JPH034394Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、電子工業や医薬品製造分野で使用さ
れる超純水の製造装置等において、逆浸透膜装置
の前段に設置される脱炭酸塔のPH制御装置に関す
るものである。

〈従来の技術〉 近年、LSI、超LSIなどを生産する電子工業に
おいては、製品の洗浄に高度に純化された超純水
が使用されている。

このような超純水は、凝集沈殿、濾過、逆浸透
膜処理、イオン交換処理、紫外線殺菌等の種々の
技術を適宜組み合わせて製造されるが、代表的な
処理方法としては例えば以下の如くである。

先ず、上水、工業用水等を原水として、これに
硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等の無
機系凝集剤を添加した後、凝集沈殿装置、砂濾過
器で処理し、次いで得られた濾過水に塩酸、硫酸
等の酸を添加して酸性にした後、脱炭酸塔で処理
し、更に脱炭酸塔からの脱炭酸水を逆浸透膜装
置、混床式純水装置、精密フイルターの順に処理
していわゆる一次純水を得る。一次純水は更に混
床式ポリシヤー、紫外線照射装置、限外濾過膜装
置で処理し、一次純水中に残留するイオン、微粒
子、コロイダル物質、生菌等を可及的に除去して
いわゆる超純水とするものである。なお、一次純
水製造する装置を一次側純水製造装置、一次純水
を更に処理する給水装置を通常２次側純水製造装
置またはサブシステムと称している。

上述の一次側純水製造装置において、脱炭酸塔
は以下の理由で設置するものである。すなわち、
通常原水として使用される上水、工業用水には、
炭酸イオン、重炭酸イオン等の炭酸塩アルカリ成
分やカルシウムイオン、マグネシウムイオン等の
硬度成分が含まれており、これをそのまま逆浸透
膜装置で透過処理すると膜面での濃縮が進行し
て、膜の濃縮側に主として炭酸カルシウムの沈殿
が析出し、膜を汚染する。この炭酸カルシウムの
沈殿はPH７以上で析出し易いので、通常逆浸透膜
装置の給水側に塩酸、硫酸等の酸を添加して酸性
となし、炭酸カルシウムの沈殿析出を防止してい
る。また、使用する逆浸透膜が酢酸セルローズ膜
である場合には、加水分解による性能低下を防止
するために給水のPHを５〜６の微酸性に保持する
必要があり、やはりこの場合も酸添加が必要とな
る。このように、炭酸塩アルカリ成分を含有する
水に酸を添加した場合には、それらが炭酸となつ
て遊離する。炭酸は逆浸透膜装置ではほとんど除
去出来ず、膜をそのまま透過するため後段の混床
式純水装置の強塩基性アニオン交換樹脂の負荷と
なる。ところで水中の遊離炭酸は、例えば空気吹
き込み型のいわゆる脱炭酸塔で処理することによ
り容易に除去することが出来るので、逆浸透膜装
置の前段に脱炭酸塔を設置し、遊離する炭酸をあ
らかじめ除去すれば、後段の混床式純水装置に使
用されている強塩基性アニオン交換樹脂の負荷を
低減させることが出来る。

