KR20210044187A - Pure water production system and pure water production method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고수질의 순수를 장기간 안정적으로 제조할 수 있는 순수 제조 시스템 및 순수 제조 방법을 제공하는 것으로, 역침투막 장치와, 자외선 산화 장치와, 전기식 탈이온 장치와, 이들 장치를 그 순서대로 접속하는 처리수관을 구비하는 순수 제조 시스템으로서, 상기 전기식 탈이온 장치는 교대로 배치된 카티온 교환막 및 아니온 교환막과, 상기 카티온 교환막 및 아니온 교환막 사이에 교대로 형성된 농축실 및 탈염실과, 상기 카티온 교환막 및 아니온 교환막의 외측에 배치되는 한 쌍의 전극실을 구비하고 있고, 상기 처리수관은 상기 자외선 산화 장치에서 처리된 처리수를 상기 전기식 탈이온 장치의 적어도 탈염실에 공급하도록 상기 전기식 탈이온 장치에 접속됨과 함께, 상기 순수 제조 시스템은 상기 역침투막 장치의 투과수를 상기 자외선 산화 장치를 통하지 않고, 상기 전기식 탈이온 장치의 전극실에 공급하는 제1 바이패스관을 구비하는 것을 특징으로 하는 순수 제조 시스템에 관한 것이다.The present invention provides a pure water production system and a pure water production method capable of stably producing high-quality pure water for a long period of time, wherein a reverse osmosis membrane device, an ultraviolet oxidation device, an electric deionization device, and these devices are connected in that order. A pure water production system having a treated water pipe, wherein the electric deionization device comprises alternately arranged cation exchange membranes and anion exchange membranes, concentration chambers and desalination chambers alternately formed between the cation exchange membranes and anion exchange membranes, and the And a pair of electrode chambers disposed outside the cation exchange membrane and the anion exchange membrane, and the treated water pipe is the electric type so as to supply the treated water treated by the ultraviolet oxidation device to at least the desalination chamber of the electric deionization device. In addition to being connected to the deionization device, the pure water production system includes a first bypass pipe for supplying the permeated water of the reverse osmosis membrane device to the electrode chamber of the electric deionization device without passing through the ultraviolet oxidation device. It relates to a pure water production system characterized by.
Description
본 발명은 순수 제조 시스템 및 순수 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pure water production system and a pure water production method.
종래, 반도체나 액정 디스플레이의 제조 공정에서 사용되는 세정용수나 의약용수 등에 적용되는 순수의 제조에 있어서, 전기식 탈이온 장치(EDI)가 사용되고 있다. 전기식 탈이온 장치는 장치 내의 이온 교환체를 전기적으로 재생하면서 원수의 탈이온 처리를 행한다. 이 때문에, 전기식 탈이온 장치에서는 이온 교환 수지탑과 같이 약제에 의한 재생을 필요로 하지 않고, 연속 채수가 가능하다.Conventionally, in the production of pure water applied to washing water or medical water used in the manufacturing process of semiconductors or liquid crystal displays, an electric deionization apparatus (EDI) is used. The electric deionization apparatus performs deionization treatment of raw water while electrically regenerating an ion exchanger in the apparatus. For this reason, the electric deionization apparatus does not require regeneration by a chemical like an ion exchange resin tower, and continuous water collection is possible.
전기식 탈이온 장치는 카티온(양이온)만을 투과시키는 카티온 교환막과 아니온(음이온)만을 투과시키는 아니온 교환막 사이에 이온 교환체를 충전하여 탈염실을 구성하고, 카티온 교환막 및 아니온 교환막의 외측에 농축실을 배치한 구성이다. 그리고, 탈염실에서 보아 아니온 교환막측에 전극실(양극실)을 통해 양극을, 카티온 교환막측에 전극실(음극실)을 통해 음극을 배치한다. 양극과 음극 사이에 직류 전압을 인가한 상태에서 탈염실에 피처리수를 통수하면 피처리수 중의 이온 성분은 탈염실 내의 이온 교환체에 포착됨과 함께, 물의 해리 반응에 의해 생성되는 수소 이온(H+)과 수산화물 이온(OH-)에 의해 이온 교환체의 재생이 행해진다.The electric deionization device constitutes a desalination chamber by filling an ion exchanger between a cation exchange membrane that permeates only cation (cation) and an anion exchange membrane that only transmits anion (anion). It is a configuration in which a concentration chamber is arranged on the outside. In addition, as viewed from the desalination chamber, an anode is disposed on the side of the anion exchange membrane through an electrode chamber (anode chamber), and a cathode is disposed on the side of the cation exchange membrane through an electrode chamber (cathode chamber). When the water to be treated is passed through the desalination chamber while a direct current voltage is applied between the anode and the cathode, ionic components in the water to be treated are captured by the ion exchanger in the desalination chamber, and hydrogen ions (H +) and hydroxide ions (OH - regeneration of the ion exchangers by a) is carried out.
