陽イオン交換樹脂を効率的に再生できる。
In the weakly acidic
弱酸性陽イオン交換装置56において、弱酸性陽イオン交換樹脂の再生に使用された後の使用済排水は、残存している酸を必要に応じてアルカリで中和した後、排水処理装置12の外部に排出される。また、塩除去装置60から排水利用設備38に送られなかった処理済水も、排水処理装置12の外部に排出される。実質的に、弱酸性陽イオン交換装置56からの排水、及び塩除去装置60からの排水が、超純水製造システム16からの排水となる。
In the weakly acidic
超純水を使用した後の使用済排水に含まれる再生成分を用いて、弱酸性陽イオン交換樹脂を再生する方法は、本実施形態の方法に限定されない。 The method for regenerating the weakly acidic cation exchange resin using the regenerated component contained in the used wastewater after using ultrapure water is not limited to the method of the present embodiment.
例えば、使用後排水が、ナトリウム濃度の高い使用後排水である場合には、イオン交換成分がナトリウムイオンであるNa型に弱酸性陽イオン交換樹脂を再生させてもよい。このような排水の例としては、苛性ソーダを添加して混床式イオン交換樹脂や陰イオン交換樹脂の再生処理を行った後の、再生排水が挙げられる。 For example, when the wastewater after use is wastewater after use having a high sodium concentration, a weakly acidic cation exchange resin may be regenerated into a Na type having an ion exchange component of sodium ions. Examples of such wastewater include regenerated wastewater after adding caustic soda to regenerate a mixed bed type ion exchange resin or anion exchange resin.
ただし、再生が容易であり、再生処理に薬品の添加が不必要という観点からは、再生成分に水素イオンを用い、イオン交換成分が水素イオンであるH型に弱酸性陽イオン交換樹脂を再生させることが好ましい。 However, from the viewpoint of easy regeneration and the need for addition of chemicals for the regeneration process, hydrogen ions are used as the regeneration component, and the weakly acidic cation exchange resin is regenerated in the H type in which the ion exchange component is hydrogen ions. Is preferable.
使用済排水の濃縮を、弱酸性陽イオン交換樹脂の再生を効果的に行える濃度まで容易に行う観点からは、ユースポイント34から排出される使用済排水において、例えば再生成分の濃度は40ppm as CaCO3以上が好ましく、100ppm as CaCO3以上がより好ましい。また、この使用済排水のpHは4以下が好ましく、3以下がより好ましい。
From the viewpoint of easily concentrating the used wastewater to a concentration at which the weakly acidic cation exchange resin can be effectively regenerated, in the used wastewater discharged from the
一方、排水回収装置42によって不純物を除去した使用済排水を超純水製造工程に戻す観点からは、ユースポイント34から排出される使用済排水において、例えば再生成分の濃度は300ppm as CaCO3以下が好ましく、250ppm as CaCO3以下がより好ましい。また、この使用済排水のpHは2以上が好ましい。
On the other hand, from the viewpoint of returning the used wastewater from which impurities have been removed by the
弱酸性陽イオン交換樹脂の再生を効果的に行う観点からは、弱酸性陽イオン交換装置56に送られる使用済排水において、例えば再生成分の濃度は1重量% as CaCO3以上であることが好ましく、3重量% as CaCO3以上であることがより好ましい。また、この使用済み排水のpHは2以下が好ましく、1以下がさらに好ましい。
From the viewpoint of effectively regenerating the weakly acidic cation exchange resin, in the used wastewater sent to the weakly acidic
一方、再生に伴う体積変化が急激に起こることで樹脂が破損するリスクや、装置の使用部材が腐食するリスク等を抑える観点からは、弱酸性陽イオン交換装置56に送られる使用済排水において、例えば再生成分の濃度は、8重量% as CaCO3以下であることが好ましく、5重量% as CaCO3以下であることがより好ましい。また、この使用済排水のpHは0以上が好ましい。
On the other hand, from the viewpoint of suppressing the risk of resin breakage due to sudden volume change due to regeneration and the risk of corrosion of the members used in the device, the used wastewater sent to the weakly acidic
次に、本実施形態の超純水製造システム16の作用、排水処理方法及び超純水製造方法を、図2に示す第一比較例の超純水製造システム82、及び図3に示す第二比較例の超純水製造システム92と比較しつつ説明する。なお、図2及び図3において、図1と同様の要素については、同一符号を付している。また、図1〜図3には、それぞれの超純水製造システムにおいて、各部分を流れる水の量が、円内の数字で示されている。各数字の単位は、m3/hである。ここで示す水の量は、説明の便宜のための一例である。
Next, the operation of the ultrapure
また、表1には、本実施形態、第一比較例及び第二比較例の超純水製造システムにおける、主要な部分での水の量が記載されている。 In addition, Table 1 shows the amount of water in the main part in the ultrapure water production system of the present embodiment, the first comparative example and the second comparative example.