すなわち、脱炭酸処理することによつて、後段
の混床式純水装置に使用する強塩基性アニオン交
換樹脂の樹脂量を減らし、装置を小型化すること
が出来る、あるいは再生剤の使用量を減らすこと
が出来るという利点を生じる。なお、炭酸塩アル
カリ成分を含有する水を酸性に調節した後、生成
する炭酸を脱炭酸塔で除去すると、脱炭酸水のPH
は、炭酸が除去された分だけ脱炭酸前の酸性水の
PHより上昇する。従つて、逆浸透膜装置の前段に
脱炭酸塔を設置する場合には、このことを考慮し
て、脱炭酸塔で処理した脱炭酸水のPHが所定のPH
となるように酸の添加量を制御する。従来、この
ような脱炭酸塔のPH制御は第３図に示したような
装置で行つたいた。すなわち、上水、工業用水等
を原水とし、これを凝集沈殿処理装置、砂濾過器
（いずれも図示せず）で処理して得られた濾過水
を濾過水槽１９に一旦貯留した後、供給ポンプ１
６を駆動して濾過水を濾過水供給管１７及びデイ
ストリビユーター１０を介して上部開放型の脱炭
酸塔１の上部に供給する。この時同時に、後述の
PH電極５と連動する酸注入ポンプ７を駆動して
酸、例えば塩酸溶液を酸溶液貯槽８から酸溶液注
入管９を介して濾過水に配管注入する。なお、濾
過水供給管１７と酸溶液注入管９との接合点の下
流側の濾過水供給管１７には混合器１８を設けて
ある。脱炭酸塔１の内部には例えば合成樹脂製の
気液接触用の充填材１１が充填されており、塩酸
溶液を注入して酸性となした濾過水をデイストリ
ビユーター１０によつて充填層の上面に直接撒布
させ、一方脱炭酸塔１の下部に設けた空気供給管
１４から空気を供給する。濾過水が充填層内を流
下する間に当該空気と接触して水中の炭酸が炭酸
ガスとして除去され、排ガスは脱炭酸塔１の上部
から排出される。一方、脱炭酸水は脱炭酸塔１の
下部に設けた、例えば多孔性の、充填材１１の支
持床１２を介して底板１３に集まり、更に底板１
３に接続した流出管３によつて、脱炭酸塔１の下
に設けた脱炭酸水貯槽２に導かれる。脱炭酸水貯
槽２には、PH電極５を付設してあり、当該PH電極
５と前記酸注入ポンプ７とをPH指示調節計６を介
して計装的に接続してある。従つて、PH電極５に
よつて検出される脱炭酸水貯槽２内の脱炭酸水全
体のPHが、あらかじめ定めた所定の範囲になるよ
うに、PH指示調節計６により、計装的に酸注入ポ
ンプ７の塩酸溶液注入量を調節して、脱炭酸塔１
の処理水PH制御を行うものである。なお、１５は
脱炭酸水のオーバーフロー管である。脱炭酸水貯
槽２内に貯留した脱炭酸水は、高圧ポンプ２０を
介して逆浸透膜装置２１に供給する。

〈考案が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上述のような従来装置には以下
のような問題点がある。

すなわち、脱炭酸塔に供給する濾過水の水質や
流量等の変動によつて、脱炭酸水PHが所定の範囲
からはずれたような場合には、所定のPH範囲に入
つていない、いわゆる異常PH水によつて脱炭酸水
貯槽がほぼ満たされるまで、PH異常がPH電極で検
出されない。勿論、PH電極が異常を検出した時点
ではPH電極と計装的に接続したPH指示調節計より
の発信によつて酸注入ポンプの酸注入量は調節さ
れるが、今度は酸注入量を調節した後の脱炭酸水
PHが所定のPH範囲になつているかどうかを検出す
るまでにまた同様の時間遅れが生ずることにな
る。

このように、従来の装置では脱炭酸水貯槽に滞
留している脱炭酸水全体のPHを検出して酸注入ポ
ンプを制御するようにしているため、実際の脱炭
酸塔出口の脱炭酸水PHと、脱炭酸水貯槽内の脱炭
酸水全体のPHとの間に時間的なずれが生じ、当該
貯槽内の脱炭酸水のPHを所定の範囲に厳密に制御
することは難しいという問題点がある。従つて、
後段の逆浸透膜装置に、時々所定のPH範囲からは
ずれた脱炭酸水が供給されることになつて好まし
くない。

本考案は、従来の脱炭酸塔のPH制御に関する上
述のような問題点を解決することを目的とするも
ので、脱炭酸塔出口直後の脱炭酸水のPHを測定
し、当該PHにより酸注入ポンプを制御することに
より、脱炭酸水PHの制御を厳密にかつ安定して行
える装置を提供するものである。

〈問題点を解決するための手段〉 本考案は上述の問題点を解決するため以下のよ
うな構成とする。すなわち、被処理水に酸を添加
する酸注入ポンプと、脱炭酸塔と、脱炭酸塔から
流下する脱炭酸水を貯留する脱炭酸水貯槽とを備
えた装置において、当該脱炭酸水の一部または全
部を一旦受ける比較的小容量のクツシヨンタンク
を設けるとともに当該クツシヨンタンクと前記脱
炭酸貯槽とを連通させ、更にクツシヨンタンク内
にPH電極を付設し、前記酸注入ポンプを、当該PH
電極と接続させたPH指示調節計と連動させた構成
とする。

