JPH02157086A - 超純水製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、河川水や地下水等の工業用水を用いて、シリ
コン基板の洗浄等、種々の技術分野で利用される超純水
を製造する方法に関する。

詳しくは、逆浸透膜装置を用いて原水を脱塩する脱塩工
程と、その脱塩された原水を用いて超純水を製造する超
純水製造工程とを備えた超純水製造方法に関する。

〔従来の技術〕

超純水の製造にあたっては、濁質やコロイド状物質、浮
遊物質を除去する必要があることはもちろん、前記逆浸
透膜装置を用いての脱塩工程においては、逆浸透膜装置
に供給される原水中に濁質やコロイド状物質、浮遊物質
が含まれていると、それら濁質やコロイド状物質、浮遊
物質の膜表面付近での濃度が極端に高くなり、膜汚染が
進行し易い。

そこで、濁質やコロイド状物質、浮遊物質等を含む工業
用水を用いて超純水を製造するに、従来では、逆浸透膜
装置に供給する原水の水質をＦｌ値や膜面流値等で規定
し、その規定した水質となるように、凝集数種と濾過槽
とを用いて工業用水を前処理することにより、逆浸透膜
装置の膜汚染を数ケ月から数年にわたって抑制し、膜汚
染による処理不良を回避するようにしていた。また、前
記の凝集沈澱槽と砂濾過槽とによる前処理のみならず、
活性炭吸着塔を用いて有機物除去を行う前処理を実行す
ることがあることも知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、超純水製造に用いる逆浸透膜装置について再
考してみると、逆浸透膜装置は、濁質やコロイド状物質
、浮遊物質、有機物が原水中に含まれている場合、それ
による膜汚染は受けるものの、凝集沈澱槽や砂濾過槽と
同様に濁質やコロイド状物質、浮遊物質を除去する機能
を有し、かつ、活性炭吸着塔と同様に有機物を除去する
機能を有している。

従って、前述した従来技術を上記の観点に立って考えて
みれば、原水中に含まれている濁質やコロイド状物質、
浮遊物質、有機物の除去を前処理と脱塩工程とで２回行
っていることになり、結果として、前処理を行っても行
わなくても、逆浸透膜装置から超純水製造工程への原水
の水質は同じである。つまり、前処理は、超純水製造に
おいて最も重要な水質向上には役立っておらず、逆浸透
膜装置の膜汚染の抑制にのみ用立っている。

他方、凝集沈澱槽や砂濾過槽では、それらの機能上、工
業用水の通過流速が遅いため、単位時間当りの処理能力
の割には凝集沈澱槽や砂濾過槽が大きなものとなり、か
つ、凝集沈澱槽と砂濾過槽との組合せ、或いは、それら
三者と活性炭吸着塔との組合わせといったように処理プ
ロセスが互いに異なる複数の処理装置を組合せ、それら
配管接続して構成されるものであるため、全体のまとま
り性が低く、設置スペースとして大なるものが必要とな
る。

要するに、従来では、濁質やコロイド状物質、浮遊物質
、有機物等を含む工業用水を原水として超純水を製造す
る際、逆浸透膜装置の膜汚染を防止しなければ超純水を
製造できず、逆浸透膜装置の膜汚染を防止するには前処
理が絶対に必要であると観念されていた。その結果、機
能重複による無駄、その無駄なもののために大きな設置
スペースが必要となる不合理が生じ、設備費の不当な高
騰および設備に対する不当な制約を招来する欠点があっ
た。

本発明の目的は、上述した従来欠点を解消する点にある
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による超純水製造方法の特徴は、前記脱塩工程を
、前記逆浸透膜装置に工業用水を原水として供給するこ
とで実行し、前記逆浸透膜装置を定期的に洗浄する点に
ある。

〔作　用〕

逆浸透膜装置が脱塩機能のみならず、濁質、コロイド状
物質、浮遊物質、有機物等の除去機能を併せ有する点に
着目して、前記逆浸透膜装置に工業用水を原水として直
接に供給することで脱塩工程を実行するようにしである
ため、その脱塩工程の実行により、脱塩と同時に、濁質
、コロイド状物質、浮遊物質、有機物等の除去が行える
。