이와 같이 하여, 전기식 탈이온 장치에 있어서 피처리수는 탈염실을 통과함으로써 탈이온되어 정제된다. 한편, 농축실 및 전극실에도 예를 들면, 피처리수가 통수된다. 농축실 및 전극실을 통수하는 피처리수 중에는 탈염실에서 이동한 이온 성분이 농축되고, 농축수가 되어 전기식 탈이온 장치 밖으로 배출된다.In this way, in the electric deionization apparatus, the water to be treated is deionized and purified by passing through the desalination chamber. On the other hand, water to be treated is also passed through the concentration chamber and the electrode chamber, for example. In the water to be treated passing through the concentration chamber and the electrode chamber, ionic components that have moved from the desalination chamber are concentrated and discharged to the outside of the electric deionizer as concentrated water.
이 전기식 탈이온 장치를 사용한 초순수 제조 시스템으로서, 역침투막 장치 (RO)에서 탈이온수를 얻고, 자외선 산화 장치(TOC-UV)에서 이 탈이온수 중의 유기물 성분을 분해한 후, 자외선 산화 장치에서 발생한 저분자량의 유기산 등의 이온 성분을 전기식 탈이온 장치에서 처리하는 시스템이 있다. 이러한 전기식 탈이온 장치를 설치한 시스템으로서, 전기식 탈이온 장치를 2단으로 설치하고, 탈염실 처리수의 일부를 농축실에 통수하는 시스템이나(예를 들면, 특허문헌 1 참조), 자외선 산화 장치에서 발생하는 산화 성분에 의한 이온 교환체의 열화를 방지할 목적으로, 자외선 산화 장치와 전기식 탈이온 장치 사이에 자외선 산화 장치보다 긴 파장의 자외선을 조사하는 자외선 살균 장치를 설치하는 시스템도 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).As an ultrapure water production system using this electric deionization device, deionized water is obtained from a reverse osmosis membrane device (RO), an ultraviolet oxidation device (TOC-UV) decomposes the organic matter in the deionized water, and then generated by the ultraviolet oxidation device. There is a system that treats ionic components such as low molecular weight organic acids in an electric deionization device. As a system equipped with such an electric deionization device, a system in which an electric deionization device is installed in two stages, and a part of the treated water in the desalination chamber is passed through the concentration chamber (for example, see Patent Document 1), or an ultraviolet oxidation device In order to prevent the deterioration of the ion exchanger due to the oxidizing component generated in the system, a system in which an ultraviolet sterilization device that irradiates ultraviolet rays of longer wavelengths than the ultraviolet oxidizing device is also proposed between the ultraviolet oxidizing device and the electric deionization device. (See, for example, Patent Document 2).
최근 대규모 집적 회로(LSI)의 초고집적화에 따라, 반도체 제조용 초순수의 추가적인 고수질화에 대한 요구가 높아지고 있다. 특히, 수중의 실리카나 붕소 등의 미량 불순물을 현저하게 저농도화한 초순수가 요구되고 있다. 그러나, 미량 불순물의 제거율을 향상시키고자 하면, 종래의 전기식 탈이온 장치를 2단으로 설치하는 방법으로는 전기식 탈이온 장치에서의 수회수율이나 전류 효율이 저하된다는 문제가 있다. 자외선 램프를 2단 설치하는 장치에서는 사용하는 장치의 수가 증가함으로써, 시스템이 복잡화되거나 비용이 증대되는 문제가 있다. 이 때문에, 고수질의 순수를 장기간 높은 효율로 제조할 수 있는 방법이 요구되고 있었다.In recent years, with the ultra-high integration of large-scale integrated circuits (LSIs), there is an increasing demand for additional high quality of ultrapure water for semiconductor manufacturing. In particular, ultrapure water in which trace impurities such as silica and boron in water are significantly reduced in concentration is required. However, in order to improve the removal rate of trace impurities, a conventional method of installing an electric deionization apparatus in two stages has a problem that the water recovery rate and current efficiency in the electric deionization apparatus are lowered. In a device in which the ultraviolet lamp is installed in two stages, there is a problem that the system becomes complicated or the cost increases as the number of devices to be used increases. For this reason, there has been a demand for a method capable of producing high-quality pure water with high efficiency over a long period of time.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 고수질의 순수를 장기간 안정적으로 제조할 수 있는 순수 제조 시스템 및 순수 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a pure water production system and a pure water production method capable of stably producing high-quality pure water for a long period of time.