以下に本考案の脱炭酸塔PH制御装置を図面に従
つて説明する。

第１図は本考案の実施態様の一例を示すフロー
の説明図であり、本考案の特徴となる点は脱炭酸
水貯槽２の内部に、脱炭酸塔１の流出管３と連通
した比較的小容量のクツシヨンタンク４を設ける
とともに、クツシヨンタンク４内に脱炭酸水のPH
を検出するPH電極５を付設し、更に脱炭酸塔１の
被処理水を添加する酸注入ポンプ７をPH電極５の
PH指示調節計６と連動させたところにある。なお
クツシヨンタンク４の取り付け方法は、第１図に
示した例では脱炭酸水貯槽２の内周壁をクツシヨ
ンタンク４の構成面の一部として利用し、内周壁
に固定して取り付け、脱炭酸水の全量を当該クツ
シヨンタンク４に一旦受けているが、脱炭酸水の
一部を当該クツシヨンタンク４に一旦受けるよう
に構成してもよく、また当該クツシヨンタンク４
を脱炭酸水貯槽２の外部に設けても差し支えな
い。要するに本考案においては比較的小容量のク
ツシヨンタンク４に脱炭酸水の一部または全部を
受け、当該クツシヨンタンク４内にPH電極５を付
設すればよい。なお当該クツシヨンタンク４の大
きさは、脱炭酸塔１の処理能力によつても異なる
が、最低限PH電極５を付設出来る大きさのもので
あればよく、例えば数10〜数100程度のもので
ある。

本考案の他の部分は従来の装置と同様であるの
で説明を省略する。

〈作用〉 以下に、本考案の装置の操作及び作用を第１図
とともに説明する。

上水、工業用水等を原水とし、これを凝集沈殿
処理装置、砂濾過器（いずれも図示せず）で処理
して得られた濾過水を濾過水槽１９に一旦貯留し
た後、供給ポンプ１６を駆動するとともに後述の
PH電極５と接続させたPH指示調節計６と連動する
酸注入ポンプ７を駆動することにより、所定量の
酸を添加した濾過水を脱炭酸塔１に供給し、脱炭
酸処理する。ここまでは従来の装置と同じである
ので詳しい説明を省略するが、本考案の装置にお
いては脱炭酸塔１からの脱炭酸水を塔下部の流出
管３によつて従来のように直接脱炭酸水貯槽２に
導くのではなく、例えば上部が開口したクツシヨ
ンタンク４に一旦受けた後、脱炭酸水をクツシヨ
ンタンク４の上部よりオーバーフローさせて脱炭
酸水貯槽２に導く。なお、流出管３のクツシヨン
タンク４への接続部が常に水封状態になるよう
に、かつある程度の水圧抵抗がかかるように流出
管３をクツシヨンタンク４に接続するとよく、第
１図においてはクツシヨンタンク４内の脱炭酸水
の水面、すなわちクツシヨンタンク４の上面より
例えば300〜400mm下に流出管３を接続するとよ
い。その理由は、脱炭酸塔１下部の空気供給管１
４から供給した空気を、流出管３及び脱炭酸水貯
槽２を介して、当該貯槽２の上部に設けたオーバ
ーフロー管１５より外部に流出させないようにす
るためである。従つて、クツシヨンタンク４の大
きさとしては、そのような水深が取れるものであ
ればよく、前述したごとくその容量は極く小さな
ものでよい。クツシヨンタンク４内には、PH電極
５を付設し、当該PH電極５と酸注入ポンプ７とを
PH指示調節計６を介して計装的に接続し、酸注入
ポンプ７をPH指示調節計６と連動させてある。本
考案の装置においては、PH電極５によつて検出さ
れるクツシヨンタンク４内の脱炭酸水のPHが、あ
らかじめ定めた所定のPH範囲になるように、PH指
示調節計によつて計装的に酸注入ポンプ７の酸注
入量を調節し、脱炭酸塔１から流下する脱炭酸水
のPHの制御を行う。すなわち、本考案の装置にお
いては、脱炭酸塔１から流下する脱炭酸水のPHを
検出してから脱炭酸水貯槽２に貯留するようにし
てあるので、例えば脱炭酸塔１に供給する濾過水
の水質や流量等の変動によつて、脱炭酸水PHが所
定の範囲をはずれたような場合にも、その事を直
ちに検出することが出来、従つて酸注入ポンプ７
の酸注入量を時間遅れなく、常に適正に制御する
ことが出来る。すなわち、本考案の装置において
は、従来と異なり、脱炭酸水貯槽２内の脱炭酸水
のPHを常に所定範囲に制御することが出来る。当
該貯槽２内に貯留した所定PHの脱炭酸水は、高圧
ポンプ２０を介して逆浸透膜装置２１に供給す
る。