他方、そのように逆浸透膜装置に工業用水を直接に供給
すると、その逆浸透膜装置の膜汚染が不可避であるため
、１日に１回、１週間に１回等、比較的頻繁に逆浸透膜
装置を洗浄することにより、膜汚染による逆浸透膜装置
の機能障害を防止できる点に着目して、逆浸透膜装置を
定期的に洗浄するようにしであるため、工業用水を原水
として逆浸透膜装置に直接に供給しながらも、逆浸透膜
装置の機能を維持できる。

従って、濁質、コロイド状物質、浮遊物質、有機物等の
除去および、逆浸透膜装置の機能維持を達成しながらも
、逆浸透膜装置と機能が重複し、かつ、大きな設置スペ
ースを必要とする凝集沈澱槽や砂濾過槽、活性炭吸着塔
を用いての工業用水の前処理を不要にでき、前記の除去
および機能維持のための設備として、小型、コンパクト
に構成し易い逆浸透膜装置を洗浄装置とを設けるだけで
良い。しかも、逆浸透膜装置の定期的な洗浄により、そ
の逆浸透膜装置での生菌の繁殖を防止できるため、超純
水製造工程での細菌のための次亜塩基酸ソーダおよびそ
れを中和するだめの処理剤の使用を不要できる。

〔発明の効果〕

以上要するに、本発明は、逆浸透膜装置が前述した除去
機能を有する点に着目して、逆浸透膜装置のみで濁質や
コロイド状物質、浮遊物質、有機物基を除去するにあた
り、その除去による逆浸透膜装置の膜汚染は不可避とし
、膜汚染を防止するのではなく、洗浄することで逆浸透
膜装置の機能を維持する観点に立つことにより、前処理
および超純水製造工程での殺菌のための薬剤投入の不要
化を図ったのである。その結果、機能が重複せず、かつ
、小さな設置スペースで済むシステムとでき、工業用水
を用いての超純水製造をコスト面および設置面から有利
に行えるようになった。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

超純水製造設備は、工業用水を用いて超純水を製造する
ものであって、図に示すように、前記工業用水を原水と
して脱塩処理する脱塩工程を実行するだめの処理手段（
１）と、その前処理手段（１）からの原水を用いて超純
水を製造する超純水製造工程を実行するための超純水製
造手段（２３）とから構成されている。

前記処理手段（１）は、逆浸透膜（２ａ）を用いて工業
用水を超純水用の原水と濃縮水とに分離するためのスパ
イラル構造の逆浸透膜装置（以下膜モジュールと称する
。）（２）を設け、その膜モジュール（２）に工業用水
を供給するための給水装置（３）と、前記膜モジュール
（２）を洗浄するための膜洗浄装置（４）と、透過水を
貯留する処理槽（５）とを設けて構成されている。

前記給水装置（３）は、工業用水を受容する原水槽（６
）と、この原水槽（６）から前記膜モジュール（２）に
工業用水を供給する供給路（７）と、前記膜モジュール
（２）から前記原水槽（６）に濃縮水を戻す戻り路（８
）とを備えている。

前記供給路（７）には、給水ポンプ（９）と、並列接続
されて択一使用される２つのフィルタ（１０）　（５０
〜１００μｍ）と、工業用水を設定温度（例えば２５℃
）に保つための加熱用熱交換器（１１）と、高圧給水ポ
ンプ（１２）とが介装されている。かつ、前記膜モジュ
ール（２）における逆浸透膜（２ａ）の膜面でのカルシ
ウムの析出を防止するためのｐ１１重油用の硫酸をタン
ク（１３）から取出して工業用水に投入するだめのポン
プ（１４ａ）付きの硫酸供給路（１４）とが接続されて
いる。

前記戻り路（８）には、ブロー水排出路（８Ａ）が分岐
接続されており、かつ、前記供給路（７）の給水ポンプ
（９）および高圧給水ポンプ（２）との協働して膜モジ
ュール（２）への工業用水供給圧力を制御するバルブ（
１５）と、流量計（１６）と、前記ブロー水排出路（８
Ａ）に介装のバルブ（１７）と協働してブロー水量が原
水槽（６）への濃縮水戻りを調節するため濃縮水戻り量
調節バルブ（１８）とが介装されている。（１９）はブ
ロー水排出路（８八）に介装した流量である。

