KR101916557B1 - 순수 제조 장치 및 순수 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

제 1 RO 막 장치의 농축수를 제 2 RO 막 장치로 처리하여 투과수를 회수하도록 한 순수 제조 프로세스에 있어서, 계 내의 무기 탄산의 농축을 방지하기 위한 탈탄산 장치를 소형이고 공간 절약적인 것으로 한, 비용 장점이 높은 순수 제조 장치 및 순수 제조 방법을 제공한다. 피처리수를 RO 막 처리하는 제 1 RO 막 장치 (3) 와, 제 1 RO 막 장치 (3) 에 피처리수를 도입하는 도입 라인 (13) 과, 그 제 1 RO 막 장치 (3) 의 투과수를 유출시키는 유출 라인 (14) 과, 제 1 RO 막 장치 (3) 의 농축수를 RO 막 처리하는 제 2 RO 막 장치 (5) 와, 제 2 RO 막 장치 (5) 의 투과수를 도입 라인 (13) 으로 되돌리는 반송 라인 (19, 20) 을 구비하는 순수 제조 장치. 반송 라인에 제 2 RO 막 장치 (5) 의 투과수를 탈탄산 처리하는 탈탄산 장치 (6) 를 구비한다.

Description

순수 제조 장치 및 순수 제조 방법 {ULTRAPURE WATER PRODUCTION APPARATUS AND ULTRAPURE WATER PRODUCTION METHOD}
본 발명은, 제 1 역침투막 장치와, 그 농축수를 처리하는 제 2 역침투막 장치를 구비하는 수처리 프로세스에서 피처리수를 처리하여 순수를 제조하는 순수 제조 장치 및 순수 제조 방법에 관한 것이다.
순수 제조 장치는, 통상적으로 전처리 제탁 (除濁) 장치, 탈탄산 장치, 역침투막 (RO 막) 장치, 전기 탈이온 장치 등으로 구성되어 있다.
RO 막 장치는, 유기물, 이온류를 제거할 수 있지만, 이산화탄소, 산소 등의 용존 기체는 거의 제거할 수 없다. 이산화탄소는 수중에서 중탄산 이온으로 변화하고, 전기 탈이온 장치의 부하가 되기 때문에, RO 막 장치의 전단 (前段) 에 탈탄산 장치를 설치하여 제거하는 것이 일반적이다.
RO 막 장치는, 통상적으로 물 회수율 60 ∼ 80 % 정도로 운전된다. 프로세스 전체의 물 회수율을 높이기 위해, 제 2 RO 막 장치를 형성하고, RO 막 장치 (제 1 RO 막 장치) 의 농축수를 제 2 RO 막 장치로 RO 막 처리하여 투과수를 회수하는 것이 실시되고 있다.
그러나, 이 경우에는, 다음과 같은 문제가 있다.
RO 막 장치의 농축수는 스케일 성분을 고농도로 함유하기 때문에, 그 석출을 방지하기 위해, 제 2 RO 막 장치의 급수의 pH 를 낮추는 것이 일반적이다. 제 2 RO 막 장치의 급수의 pH 를 낮추면, 중탄산 이온이 탄산으로 변화 (HCO3 - + H → CO2 + H2O) 하여 RO 막을 투과하기 때문에, 장치계 내에서 탄산, 중탄산 이온 등의 무기 탄산이 농축된다. 그 결과, 얻어지는 순수의 수질이 저하되고, 스케일이 석출된다.
특허문헌 1 에서는, 제 1 RO 막 장치의 전단에 형성된 탈탄산 장치의 도입측에 제 2 RO 막 장치의 투과수를 되돌려 탈탄산 처리한다. 특허문헌 1 에서는, 무기 탄산의 농축은 방지되지만, 제 1 RO 막 장치의 전단에 형성된 탈탄산 장치에는, 제 2 RO 막 장치의 투과수와 피처리수의 전체량이 도입되기 때문에, 탈탄산 장치의 부하가 크다. 이 때문에, 탈탄산 장치가 대형화되고, 경제성도 악화된다. 탈탄산 장치를 제 1 RO 막 장치의 후단에 형성한 경우에는, 처리수의 수질 저하는 방지되지만, 제 1 RO 막 장치, 제 2 RO 막 장치에 있어서 무기 탄산이 농축되어, 스케일이 석출된다.