本考案の装置においては、脱炭酸塔１から流下
する脱炭酸水のPHをなるべく早く検出することが
重要であるから、流出管３の長さは短い方が良
く、従つてクツシヨンタンク４の取り付け位置と
しては脱炭酸塔１に近い位置でかつ脱炭酸水貯槽
２の上部に設置するのが好ましい。但し、クツシ
ヨンタンク４の脱炭酸水流出面が脱炭酸水貯槽２
の水位より常に上になければならないということ
ではなく、下であつても差し支えない。

第２図は本考案の他の実施態様の一例を示す、
クツシヨンタンク４を内部に設けた脱炭酸水貯槽
２の拡大説明図であり、クツシヨンタンク４内を
多孔性の阻流板２２で区画し、阻流板２２で区画
した一方の室に脱炭酸水を受け、他方の室にPH電
極５を付設したものである。このような構造のク
ツシヨンタンク４においては脱炭酸水が流出管３
内に流れ込む際に、当該脱炭酸水中に巻き込まれ
た比較的大きな気泡を当該阻流板２２で阻止する
ことが出来る。従つて、PH電極５を阻流板２２で
区画した他方の室に設けておけば、大きな気泡が
PH電極５に直接触れてPH指示調節計６の指示を不
安定にさせるのを防止することが出来る。当該阻
流板２２として通常は、多孔性のものを使用する
が、多孔性のものに限らず無孔性のものでも良
く、かつ設置枚数も一枚に限らず複数枚を組み合
わせて用いても差し支えない。但し、阻流板２２
を無孔性のものとする時は、クツシヨンタンク４
内に阻流板２２を付設し、その上部あるいは下部
あるいは側部から脱炭酸水が迅回して流れるよう
にするとよい。

〈考案の効果〉 以上のように、本考案の脱炭酸塔のPH制御装置
においては、脱炭酸塔から流下する脱炭酸水の一
部または全部を一旦比較的小容量のクツシヨンタ
ンクに受け、そこで脱炭酸水のPHを検出して酸注
入ポンプの注入量を制御するように構成すること
により、従来のような制御の時間遅れがなく、被
処理水の水質や流量変動等にも直ちに対処するこ
とが出来、脱炭酸水のPHを厳密に所定範囲に維持
することが出来る。従つて、後段の逆浸透膜装置
に対して、所定のPHの水を安定して供給すること
が出来るので、加水分解による逆浸透膜の劣化や
膜の濃縮側での炭酸カルシウムの沈殿析出を従来
より更に確実に防止出来、逆浸透膜装置を長時間
安定して運転することが可能となる。

なお本考案は実施態様で説明した空気接触式の
脱炭酸塔の他に、真空脱気式の脱炭酸塔にも応用
することができることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施態様の一例を示すフロー
の説明図であり、第２図は本考案の他の実施態様
を示す脱炭酸塔の処理水貯槽の拡大説明図であ
る。また、第３図は従来装置のフローの説明図で
ある。 １……脱炭酸塔、２……脱炭酸水貯槽、３……
流出管、４……クツシヨンタンク、５……PH電
極、６……PH指示調節計、７……酸注入ポンプ、
８……酸溶液貯槽、９……酸溶液注入管、１０…
…デイストリビユーター、１１……充填材、１２
……支持床、１３……底板、１４……空気供給
管、１５……オーバーフロー管、１６……供給ポ
ンプ、１７……濾過水供給管、１８……混合器、
１９……濾過水槽、２０……高圧ポンプ、２１…
…逆浸透膜装置、２２……阻流板。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 炭酸塩アルカリ成分を含有する被処理水に酸
   を添加する酸注入ポンプと、脱炭酸塔と脱炭酸
   塔から流下する脱炭酸水を貯留する脱炭酸水貯
   槽とを備えた装置において、当該脱炭酸水の一
   部または全部を一旦受ける比較的小容量のクツ
   シヨンタンクを設けるとともに当該クツシヨン
   タンクと前記脱炭酸水貯槽とを連通させ、更に
   クツシヨンタンク内にPH電極を付設し、前記酸
   注入ポンプを、当該PH電極と接続させたPH指示
   調節計と連動させたことを特徴とする脱炭酸塔
   のPH制御装置。 ２ クツシヨンタンク内を阻流板で区画し、阻流
   板で区画した一方の室に脱炭酸水を受け、他方
   の室にPH電極を付設した実用新案登録請求の範
   囲第１項記載の脱炭酸塔のPH制御装置。