본 발명의 순수 제조 시스템은 역침투막 장치와, 자외선 산화 장치와, 전기식 탈이온 장치와, 이들 장치를 상류측으로부터 그 순서대로 접속하는 처리수관을 구비하는 순수 제조 시스템으로서, 상기 전기식 탈이온 장치는 교대로 배치된 카티온 교환막 및 아니온 교환막과, 상기 카티온 교환막 및 아니온 교환막 사이에 교대로 형성된 농축실 및 탈염실과, 상기 카티온 교환막 및 아니온 교환막의 외측에 배치되는 한 쌍의 전극실을 구비하고 있고, 상기 처리수관은 상기 자외선 산화 장치에서 처리된 처리수를 상기 전기식 탈이온 장치의 적어도 탈염실에 공급하도록 상기 전기식 탈이온 장치에 접속됨과 함께 상기 순수 제조 시스템은 상기 역침투막 장치의 투과수를 상기 자외선 산화 장치를 통하지 않고, 상기 전기식 탈이온 장치의 전극실에 공급하는 제1 바이패스관을 구비하는 것을 특징으로 한다.The pure water production system of the present invention is a pure water production system comprising a reverse osmosis membrane device, an ultraviolet oxidation device, an electric deionization device, and a treated water pipe connecting these devices in that order from an upstream side. Is a cation exchange membrane and anion exchange membrane alternately disposed, a concentration chamber and a desalination chamber alternately formed between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane, and a pair of electrodes disposed outside the cation exchange membrane and the anion exchange membrane A chamber is provided, and the treated water pipe is connected to the electric deionization device to supply the treated water treated by the ultraviolet oxidizing device to at least the desalination chamber of the electric deionization device, and the pure water production system includes the reverse osmosis membrane. And a first bypass tube for supplying the permeated water of the device to the electrode chamber of the electric deionization device without passing through the ultraviolet oxidizing device.
본 발명의 순수 제조 시스템은 상기 역침투막 장치의 투과수를 상기 자외선 산화 장치를 통하지 않고, 상기 전기식 탈이온 장치의 농축실에 공급하는 제2 바이패스관을 추가로 구비하는 것이 바람직하다.It is preferable that the pure water production system of the present invention further includes a second bypass pipe for supplying the permeated water from the reverse osmosis membrane device to the concentration chamber of the electric deionization device without passing through the ultraviolet oxidation device.
본 발명의 순수 제조 시스템에 있어서, 상기 전기식 탈이온 장치는 상기 전기식 탈이온 장치의, 농축실 및 전극실로 통하는 공통 입구 노즐을 갖고, 상기 제1 바이패스관 및 상기 제2 바이패스관은 전부 상기 공통 입구 노즐에 접속되는 것이 바람직하다.In the pure water production system of the present invention, the electric deionization apparatus has a common inlet nozzle leading to the concentration chamber and the electrode chamber of the electric deionization apparatus, and the first bypass pipe and the second bypass pipe are all the It is preferably connected to a common inlet nozzle.
본 발명의 순수 제조 시스템에 있어서, 상기 전기식 탈이온 장치는 상기 전기식 탈이온 장치의, 농축실로 통하는 농축실 입구 노즐과 전극실로 통하는 전극실 입구 노즐을 갖고, 상기 제1 바이패스관은 상기 전극실 입구 노즐에 접속되고, 상기 제2 바이패스관은 상기 농축실 입구 노즐에 접속되는 것이 바람직하다.In the pure water production system of the present invention, the electric deionization apparatus has a concentration chamber inlet nozzle leading to the concentration chamber and an electrode chamber inlet nozzle leading to the electrode chamber of the electric deionization apparatus, and the first bypass pipe is the electrode chamber. It is preferable that it is connected to an inlet nozzle, and the second bypass pipe is connected to an inlet nozzle of the concentration chamber.
본 발명의 순수 제조 시스템에 있어서, 상기 농축실 및 상기 전극실 내에 이온 교환체를 갖는 것이 바람직하다.In the pure water production system of the present invention, it is preferable to have an ion exchanger in the concentration chamber and the electrode chamber.
본 발명의 순수 제조 시스템에 있어서, 자외선 산화 장치에서 처리된 처리수의 과산화수소 농도가 100㎍/L 이하인 것이 바람직하다.In the pure water production system of the present invention, it is preferable that the hydrogen peroxide concentration in the treated water treated by the ultraviolet oxidation device is 100 µg/L or less.