특허문헌 2 에는, 원수 저류조 내의 피처리수를 펌프에 의해 RO 막 장치에 이송하고, RO 막에 의해 피처리수를 투과수와 농축수로 분리하고, 농축수를 복귀관을 통하여 원수 저류조 내로 되돌리도록 한 탈염수 제조 장치가 기재되어 있다. 특허문헌 2 의 장치는, 농축수의 복귀관의 관로 중에 이젝터를 부설하고, 복귀관을 흐르는 농축수의 유속을 이용하여 당해 이젝터로부터 공기를 흡인하고, 기액 접촉에 의해 농축수 중의 유리 이산화탄소를 제거한다.
이와 같은 구성을 채용함으로써, 탈탄산 탑이나 막 탈기 장치와 같은 탈탄산 장치가 불필요해져, 공간 절약화가 가능해진다. 이 장치에서는, 농축수의 복귀관의 관로 중에 이젝터가 부설되어 있으므로, RO 막을 투과하지 않았던 비교적 고압의 농축수가 이젝터를 통과할 때에 당해 이젝터에 의해 공기가 흡인되고, 복귀관을 흐르는 농축수 중에 흡인 공기가 혼합된다. 기액 접촉에 의해 농축수 중의 유리 이산화탄소가 농축수 중으로부터 분리되고, 분리된 유리 이산화탄소는, 농축수가 복귀관의 선단으로부터 원수 저류조 내로 되돌려졌을 때, 탄산 가스로서 원수 저류조의 상부에 형성되어 있는 배기관을 통하여 외부로 배출된다.
일본 공개특허공보 2004-167423호 일본 공개특허공보 평7-265854호
본 발명은, 제 1 RO 막 장치의 농축수를 제 2 RO 막 장치로 처리하여 투과수를 회수하도록 한 순수 제조 프로세스에 있어서, 계 내의 무기 탄산의 농축을 방지하기 위한 탈탄산 장치를 소형이고 공간 절약적인 것으로 한, 비용 장점이 높은 순수 제조 장치 및 순수 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 탈탄산 장치를, 제 1 RO 막 장치로의 피처리수의 도입 라인이 아니라, 제 2 RO 막 장치의 투과수를 이 도입 라인으로 되돌리는 반송 라인에 형성함으로써, 제 1 RO 막 장치에서 농축된 무기 탄산이 이 탈탄산 장치로 제거되어, 계 내의 무기 탄산의 농축이 방지되는 것을 알아냈다. 게다가, 이 탈탄산 장치는, 제 1 RO 막 장치 및 제 2 RO 막 장치에서 물 회수함으로써, 피처리수보다 대폭 수량이 저감된 제 2 RO 막 장치의 투과수만을 처리하는 것이기 때문에, 탈탄산 장치의 부하는 대폭 저감되고, 그 소형, 공간 절약화를 도모할 수 있는 것을 알아냈다.
본 발명은 이와 같은 지견에 기초하여 달성된 것으로서, 이하를 요지로 한다.
[1] 피처리수를 역침투막 처리하는 제 1 역침투막 장치와, 그 제 1 역침투막 장치에 피처리수를 도입하는 도입 라인과, 그 제 1 역침투막 장치의 투과수를 유출시키는 유출 라인과, 그 제 1 역침투막 장치의 농축수를 역침투막 처리하는 제 2 역침투막 장치와, 그 제 2 역침투막 장치의 투과수를 상기 도입 라인으로 되돌리는 반송 라인을 구비하는 순수 제조 장치에 있어서, 그 반송 라인에 상기 제 2 역침투막 장치의 투과수를 탈탄산 처리하는 탈탄산 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 순수 제조 장치.
[2] [1] 에 기재된 순수 제조 장치에 있어서, 상기 탈탄산 장치가 막 탈기 장치인 것을 특징으로 하는 순수 제조 장치.
[3] [1] 또는 [2] 에 기재된 순수 제조 장치에 있어서, 상기 제 1 역침투막 장치의 투과수를 탈이온 처리하는 전기 탈이온 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 순수 제조 장치.
[4] [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 순수 제조 장치에 있어서, 상기 피처리수를 제탁 처리하는 제탁 장치를 갖고, 그 제탁 장치의 처리수가 상기 제 1 역침투막 장치에 도입되는 것을 특징으로 하는 순수 제조 장치.
[5] [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 순수 제조 장치에 있어서, 상기 제 1 역침투막 장치의 급수의 pH 를 6.3 이상으로 조정하는 pH 조정 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 순수 제조 장치.