第一実施形態、第一比較例及び第二比較例のそれぞれの超純水製造システムにおいて、ユースポイント34で使用される超純水の量は200m3/hとし、ユースポイント34から排出される酸排水の量は、ユースポイント34で使用された超純水の50%の100m3/hとし、排水利用設備38で利用される排水の量は、ユースポイント34で使用された超純水の量の25%の50m3/hとしている。
In each of the ultrapure water production systems of the first embodiment, the first comparative example and the second comparative example, the amount of ultrapure water used at the
図2に示す第一比較例の超純水製造システム82は、第一実施形態の超純水製造システム16における排水処理装置12が設けられていない。そして、第一膜濾過装置24で生じた脱塩後排水が、超純水製造システム82の外部に排出される。また、排水回収装置42の膜濾過装置48からも、使用済排水の一部が超純水製造システム82の外部に排出される。
The ultrapure
図3に示す第二比較例の超純水製造システム92では、活性炭装置22と第一膜濾過装置24との間で、分散剤を投入する構成である。分散剤は、スケールインヒビターとも称され、被処理水中の硬度成分を溶媒中に分散させて、不純物の結晶成長を抑制する作用を有する。そして、第一膜濾過装置24から排出された脱塩後排水が、膜濾過装置94によって濾過されて原水タンク18に戻されると共に、一部は超純水製造システム92の外部に排出される。
In the ultrapure
図1に示すように、本実施形態の超純水製造システム16では、原水タンク18へ送られる原水(154.5m3/h)の一部(9m3/h)が排水利用設備38に送られるが、残り(145.5m3/h)は原水タンク18に送られる。原水タンク18には、後述するように、第二膜濾過装置26から戻る被処理水(10m3/h)、脱イオン装置30から戻る被処理水(10m3/h)、及び膜濾過装置48から戻る使用済排水(99.5m3/h)も収容されている。そして、原水タンク18に収容された原水が、砂濾過装置20及び活性炭装置22へ順次送られる(265m3/h)。
As shown in FIG. 1, a part of the ultrapure
砂濾過装置20及び活性炭装置22で、原水中の異物が除去された水は、被処理水として第一膜濾過装置24に送られ(260m3/h)、さらに被処理水からカルシウムイオン、マグネシウムイオン、重炭酸イオン等が除去され(脱塩され)て、第二膜濾過装置26に送られる(220m3/h)。第一膜濾過装置24で生じた脱塩後排水(カルシウムイオン及びマグネシウムイオンの濃度が高い水)は、排水処理装置12の高硬度水タンク54に送られる(40m3/h)。
The water from which foreign substances in the raw water have been removed by the
第二膜濾過装置26では、被処理水から、さらにカルシウムイオン、マグネシウムイオン、重炭酸イオン等が除去され、脱気装置28に送られる(210m3/h)。第二膜濾過装置26から脱気装置28に送られなかった被処理水は、原水タンク18に戻される(10m3/h)。
In the second
脱気装置28では、被処理水中の気体、特に炭酸ガスが除去され、炭酸ガス除去後の被処理水は、被処理水として脱イオン装置30に送られる(210m3/h)。脱イオン装置30では、被処理液から不純物イオンが除去され、被処理液はポリッシャー32に送られる(200m3/h)と共に、ポリッシャー32に送られなかった被処理水は、原水タンク18に戻される(10m3/h)。ポリッシャー32では、被処理水に対する最終的な処理を行い、得た超純水がユースポイント34に送られる(200m3/h)。ユースポイント34で超純水が使用され、使用した後の水は使用済排水として排出される。使用済排水は、排水回収装置42の使用済排水タンク44に収容される。使用済排水タンク44には、後述するように、膜濾過装置64からも使用済排水が戻される(10.5m3/h)
In the
排水回収装置42では、使用済排水タンク44の使用済排水が、活性炭装置46に送られ(110.5m3/h)、活性炭装置46において、使用済排水に含まれる異物が除去される。さらに、使用済排水は膜濾過装置48に送られて、水素イオン成分が低濃度の使用済排水と、水素イオン濃度が高濃度の使用済排水とが生成される。水素イオン成分が低濃度の使用済排水は原水タンク18に戻され、水素イオン濃度が高濃度の使用済排水は、排水処理装置12の濃縮用タンク62に送られる。