본 발명의 순수 제조 방법은 원수를 역침투막 장치와, 자외선 산화 장치와, 전기식 탈이온 장치에서 순서대로 처리하는 순수 제조 방법으로서, 상기 전기식 탈이온 장치는 교대로 배치된 카티온 교환막 및 아니온 교환막과, 상기 카티온 교환막 및 아니온 교환막 사이에 교대로 형성된 농축실 및 탈염실과, 상기 카티온 교환막 및 아니온 교환막의 외측에 배치되는 한 쌍의 전극실을 구비하고 있고, 상기 자외선 산화 장치에서 처리된 처리수를 상기 전기식 탈이온 장치의 적어도 탈염실에 공급하고, 상기 역침투막 장치의 투과수를 상기 자외선 산화 장치를 통하지 않고, 상기 전기식 탈이온 장치의 전극실에 공급하는 것을 특징으로 한다.The pure water production method of the present invention is a pure water production method in which raw water is sequentially treated in a reverse osmosis membrane device, an ultraviolet oxidation device, and an electric deionization device, wherein the electric deionization device comprises an alternating cation exchange membrane and an anion. An exchange membrane, a concentration chamber and a desalination chamber alternately formed between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane, and a pair of electrode chambers disposed outside the cation exchange membrane and the anion exchange membrane. The treated water is supplied to at least a desalination chamber of the electric deionization apparatus, and the permeated water of the reverse osmosis membrane apparatus is supplied to the electrode chamber of the electric deionization apparatus without passing through the ultraviolet oxidizing apparatus. .
본 발명의 순수 제조 방법에 있어서, 상기 역침투막 장치의 투과수를 상기 자외선 산화 장치를 통하지 않고, 상기 전기식 탈이온 장치의 농축실에 공급하는 것이 바람직하다.In the pure water production method of the present invention, it is preferable to supply the permeated water from the reverse osmosis membrane device to the concentration chamber of the electric deionization device without passing through the ultraviolet oxidation device.
본 발명의 순수 제조 방법에 있어서, 자외선 산화 장치에서 처리된 처리수의 과산화수소 농도가 100㎍/L 이하인 것이 바람직하다.In the pure water production method of the present invention, it is preferable that the hydrogen peroxide concentration in the treated water treated by the ultraviolet oxidizing apparatus is 100 µg/L or less.
본 발명의 순수 제조 시스템 및 순수 제조 방법에 의하면, 고수질의 순수를 장기간 안정적으로 제조할 수 있다.According to the pure water production system and pure water production method of the present invention, high-quality pure water can be stably produced for a long period of time.
도 1은 실시형태의 순수 제조 시스템의 일례를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2a는 도 1에 나타내는 순수 제조 시스템에서 사용되는 전기식 탈이온 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2b는 도 1에 나타내는 순수 제조 시스템에서 사용되는 전기식 탈이온 장치의 다른 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 실시형태의 순수 제조 시스템의 다른 일례를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 4는 실시형태의 순수 제조 시스템의 추가로 다른 일례를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 5는 실시예에서 사용한 순수 제조 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing an example of a pure water production system according to an embodiment.
FIG. 2A is a diagram schematically showing an example of an electric deionization apparatus used in the pure water production system shown in FIG. 1.
FIG. 2B is a diagram schematically showing another example of an electric deionization apparatus used in the pure water production system shown in FIG. 1.
3 is a block diagram schematically showing another example of the pure water production system of the embodiment.
4 is a block diagram schematically showing another example of the pure water production system of the embodiment.
5 is a block diagram schematically showing a pure water production system used in Examples.
이하, 도면을 참조하여 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이들 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 이들 실시형태를 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 변경 또는 변형할 수 있다. 또한, 이하의 복수의 도면에서 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 동작에 대해서는 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the present invention is not limited to these embodiments, and these embodiments can be changed or modified without departing from the spirit and scope of the present invention. In addition, in the following plurality of drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and description of overlapping operations is omitted.