[6] [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 순수 제조 장치에 있어서, 상기 제 2 역침투막 장치의 급수의 pH 를 6.0 미만으로 조정하는 pH 조정 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 순수 제조 장치.
[7] 피처리수를 역침투막 처리하는 제 1 역침투막 장치와, 그 제 1 역침투막 장치에 피처리수를 도입하는 도입 라인과, 그 제 1 역침투막 장치의 투과수를 유출시키는 유출 라인과, 그 제 1 역침투막 장치의 농축수를 역침투막 처리하는 제 2 역침투막 장치와, 그 제 2 역침투막 장치의 투과수를 상기 도입 라인으로 되돌리는 반송 라인을 구비하는 순수 제조 장치로 순수를 제조하는 방법에 있어서, 상기 제 2 역침투막 장치의 투과수를 탈탄산 처리한 후, 상기 도입 라인으로 되돌리는 것을 특징으로 하는 순수 제조 방법.
[8] [7] 에 기재된 순수 제조 방법에 있어서, 상기 제 2 역침투막 장치의 투과수를 막 탈기 장치로 탈탄산 처리하는 것을 특징으로 하는 순수 제조 방법.
[9] [7] 또는 [8] 에 기재된 순수 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 역침투막 장치의 투과수를 전기 탈이온 장치로 처리하는 것을 특징으로 하는 순수 제조 방법.
[10] [7] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 순수 제조 방법에 있어서, 상기 피처리수를 제탁 처리한 후, 상기 제 1 역침투막 장치에 도입하는 것을 특징으로 하는 순수 제조 방법.
[11] [7] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 순수 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 역침투막 장치의 급수의 pH 를 6.3 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 순수 제조 방법.
[12] [7] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 순수 제조 방법에 있어서, 상기 제 2 역침투막 장치의 급수의 pH 를 6.0 미만으로 하는 것을 특징으로 하는 순수 제조 방법.
본 발명에 의하면, 제 1 RO 막 장치의 농축수를 제 2 RO 막 장치로 RO 막 처리하여 투과수를 회수하는 순수 제조 프로세스에 있어서, 제 2 RO 막 장치의 투과수를 탈탄산 처리함으로써, 계 내에서의 무기 탄산의 농축을 방지하여, 처리의 안정화, 얻어지는 처리수의 고순도화가 가능해진다. 게다가, 제 2 RO 막 장치의 투과수의 반송 라인에 형성된 탈탄산 장치로 제 2 RO 막 장치의 투과수만을 탈탄산 처리하기 때문에, 탈탄산 장치의 소형화, 공간 절약화가 가능해져, 경제성이 우수한 처리가 가능해진다.
제 1 RO 막 장치의 급수의 pH 를 6.3 이상으로 함으로써, 수중의 무기 탄산 중의 중탄산 이온의 비율이 높아진다. 이 결과, 제 1 RO 막 장치로 무기 탄산을 효율적으로 제거하여, 처리수 중에 함유되는 무기 탄산의 양을 저감시키고, 전기 탈이온 장치 등의 후단 장치의 부하를 저감시킬 수 있고, 처리 수질을 향상시킬 수 있다.
제 2 RO 막 장치의 급수의 pH 를 6.0 미만으로 함으로써, 제 2 RO 막 장치의 물 회수율을 높인 후, 스케일의 석출을 방지할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 순수 제조 장치의 실시형태를 나타내는 계통도이다.
도 2 는 본 발명에서 사용하는 탈탄산 장치의 일례를 나타내는 계통도이다.
이하에 본 발명의 실시형태를 도 1 을 참조하여 상세하게 설명하는데, 도 1 은 본 발명의 순수 제조 장치의 실시형태의 일례를 나타내는 것으로서, 본 발명은 전혀 도시된 것에 한정되지 않는다.
도 1 의 순수 제조 장치에서는, 시수 (市水), 정수 (井水), 공수 (工水), 회수수 등의 피처리수는, 배관 (11) 으로부터 정밀 여과막 (MF 막) 장치 (1) 로 제탁 처리된 후, 배관 (12), 수조 (2), 배관 (13) 을 거쳐 제 1 RO 막 장치 (3) 에 도입되어 RO 막 처리된다.
제 1 RO 막 장치 (3) 의 투과수는, 배관 (14) 으로부터 전기 탈이온 장치 (4) 에 도입되어 탈이온 처리되고, 처리수 (순수) 가 배관 (15) 으로부터 취출된다. 전기 탈이온 장치 (4) 의 농축수는, 물 회수를 위해 배관 (16) 으로부터 수조 (2) 에 반송된다.