In the
排水処理装置12の高硬度水タンク54には、超純水製造装置14の第一膜濾過装置24で生じた脱塩後排水が収容されている。この脱塩後排水は、弱酸性陽イオン交換装置56に送られる。そして、脱塩後排水の硬度成分であるカルシウムイオン及びマグネシウムイオンが、弱酸性陽イオン交換樹脂の水素イオンに置き換えられる。脱塩後排水の硬度成分は少なくなり、処理済水として脱気装置58に送られる。脱気装置58では、処理済水から、炭酸ガス等の溶存ガスが除去され、その後、処理済水は塩除去装置60に送られて、さらに塩類が除去される。そして、処理済水は、排水利用設備38に送られて(36m3/h)利用されるが、排水利用設備38に送られなかった処理済水は、排水処理装置12の外部に排出される(4m3/h)。
The high
弱酸性陽イオン交換装置56では、上記したように、弱酸性陽イオン交換樹脂の水素イオンが、高硬度水のカルシウムイオン及びマグネシウムイオンに置換されるが、弱酸性陽イオン交換装置56には、濃縮用タンク62から、水素イオン濃度が高められた使用済排水が送られる(0.5m3/h)。この使用済排水の水素イオンが、弱酸性陽イオン交換樹脂のカルシウムイオン及びマグネシウムイオンと置換されることで、弱酸性陽イオン交換樹脂が再生される。弱酸性陽イオン交換装置56において、弱酸性陽イオン交換樹脂の再生に使用された後の使用済排水は、残存している酸が必要に応じてアルカリで中和され、排水処理装置12の外部に排出される(0.5m3/h)。弱酸性陽イオン交換樹脂の再生時には、この再生における中和反応により、使用済排水に残存している酸の量が少なくなる。
In the weakly acidic
このように、本実施形態では、超純水製造装置14における超純水製造工程で生じる脱塩後排水の硬度成分を、弱酸性陽イオン交換装置56において除去している。そして、弱酸性陽イオン交換装置56の弱酸性陽イオン交換樹脂の再生には、ユースポイント34において使用された後の使用済排水を有効に用いているので、弱酸性陽イオン交換樹脂の再生のために酸を添加する必要はない。しかも、弱酸性陽イオン交換樹脂の再生に使用された後の使用済排水の中和に必要なアルカリの添加量が、再生時の中和反応で消費された再生成分の分、少なくなる。超純水製造システム16からの排水は、弱酸性陽イオン交換装置56からの排水、及び塩除去装置60からの排水だけなので、排水処理装置12を有さない構成の超純水製造システム16と比較して、システム全体での排水の量を少なくすることが可能である。
As described above, in the present embodiment, the hardness component of the desalted wastewater generated in the ultrapure water production step of the ultrapure
表1に示すように、本実施形態の超純水製造システム16では、ユースポイント34で使用される200m3/hの超純水、および排水利用設備38で利用される50m3/hの排水を得るために、154.5m3/hの原水を用いている。そして、超純水製造システム16からの排水の合計は、4.5m3/hである。
As shown in Table 1, in the ultrapure
これに対し、図2に示す第一比較例の超純水製造システム82では、原水200m3/hのうち、45m3/hは排水利用設備38に送られ、原水タンク18には155m3/hが送られる。原水タンク18には、第二膜濾過装置26から10m3/h、脱イオン装置30から10m3/hの被処理水が戻り、膜濾過装置48から、90m3/hの使用済排水が戻る。原水タンク18からは砂濾過装置20へ265m3/hの原水が送られ、活性炭装置22に送られると共に、その一部である5m3/hは、濾過装置36を経て、排水利用設備38に送られる。
In contrast, in the ultrapure
第一膜濾過装置24では、送られた260m3/hの被処理水を脱塩し、脱塩後の220m3/hの被処理水は第二膜濾過装置26に送られると共に、40m3/hの被処理水が超純水製造装置14の外部に排出される。
In the first
第二膜濾過装置26からは、210m3/hの被処理水が脱気装置28及び脱イオン装置30へと送られ、脱イオン装置30からは、200m3/hの被処理液がポリッシャー32に送られると共に、10m3/hの被処理液が原水タンク18に戻される。
From the second