即ち、給水装置（３）は、工業用水を原水槽（６）と膜
モジュール（２）との間で循環させることにより膜モジ
ュール（２）への工業用水の供給量を、その膜モジュー
ル（２）での透過水量に関係なく充分にとれるように構
成されている。かつ、前記原水槽（６）への原水供給路
には、前記のブロー水排出に相当する量の原水を供給す
るように自動開閉する自動バルブ（４７）が介装されて
いる。

もって、膜モジュール（２）内での工業用水の流速を大
にして、工業用水中に含まれる有機物、重金属、無機物
等の濁質、コロイド状物質の逆浸透膜（２０）への付着
を抑制するとともに、付着物の圧密を防止することによ
り、後で詳述する膜洗浄を容易に行わせるように構成さ
れている。

前記膜洗浄装置（４）は、洗浄水を受容するタンク（２
ａ）と、無機陽イオンスケール除去用の洗浄液を受容す
る第１のタンク（２ＯＡ）と、有機物スライム除去用の
洗浄液を受容する第２のタンク（２０Ｂ）と、無機陽イ
オンスケール除去用の洗浄液の原液を貯留する第１の原
液タンク（２１Ａ）と、有機物スライム除去用の洗浄液
の原液を貯留する第２の原液タンク（２１Ｂ）　　と、
前記戻り路（８）から濃縮水を取出して前記タンク（２
０）　、　（２ＯＡ）（２０Ｂ）に分配供給する洗浄水
取出路（２２）と、前記供給路（７）の膜モジュール（
２）への入口近くに接続する洗浄液給排路（２３）と、
前記タンク（２０）　、　（２０八）、　（２０Ｂ）夫
々から前記洗浄液給排路（２３）に洗浄液を供給する洗
浄液供給ポンプ（２５）（２５Ａ）　、　（２５Ｂ）と
、前記洗浄液給排路（２３）での洗浄液の流れを制御す
る洗浄コントロール弁（２４）と、前記洗浄水取出路（
２２）からタンク（２０）（２ＯＡ）　、　（２０Ｂ）
への洗浄水の供給を制御するコントロール弁（２６）　
、　（２６へ）、（２６Ｂ）と、前記第Ｘの原液タンク
（２１Ａ）から第１のタンク（２ＯＡ）への流量制御弁
（２７ａ）付きの第１原液供給路（２７Ａ）と、第２の
原液タンク（２１Ｂ）から第２のタンク（２０Ｂ）への
流量制御弁（２７ｂ）付きの第２原液供給路（２７Ｂ）
と、透過水を前記タンク（２０）に洗浄水として供給す
る透過水供給路（２７）とから構成されている。

前記タンク（２０）　、　（２０八）、　（２０Ｂ）は
、撹拌機（２８）を備えている。

前記無機陽イオンスケール除去用の洗浄液は、蓚酸等の
酸液で、流量制御弁（２７ａ）によるタンク（２ＯＡ）
への原液供給量の制御によってｐｌ＋２〜３に調整され
る。

前記有機物スライム除去用の洗浄液は、水酸化ナトリウ
ム等のアルカリ液で、流量制御弁（２７ｂ）によるタン
ク（２０Ｂ）への原液供給量の制′４卸によってｐ！１
９〜１０に８周整される。なお、この洗浄液は、ｐＨ９
〜１０の次亜塩素酸ソーダ液であっても良い。

そして、一般に、工業用水のＦｌ値が４以」−では、膜
汚染が早期に生じるため、洗浄は、１〜７日毎、好まし
くは１日１回の割りで行う。

その洗浄の要領は次の通りである。

［１］供給路（７）の供給ポンプ（９）および高圧供給
ポンプ（１２）を作動さえて、運転時よりも工業用水の
流量を多く、圧力を小さくすることにより、工業用水を
洗浄水としてフラッシングする。