제 1 RO 막 장치 (3) 의 농축수는 배관 (17) 으로부터 제 2 RO 막 장치 (5) 에 도입되어 RO 막 처리된다. 제 2 RO 막 장치 (5) 의 농축수는, 배관 (18) 으로부터 계 외로 배출되고, 투과수는 배관 (19) 으로부터 막 탈기 장치 등의 탈탄산 장치 (6) 에 도입되어 탈탄산 처리되고, 탈탄산 처리수는 배관 (20) 으로부터 수조 (2) 에 반송된다.
이와 같이, 본 발명에 있어서는, 막 탈기 장치 등의 탈탄산 장치 (6) 는, 제 2 RO 막 장치 (5) 의 투과수를 제 1 RO 막 장치 (3) 의 도입측으로 반송하는 반송 라인에 형성된다.
피처리수 중의 중탄산 이온은, 제 1 RO 막 장치 (3) 의 농축수 중에 농축되어 있다. 제 2 RO 막 장치 (5) 에서 pH 를 낮춤으로써, 중탄산 이온이 탄산 (이산화탄소) 으로 변화하고, 이 탄산은 제 2 RO 막 장치 (5) 의 투과수측으로 투과된다. 그 때문에, 제 2 RO 막 장치 (5) 의 투과수 중에는 고농도의 이산화탄소가 존재한다. 제 2 RO 막 장치 (5) 로부터의 투과수의 수량은, 제 1 RO 막 장치 (3) 의 급수 (3) 의 1/5 ∼ 1/10 정도로 되어 있어, 탈탄산 장치 (6) 를 소형화할 수 있다. 제 2 RO 막 장치 (5) 의 투과수 중에는, 탄산 성분이 고농도로 존재하기 때문에, 탈탄산 장치 (6) 에서의 탈탄산 처리 효율이 높다.
제 1 RO 막 장치 (3) 의 농축수에는, 피처리수의 오염 성분이나 유기물이 농축되어 있기 때문에, 이 농축수를 그대로 탈탄산 처리하는 경우, 막 탈기 장치의 탈기막이 파울링을 일으키기 쉽다. 특허문헌 2 의 탈탄산 장치를 채용하는 경우에는, 이젝터나 스프레이 노즐 등이 폐색되기 쉽다. 그러나, 제 2 RO 막 장치 (5) 의 투과수를 탈탄산 장치 (6) 로 처리함으로써, 제 1 RO 막 장치 (3) 의 농축수 중의 오염 성분이 제 2 RO 막 장치 (5) 로 제거되므로, 탈기막의 오염이나, 이젝터, 스프레이 노즐의 폐색 등이 억제된다.
RO 막 장치 (3, 5) 의 RO 막의 종류로는, 특별히 제한은 없다. 재질로는 폴리아미드 복합막, 아세트산셀룰로오스막 등 어느 재질의 막도 사용이 가능하다. RO 막의 형상에 대해서도 특별히 제한은 없으며, 중공사형, 스파이럴형 등, 어느 형상의 것도 사용 가능하다.
제 1 RO 막 장치 (3) 의 급수의 pH 는, 수중의 중탄산 이온의 비율이 50 % 를 초과하는 6.3 이상인 것이 바람직하다. 따라서, 제 1 RO 막 장치 (3) 의 급수의 pH 가 6.3 미만인 경우에는, NaOH, KOH 등의 알칼리를 첨가하여, pH 6.3 이상, 예를 들어 pH 6.5 ∼ 7.5 정도로 pH 조정하는 것이 바람직하다.
제 2 RO 막 장치 (5) 의 급수의 pH 는, 스케일 석출을 방지하기 위해, 6.0 미만으로 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 제 1 RO 막 장치 (3) 의 농축수의 pH 가 6.0 이상인 경우에는, HCl, H2SO4 등의 산을 첨가하여, pH 6.0 미만, 예를 들어 pH 5.0 ∼ 5.5 정도로 pH 조정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 pH 조건이면, 제 2 RO 막 장치 (5) 의 투과수 중의 탄산 성분을 탈탄산 장치 (6) 로 효율적으로 탈탄산할 수 있다.