ユースポイント34で使用された超純水のうち100m3/hが回収されて使用済排水タンク44、活性炭装置46及び膜濾過装置48へ送られる。膜濾過装置48で濾過された90m3/hの使用済排水が原水タンク18に戻され、10m3/hの使用済排水が、超純水製造装置14の外部に排出される。
Of the ultrapure water used at
表1に示すように、第一比較例の超純水製造システム82では、ユースポイント34で使用される200m3/hの超純水、および排水利用設備38で利用される50m3/hの排水を得るために、200m3/hの原水を用いている。そして、超純水製造システム82からの排水の合計は、50m3/hである。
As shown in Table 1, in the ultrapure
図3に示す第二比較例の超純水製造システム92では、活性炭装置22と第一膜濾過装置24との間で、被処理水に分散剤を投入している。このため、第一膜濾過装置24からの40m3/hの排水を膜濾過装置94(逆浸透装置)によって濾過することで、20m3/hの被処理水は原水タンク18に戻すことが可能であり、第一膜濾過装置24からの実質的な排水は20m3/hになっている。
In the ultrapure
表1に示すように、第二比較例の超純水製造システム92では、ユースポイント34で使用される200m3/hの超純水、および排水利用設備38で利用される50m3/hの排水を得るために、180m3/hの原水を用いている。そして、超純水製造システム92からの排水の合計は、30m3/hである。
As shown in Table 1, in the ultrapure
このように、本実施形態の超純水製造システム16では、第一比較例の超純水製造システム82及び第二実施形態の超純水製造システム92のいずれと比較しても、排水の量が低減されていることが分かる。
As described above, in the ultrapure
そして、低減された排水が排水利用設備38等に利用される分、原水の使用量が削減されている。
Then, the amount of raw water used is reduced by the amount that the reduced wastewater is used for the
すなわち、本実施形態の超純水製造システム16では、200m3/hの超純水、および排水利用設備38で利用される50m3/hの排水を得るために必要な原水の量が、第一比較例の超純水製造システム82に対して約23%削減され、第二比較例の超純水製造システム92に対して約14%削減されている。
That is, in the ultrapure
しかも、本実施形態の超純水製造システム16では、第一膜濾過装置24で生じた排水である脱塩後排水の硬度成分を、弱酸性陽イオン交換装置56で除去し、この除去処理後の弱酸性陽イオン交換装置56を、ユースポイント34で生じた使用済排水を用いて再生している。
Moreover, in the ultrapure
その際に、使用済排水に含まれていた水素イオンが消費されるので、本実施形態の超純水製造システム16では、外部に排出された使用済排水(0.5m3/h)について、中和のために必要となったアルカリの添加量を、第一比較例の超純水システム82および第二比較例の超純水システム92に対して半減させることができる。
At that time, hydrogen ions contained in the used wastewater are consumed. Therefore, in the ultrapure
また、本実施形態の超純水製造システム16では、200m3/hの超純水を得るにあたって生じる排水の量が、第一比較例の超純水製造システム82に対して91%削減され、第二比較例の超純水製造システム92に対して85%削減されている。
Further, in the ultrapure
しかも、本実施形態の超純水製造システム16に用いられる排水処理装置12では、濃縮用タンク62と膜濾過装置64とで使用済排水を循環させることで、使用済排水の水素イオン濃度を高めている。使用済排水に対する濃縮処理を複数回行って水素イオンが濃縮された使用済排水を用いるので、弱酸性陽イオン交換装置56の弱酸性陽イオン交換樹脂を、効率的に再生できる。
Moreover, in the