［２］　第１のタンク（２ＯＡ）へのコントロール弁（
２０Ａ）を開き、洗浄液供給ポンプ（２５Ａ）を作動さ
せて、タンク（２ＯＡ）−洗浄液給排路（２３）−膜モ
ジュール（２）−戻り路（８）−洗浄木取出路（２２）
−タンク（２０＾）と洗浄液を循環させることにより、
無機陽イオンスケールを洗い出し、洗浄液給排路（２３
）を排出側に切替えて排出する。

［３］第２のタンク（２０Ｂ）へのコントロール弁（２
６Ｂ）を開き、洗浄液供給ポンプ（２５Ｂ）を作動させ
て、タンク（２０Ｂ）−洗浄液給排路（２３）−膜モジ
ュール（２）−戻り路（８）−洗浄水取出路（２２）−
タンク（２０Ｂ）　と洗浄液を循環させることにより、
有機物スライムを洗い出し、洗浄液給排路（２３）を排
出側に切替えて排出する。

［４］タンク（２０）へのコントロール弁（２６）を開
き、洗浄液供給ポンプ（２５）を作動させて、タンク（
２０）−洗浄液給排路（２３）−膜モジュール（２）−
戻り路（８）−洗浄水取出路（２２）−タンク（２０）
と洗浄水を循環させることにより、洗浄液を洗い出し、
排出する。

前記膜モジュール（２）から処理水槽（５）への透過水
路（２９）には、流量計（３０）と導電率計（３１）と
が介装されている。

従って、上記の前処理手段（１）によれば、膜モジュー
ル（２）において、濁質、コロイド状物質が除去される
のみならず、二価イオンの９分割程度、−価イオンの９
割程度が除去され、有機物の高分子状のものが除去され
る。そして、運転に伴って、原液循環の損失が増大し、
かつ、透過水流量が減少してくるものの、洗浄を行うこ
とにより、性能を回復できるのである。

前記超純水製造手段（３３）は、周知のもので、その−
例を簡単に説明すると、前記処理水槽（５）からポンプ
（３２）を介して供給されてくる処理水から脱気する真
空脱気塔（３６）と、この真空脱気塔（３Ｇ）からポン
プ（３７）を介して供給されてくる処理水の残存イオン
を除去するイオン交換器（３８）と、イオン交換器（３
８）からの処理水を貯留するタンク（３９）と、そのタ
ンク（３９）からポンプ（４０）を介して供給されてく
る処理水を殺菌する紫外線殺菌灯（４１）と、全てのイ
オンを除去するポリシャー（４２）と、残留微粒子をｌ
　ｃｃ当り数個にまで除去する限外濾過膜モジュール（
４３）とを備えている。また、ユースポイン）　（４４
）での純水使用がない場合にその純水を前記タンク（３
９）に返す返送路（４５）を備え、ユースポイン）　（
４４）とタンク（３９）との間で純水を循環させるよう
になっている。

〔別実施例〕

以下、本発明の別実施例を示す。

〔１〕上記実施例では、膜モジュール（２）として、ス
パイラル構造のものを示したが、膜モジュール（２）の
構造としては、ホロファイバー構造、シェルアンドチュ
ーブ構造、サンドログ構造、外圧式管状構造、内圧式管
状構造、耐圧板構造等のいずれであっても良い。

〔２〕膜洗浄装置（４）の構造は適宜変更可能である。

〔３〕逆浸透膜（２ａ）の材料としては、酢酸セルロー
ル、ポリサッカライド、ポリオレフィン、ポリアクリル
ニトロ、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、ポリエ
ーテルスルホン、ポリアミド、ポリイミド、アルミン、
アジルコニア等を挙げることができる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面ば本発明の実施例を示す設備配管系統図である。 （２）・・・・・・逆浸透膜装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 逆浸透膜装置（２）を用いて原水を脱塩する脱塩工程と
   、その脱塩された原水を用いて超純水を製造する超純水
   製造工程とを備えた超純水製造方法であって、前記脱塩
   工程を、前記逆浸透膜装置（２）に工業用水を原水とし
   て供給することで実行し、前記逆浸透膜装置（２）を定
   期的に洗浄する超純水製造方法。