제 1 RO 막 장치 (3) 은, 통상적으로 물 회수율 50 ∼ 80 % 정도로 운전된다. 제 2 RO 막 장치 (5) 는, 제 2 RO 막 장치 (5) 는, 급수의 pH 가 충분히 낮고, 또, 스케일 성분 농도도 그다지 높지 않아, 스케일 석출 경향이 낮은 경우에는, 물 회수율 50 ∼ 70 % 정도로 운전하고, 급수의 pH 가 그다지 낮지 않고, 또, 스케일 성분 농도가 높아, 스케일 석출 경향이 비교적 높은 경우에는, 물 회수율 30 ∼ 50 % 정도로 운전하는 것이 바람직하다.
도 1 의 순수 제조 장치에 의하면, 제 2 RO 막 장치 (5) 를 탈탄산 장치 (6) 로 탈탄산 처리한 후, 제 1 RO 막 장치 (3) 의 급수측으로 반송함으로써, 계 내의 무기 탄산의 농축을 방지하여, 처리를 안정화시킴과 함께, 고순도의 처리수를 얻을 수 있다.
탈탄산 장치 (6) 로는 막 탈기 장치에 한정되지 않으며, 탈탄산 탑, 진공 탈기 탑이나, 전술한 특허문헌 2 에 기재된 탈탄산 장치 등을 사용할 수도 있다. 이들 탈탄산 장치의 2 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 단, 경제성의 면에서는, 막 탈기 장치가 바람직하게 사용된다.
특허문헌 2 에 기재된 탈탄산 장치를 이용하는 경우, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 2 RO 막 장치 (5) 의 투과수의 반송 라인인 배관 (19, 20) 의 사이에 이젝터 (7) 를 형성하고, 수조 (2) 내의 수면 상에 삽입된 배관 (20) 의 선단에 스프레이 노즐 (8) 을 장착함과 함께, 수조 (2) 의 상부에 배기관 (21) 을 형성한다. 도시는 되어 있지 않지만, 통상적으로 제 1 RO 막 장치와 제 2 RO 막 장치 사이에 펌프가 형성된다. 제 2 RO 막 장치 (5) 의 투과수는, 이 펌프에 의해 탄성 지지되어 이젝터 (7) 를 통과한다. 이 때, 이젝터 (7) 내에 외부의 공기가 흡인된다. 흡인 공기는, 배관 (20) 을 흐르는 투과수 중에 격렬하게 교반 상태에서 혼합되고, 기액 접촉 상태에서 스프레이 노즐 (8) 로부터 분무상 혹은 미세한 수적상이 되어 산포되고, 수조 (2) 내로 되돌려진다. 이 때, 투과수로부터 이산화탄소가 탄산 가스로서 분리되고, 분리된 탄산 가스는 수조 (2) 로부터 배기관 (21) 을 거쳐 외부로 배기된다. 수조 (2) 내로 되돌려진 투과수는 스프레이 노즐 (8) 에 의해 미세하게 분산되기 때문에, 수면에 도달할 때까지의 동안에 있어서도 기액 접촉이 실시되어, 탄산 가스가 제거된다.
제 1 RO 막 장치 (3) 의 후단의 전기 탈이온 장치 (4) 로는, 양극과 음극 사이에 이온 교환막을 배치함으로써, 적어도 음극측 농축실, 탈염실, 양극측 농축실을 형성하고, 적어도 그 탈염실에 이온 교환 수지를 충전하여 이루어지고, 그 탈염실에 원수를 통수시키는 연속식 전기 탈이온 장치 등을 사용할 수 있는데, 이것에 한정되지 않는다. 충전하는 이온 교환 수지로는, 강이온 교환 수지, 약이온 교환 수지 모두 사용할 수 있는데, 강이온 교환 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이온 교환 수지의 충전 방법이나 셀 구조 등에도 제약은 없으며, 어느 형식도 사용 가능하다. 탄산칼슘의 석출을 방지하는 관점에서, 강산성 카티온 교환 수지와 강염기성 아니온 교환 수지를 혼합하여 충전하는 것이 바람직하다. 충전 비율로는 수지 용량으로서 강산성 카티온 교환 수지 : 강염기성 아니온 교환 수지 = 30 ∼ 70 : 70 ∼ 30 이 바람직하다.