本実施形態において、脱塩後排水から硬度成分を除去するためだけであれば、弱酸性陽イオン交換樹脂ではなく強酸性陽イオン交換樹脂を用いることも可能である。しかしながら、強酸性陽イオン交換樹脂を用いると、脱塩後排水から硬度成分以外の成分も除去してしまうことに加え、一般的に単位樹脂量あたりの不純物イオン除去量も弱酸性陽イオン交換樹脂より少なくなる(例えば1/2〜1/4)ため、必要な樹脂量が多くなる。また、強酸性陽イオン交換樹脂の再生が難しく、酸などの化学薬品の添加が必須となるため、ノンケミカルタイプの設備では一般的に使用できない。これに対し、弱酸性陽イオン交換樹脂を用いることで、脱塩後排水から、除去対象である硬度成分を選択的に効率よく除去できると共に、弱酸性陽イオン交換樹脂の再生が容易である。 In the present embodiment, it is also possible to use a strongly acidic cation exchange resin instead of a weakly acidic cation exchange resin only for removing the hardness component from the wastewater after desalting. However, when a strongly acidic cation exchange resin is used, in addition to removing components other than the hardness component from the drainage after desalting, the amount of impurity ions removed per unit resin amount is generally weakly acidic cation exchange resin. Since it is less (for example, 1/2 to 1/4), the amount of resin required is increased. In addition, it is difficult to regenerate a strongly acidic cation exchange resin, and it is essential to add a chemical such as an acid, so that it cannot be generally used in non-chemical type equipment. On the other hand, by using the weakly acidic cation exchange resin, the hardness component to be removed can be selectively and efficiently removed from the wastewater after desalting, and the weakly acidic cation exchange resin can be easily regenerated.
弱酸性陽イオン交換樹脂を再生するための再生剤としても、上記の水素イオンが濃縮された使用済排水に限定されないが、使用済排水に含まれる水素イオンを効果的に用いることで、超純水製造システム16における排水量の削減に寄与する効果が高い構成となる。
The regenerating agent for regenerating the weakly acidic cation exchange resin is not limited to the above-mentioned used wastewater in which hydrogen ions are concentrated, but by effectively using the hydrogen ions contained in the used wastewater, it is ultrapure. The configuration is highly effective in contributing to the reduction of the amount of wastewater in the
特に、使用済排水において、濃縮処理を複数回行っているので、水素イオン濃度が高くなった使用後排水を用いて、弱酸性陽イオン交換樹脂の再生を効率的に行うことが可能である。 In particular, since the used wastewater is subjected to the concentration treatment a plurality of times, it is possible to efficiently regenerate the weakly acidic cation exchange resin by using the used wastewater having a high hydrogen ion concentration.