통상적으로 전기 탈이온 장치 (4) 는 물 회수율 80 ∼ 95 % 정도로 운전된다. 물 회수율 향상의 관점에서는, 전기 탈이온 장치 (4) 의 농축수는, 도 1 과 같이, 제 1 RO 막 장치 (3) 의 전단으로 되돌리는 것이 바람직하다. 전기 탈이온 장치 (4) 의 농축수는, 막 탈기 장치 등의 탈탄산 장치 (6) 의 전단에 송급하고, 제 2 RO 막 장치 (5) 의 농축수와 함께 탈탄산 처리한 후 제 1 RO 막 장치 (3) 의 전단으로 되돌리도록 해도 된다.
이와 같이 함으로써, 전기 탈이온 장치 (4) 의 농축수에서 기인하는 무기 탄산의 농축을 방지할 수 있다. 이 경우에도, 전기 탈이온 장치의 농축수량은, 피처리수량에 비해 극히 소량이기 때문에, 탈탄산 장치의 소형화, 공간 절약화를 도모하는 본 발명의 효과가 크게 저해되지는 않는다.
도 1 은 본 발명의 순수 제조 장치의 실시형태의 일례를 나타내는 것으로서, 본 발명은 전혀 도시된 순수 제조 장치에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 전처리 장치는, RO 막 장치의 막 오염의 원인이 되는 수중의 탁질이나 콜로이달 성분을 제거하기 위한 것으로서, MF 막 장치에 한정되지 않으며, 응집, 가압 부상, 여과기, 한외 여과막 (UF 막) 장치 등을, 피처리수의 수질이나 부하에 따라 적절히 단일로 혹은 2 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 전처리 장치로는, 특히 MF 막 장치, UF 막 장치를 바람직하게 사용할 수 있다. MF 막 장치, UF 막 장치의 경우, 그 막 형식에 특별히 제한은 없으며, 중공사형, 스파이럴형 등의 막 여과 장치를 채용할 수 있다. 여과 방식에도 제한은 없으며, 내압 여과, 외압 여과, 크로스 플로우 여과, 전량 여과의 어느 방식도 적용 가능하다.
도 1 에서는, 탈탄산 장치 (6) 를 제 2 RO 막 장치 (5) 의 투과수의 반송 라인의 1 개 지점에만 형성하고 있지만, 탈탄산 장치는 그 밖에 이하의 (1) ∼ (3) 의 1 또는 2 개 지점 이상에 형성해도 된다.
(1) 제 1 RO 막 장치 (3) 와 전기 탈이온 장치 (4) 사이의 배관 (14) 에 형성하여, 제 1 RO 막 장치 (3) 의 투과수를 탈탄산 처리한 후 전기 탈이온 장치 (4) 에 송급한다.
(2) 전기 탈이온 장치 (4) 의 농축수의 반송 라인인 배관 (16) 에 형성하여, 전기 탈이온 장치 (4) 의 농축수를 탈탄산 처리한 후 수조 (2) 에 반송한다.
(3) 제 1 RO 막 장치 (3) 의 피처리수 도입 라인인 배관 (12) 에 형성하여, 피처리수를 탈탄산 처리한 후 제 1 RO 막 장치 (3) 에 송급한다.
특히, 상기 (1), (2) 의 양태를 채용함으로써, 계 내의 2 개 지점에서 탈탄산 처리를 실시할 수 있어, 탄산 성분의 제거량을 높여, 수질의 향상을 도모할 수 있다.
도 1 에 나타내는 장치 이외의 장치, 예를 들어, 이후에 언급하는 실시예에 있어서의 활성탄 장치 등을 적절히 부가해도 된다. 전기 탈이온 장치 대신에 제 3 RO 막 장치를 형성해도 된다.
실시예
이하에 실시예, 비교예 및 참고예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
도 1 에 나타내는 순수 제조 장치로 순수의 제조를 실시하였다. 단, MF 막 장치 (1) 의 후단에 활성탄 장치를 형성하였다.
수돗물 (M 알칼리 농도 : 50 ㎎ CaCO3/ℓ, 실리카 농도 : 30 ㎎/ℓ) 을 MF 막 장치 (쿠라레사 제조, 중공사형 PVDF 막, 구멍 직경 0.02 ㎛) 로 제탁하고, 활성탄 장치로 유리 염소를 제거한 후, 제 1 RO 막 장치 (닛토 전공사 제조, ES20) 에 통수시켰다. 제 1 RO 막 장치의 투과수는, 전기 탈이온 장치 (쿠리타 공업사 제조, KCDI-TC) 에 통수시켜 순수를 얻었다. 제 1 RO 막 장치의 농축수는, 제 2 RO 막 장치 (닛토 전공사 제조, ES20) 에 통수시키고, 제 2 RO 막 장치에서 얻어진 투과수를 제 2 RO 막 장치의 반송 라인에 형성된 막 탈기 장치 (셀가드사 제조의 리퀴셀 G521R X-50) 를 사용하여 탈탄산 처리한 후, 제 1 RO 막 장치의 전단 (활성탄 장치의 후단) 으로 되돌려 처리를 실시하였다.
물 회수율의 관점에서 전기 탈이온 장치의 농축수도 제 1 RO 막 장치의 전단 (활성탄 장치의 후단) 으로 되돌렸다.
NaOH 또는 HCl 의 첨가로, 제 1 RO 막 장치의 급수 pH 는 6.5, 제 2 RO 막 장치의 급수 pH 는 5.5 로 하였다. 제 1 RO 막 장치의 물 회수율은 70 %, 제 2 RO 막 장치의 물 회수율은 60 %, 전기 탈이온 장치의 물 회수율은 80 % 로 하였다.
이 처리에 있어서의 전기 탈이온 장치의 급수의 탄산 농도와 전기 탈이온 장치의 처리수 (순수) 의 비저항을 조사하고, 결과를 표 1 에 나타냈다.
탄산 농도는 GE 사 제조의 Sievers-900 에 의해 측정하였다. 비저항은 쿠리타 공업사 제조의 MX-4 에 의해 측정하였다.
[비교예 1]
막 탈기 장치를 생략하고, 제 2 RO 막 장치의 투과수를 탈탄산 처리하지 않고 제 1 RO 막 장치의 전단으로 되돌린 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 처리를 실시하고, 결과를 표 1 에 나타냈다.
[실시예 2]
제 1 RO 막 장치의 급수의 pH 를 6.0 으로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 처리를 실시하고, 결과를 표 1 에 나타냈다.
[실시예 3]
제 2 RO 막 장치의 급수의 pH 를 6.0 으로 하고, 실리카 스케일의 석출을 방지하기 위해, 물 회수율을 30 % 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 처리를 실시하고, 결과를 표 1 에 나타냈다.
[참고예 1]
막 탈기 장치로서 리퀴셀 G521R X-50 을 2 개 사용하고, 막 탈기 장치를 제 2 RO 막 장치의 농축수의 반송 라인에 형성하는 대신에 피처리수의 도입 라인에 형성하고, 수돗물을 MF 막 장치, 활성탄 장치, 막 탈기 장치의 순서로 처리한 후, 제 1 RO 막 장치에 도입하고, 제 2 RO 막 장치의 투과수와 전기 탈이온 장치의 농축수는 막 탈기 장치의 입구측으로 반송하였다. 그 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건으로 처리를 실시하고, 결과를 표 1 에 나타냈다.
Figure 112016101342619-pct00001
표 1 로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 제 2 RO 막 장치의 투과수를 탈탄산 처리하여 제 1 RO 막 장치로 되돌림으로써, 물 회수율을 높게 한 후, 계 내의 탄산 농도의 농축을 방지할 수 있어, 처리수 수질을 높게 유지할 수 있다.
이에 대하여 비교예 1 에서는, 제 2 RO 막 장치의 투과수를 탈탄산 처리하지 않고 제 1 RO 막 장치로 되돌리기 때문에, 전기 탈이온 장치의 급수의 탄산 농도가 높고, 처리수의 수질도 떨어지는 것이 된다.
제 1 RO 막 장치의 급수의 pH 를 6.0 으로 한 실시예 2 에서는, 제 1 RO 막 장치에서의 중탄산 이온의 저지율이 떨어지는 결과, 전기 탈이온 장치의 급수의 탄산 농도가 약간 높고, 또, 처리수 수질도 약간 떨어진다.
제 2 RO 막 장치의 급수의 pH 를 6.0 으로 한 실시예 3 에서는, 스케일 석출을 방지하기 위해 물 회수율을 낮게 할 필요가 있다.
참고예 1 은, 실시예 1 과 동일하게 계 내의 무기 탄산의 농축을 방지하여, 양호한 수질의 처리수를 얻을 수 있지만, 막 탈기 장치를 피처리수의 도입 라인에 형성한 참고예 1 에 비해 막 탈기 장치를 제 2 RO 막 장치의 투과수의 반송 라인에 형성한 실시예 1 에 의하면, 막 탈기 장치를 현격히 소형화할 수 있다.