本実施形態では、脱塩処理として、第一膜濾過装置24による硬度成分の除去を行っている。脱塩処理には、硬度成分であるカルシウムイオンやマグネシウムイオン以外の塩類の除去を伴っていてもよい。硬度成分は、多量に含まれていると、後工程(被処理液の流れの下流側)において、スケールが析出する原因となることがある。このようなスケールの原因となる成分を除去することで、スケールの発生を抑制できる。
In the present embodiment, as the desalting treatment, the hardness component is removed by the first
12 排水処理装置
14 超純水製造装置
16 超純水製造システム
18 原水タンク
20 砂濾過装置
22 活性炭装置
24 第一膜濾過装置
26 第二膜濾過装置
28 脱気装置
30 脱イオン装置
32 ポリッシャー
34 ユースポイント
36 濾過装置
38 排水利用設備
42 排水回収装置
44 使用済排水タンク
46 活性炭装置
48 膜濾過装置
52 排水再利用装置
54 高硬度水タンク
56 弱酸性陽イオン交換装置
58 脱気装置
60 脱塩装置
62 濃縮用タンク
64 膜濾過装置
72 前処理部
74 一次純水製造部
76 二次純水製造部
12
Claims (10)
前記弱酸性陽イオン交換樹脂に吸着された前記硬度成分を、前記超純水製造工程で製造された超純水を使用した後の使用済排水に含まれる再生成分で置換して前記弱酸性陽イオン交換樹脂を再生する、排水処理方法。 The hardness component of the drainage after desalting, which is water with concentrated hardness components generated by the desalination treatment in the ultrapure water production process, is replaced with the ion exchange component of the weakly acidic cation exchange resin.
The hardness component adsorbed on the weakly acidic cation exchange resin is replaced with a regenerated component contained in the used wastewater after using the ultrapure water produced in the ultrapure water manufacturing process, and the weakly acidic cation exchange resin is used. A wastewater treatment method that regenerates ion exchange resins.
前記脱塩処理で生じた、硬度成分が濃縮された水である脱塩後排水の硬度成分を、弱酸性陽イオン交換樹脂のイオン交換成分で置き換え、
前記弱酸性陽イオン交換樹脂に吸着された前記硬度成分を、前記超純水製造工程で製造された超純水を使用した後の使用済排水に含まれる再生成分で置き換えて前記弱酸性陽イオン交換樹脂を再生し、
前記使用済排水のうち前記弱酸性陽イオン交換樹脂の再生に用いなかった前記使用済排水を前記超純水製造工程に戻す超純水製造方法。 Ultrapure water is produced by an ultrapure water production process that includes at least desalination of raw water.
The hardness component of the drainage after desalting, which is water in which the hardness component is concentrated , produced by the desalting treatment is replaced with an ion exchange component of a weakly acidic cation exchange resin.
The hardness component adsorbed on the weakly acidic cation exchange resin is replaced with a regenerated component contained in the used wastewater after using the ultrapure water produced in the ultrapure water manufacturing process, and the weakly acidic cation is replaced. Regenerate the exchange resin,
A method for producing ultrapure water, in which the used wastewater that has not been used for regenerating the weakly acidic cation exchange resin among the used wastewater is returned to the ultrapure water production process.
前記弱酸性陽イオン交換樹脂に吸着された前記硬度成分を、前記超純水製造工程で製造された超純水を使用した後の使用済排水に含まれる再生成分で置換して前記弱酸性陽イオン交換樹脂を再生するための再生水を供給する再生水供給装置と、
を有する排水処理装置。 A weakly acidic cation exchange device that replaces the hardness component of wastewater after desalting, which is water with a concentrated hardness component generated by desalting in the ultrapure water production process, with the ion exchange component of a weakly acidic cation exchange resin. ,
The hardness component adsorbed on the weakly acidic cation exchange resin is replaced with a reclaimed water component contained in the reclaimed water after using the ultrapure water produced in the ultrapure water manufacturing process, and the weakly acidic cation is replaced. A reclaimed water supply device that supplies reclaimed water for reclaiming ion exchange resins,
Wastewater treatment equipment with.
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