실시예 1 및 참고예 1 에서는, 제 1 RO 막 장치를 물 회수율 70 % 로 운전하기 때문에, 제 2 RO 막 장치에 제 1 RO 막 장치의 급수 (피처리수) 의 30 % 가 도입된다. 제 2 RO 막 장치는 물 회수율 60 % 로 운전하기 때문에, 제 2 RO 막 장치의 투과수는 제 1 RO 막 장치의 급수의 18 % 로서, 참고예 1 과 같이, 제 1 RO 막 장치의 전단에 막 탈기 장치를 형성하는 경우에 비해, 제 2 RO 막 장치의 투과수의 반송 라인에 막 탈기 장치를 형성한 경우에는, 막 탈기 장치의 부하는 1/5 이하가 되어, 장치를 현격히 소형화할 수 있다.
본 발명을 특정 양태를 사용하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 가능함은 당업자에게 분명하다.
본 출원은, 2014년 7월 3일자로 출원된 일본 특허출원 2014-137740호에 기초하였으며, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.
1 : MF 막 장치
2 : 수조
3 : 제 1 RO 막 장치
4 : 전기 탈이온 장치
5 : 제 2 RO 막 장치
6 : 탈탄산 장치
7 : 이젝터
8 : 스프레이 노즐

Claims (12)

  1. 피처리수를 역침투막 처리하는 제 1 역침투막 장치와, 그 제 1 역침투막 장치에 피처리수를 도입하는 도입 라인과, 그 제 1 역침투막 장치의 투과수를 유출시키는 유출 라인과, 그 제 1 역침투막 장치의 농축수를 역침투막 처리하는 제 2 역침투막 장치와, 그 제 2 역침투막 장치의 투과수를 상기 도입 라인으로 되돌리는 반송 라인을 구비하는 순수 제조 장치에 있어서, 그 반송 라인에 상기 제 2 역침투막 장치의 투과수를 탈탄산 처리하는 탈탄산 장치를 구비하는 순수 제조 장치로서,
    상기 제 1 역침투막 장치의 급수의 pH 가 6.3 이상이고, 상기 제 2 역침투막 장치의 급수의 pH 가 6.0 미만이고,
    상기 피처리수는 탈기 처리되지 않고 상기 제 1 역침투막 장치로 역침투막 처리되는 것을 특징으로 하는 순수 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 역침투막 장치의 급수의 pH 를 6.3 이상으로 조정하는 pH 조정 수단과, 상기 제 2 역침투막 장치의 급수의 pH 를 6.0 미만으로 조정하는 pH 조정 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 순수 제조 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 탈탄산 장치가 막 탈기 장치인 것을 특징으로 하는 순수 제조 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 역침투막 장치의 투과수를 탈이온 처리하는 전기 탈이온 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 순수 제조 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 피처리수를 제탁 처리하는 제탁 장치를 갖고, 그 제탁 장치의 처리수가 상기 제 1 역침투막 장치에 도입되는 것을 특징으로 하는 순수 제조 장치.
  6. 피처리수를 역침투막 처리하는 제 1 역침투막 장치와, 그 제 1 역침투막 장치에 피처리수를 도입하는 도입 라인과, 그 제 1 역침투막 장치의 투과수를 유출시키는 유출 라인과, 그 제 1 역침투막 장치의 농축수를 역침투막 처리하는 제 2 역침투막 장치와, 그 제 2 역침투막 장치의 투과수를 상기 도입 라인으로 되돌리는 반송 라인을 구비하는 순수 제조 장치로 순수를 제조하는 방법에 있어서, 상기 제 2 역침투막 장치의 투과수를 탈탄산 처리한 후, 상기 도입 라인으로 되돌리는 순수 제조 방법으로서,
    상기 피처리수를 탈기 처리하지 않고, 상기 제 1 역침투막 장치로 역침투막 처리하고,
    상기 제 1 역침투막 장치의 급수의 pH 가 6.3 이상이고, 상기 제 2 역침투막 장치의 급수의 pH 가 6.0 미만인 것을 특징으로 하는 순수 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 역침투막 장치의 투과수를 막 탈기 장치로 탈탄산 처리하는 것을 특징으로 하는 순수 제조 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 역침투막 장치의 투과수를 전기 탈이온 장치로 처리하는 것을 특징으로 하는 순수 제조 방법.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 피처리수를 제탁 처리한 후, 상기 제 1 역침투막 장치에 도입하는 것을 특징으로 하는 순수 제조 방법.
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