도 1에 나타내는 실시형태의 순수 제조 시스템(1)은 역침투막 장치(10)와, 자외선 산화 장치(TOC-UV)(11)와, 전기식 탈이온 장치(EDI)(12)와, 이들 장치를 상류측으로부터 그 순서대로 접속하는 처리수관(133)을 구비한다. 순수 제조 시스템(1)은 피처리수 공급부(20)로부터 공급되는 피처리수를 처리하여 순수를 제조하고, 얻어진 순수를 사용 장소인 유스 포인트(POU)(14)에 공급하는 시스템이다.The pure water production system 1 of the embodiment shown in FIG. 1 includes a reverse
순수 제조 시스템(1)에 있어서, 처리수관(133)은 피처리수 공급부(20)로부터 피처리수를 역침투막 장치(10)에 공급하는 제1 처리수관(133a)과, 역침투막 장치 (10)의 투과수를 자외선 산화 장치(11)에 공급하는 제2 처리수관(133b)과, 자외선 산화 장치(11)에서 처리된 처리수를 전기식 탈이온 장치(12)에 공급하는 제3 처리수관(133c)과, 전기식 탈이온 장치(12)의 투과수를 순수의 사용 장소인 유스 포인트(14)에 송액하는 제4 처리수관(133d)으로 이루어진다.In the pure water production system 1, the treated
순수 제조 시스템(1)은 역침투막 장치(10)의 투과수를 자외선 산화 장치 (11)에 공급하는 제2 처리수관(133b)에서 분기하여, 역침투막 장치(10)의 투과수를 전기식 탈이온 장치(12)에 공급하는 제1 바이패스관(131)을 갖는다. 역침투막 장치 (10)에는 농축수를 배출하는 배출관(135)이 접속되어 있다.The pure water production system 1 diverges from the second treated
전기식 탈이온 장치(12)는 이하에 예시하는 바와 같이, 교대로 배치된 카티온 교환막 및 아니온 교환막과, 이들 카티온 교환막 및 아니온 교환막 사이에 교대로 형성된 농축실 및 탈염실을 갖고 있다. 또한, 전기식 탈이온 장치(12)는 카티온 교환막 및 아니온 교환막의 외측에 배치되는 한 쌍의 전극실을 구비하고 있다.As exemplified below, the
순수 제조 시스템(1)에 있어서, 전기식 탈이온 장치(12)에는 급수관으로서, 제3 처리수관(133c) 및 제1 바이패스관(131)이 접속되어 있다. 자외선 산화 장치 (11)에서 제3 처리수관(133c)을 거쳐 전기식 탈이온 장치(12)에 공급되는 자외선 산화 장치(11)에서 처리된 처리수는 전기식 탈이온 장치(12)의 적어도 탈염실에 공급된다. 또한, 순수 제조 시스템(1)에 있어서, 역침투막 장치(10)에서 제1 바이패스관(131)을 거쳐 전기식 탈이온 장치(12)에 공급되는 역침투막 장치(10)의 투과수는 전기식 탈이온 장치(12)의 전극실에 공급된다. 또한, 전기식 탈이온 장치(12)에는 배수관으로서, 탈이온수인 투과수를 배출하는 제4 처리수관(133d) 및 농축수를 배출하는 농축수 배출관(136)이 접속되어 있다.In the pure water production system 1, a third treated
도 2a 및 도 2b에, 순수 제조 시스템(1)에서 사용하는 전기식 탈이온 장치 (12)의 일례 및 다른 일례를 각각 개략적으로 나타낸다. 도 2a에 자외선 산화 장치 (11)에서 처리된 처리수가 탈염실 및 농축실에 공급되고, 역침투막 장치(10)의 투과수가 전극실에 공급되는 경우의 전기식 탈이온 장치(12)의 예를 나타낸다. 도 2b에 자외선 산화 장치(11)에서 처리된 처리수가 탈염실에 공급되고, 역침투막 장치 (10)의 투과수가 전극실과 농축실에 공급되는 경우의 전기식 탈이온 장치(12)의 예 를 나타낸다. 또한, 전기식 탈이온 장치(12)에 있어서, 탈염실, 농축실, 전극실의 통수 방향은 도 2a 및 도 2b의 방향에 한정되지 않는다. 예를 들면, 탈염실의 통수 방향과, 농축실 및 전극실의 통수 방향을 역방향으로 할 수도 있다.2A and 2B schematically show an example and another example of the
도 2a에 나타내는 전기식 탈이온 장치(12)는 교대로 배치된 카티온 교환막 (21)과 아니온 교환막(22)을 구비하고 있고, 카티온 교환막(21) 및 아니온 교환막 (22) 사이에 농축실(23)과 탈염실(24)이 교대로 형성되어 있다. 또한, 카티온 교환막(21) 및 아니온 교환막(22)의 외측에는 양극실(25a) 및 음극실(25b)로 이루어지는 한 쌍의 전극실이 배치되어 있다. 또한, 전기식 탈이온 장치(12)는 양극실(25a)에 인접한 양극(26a)과, 음극실(25b)에 인접한 음극(26b)을 구비하고 있고, 양극(26a)과 음극(26b)(이하, 「전극(26a, 26b)」이라고도 함)은 직류 전압을 인가하는 전원(27)에 접속된다.The
도 2a에 나타내는 전기식 탈이온 장치(12)는 제3 처리수관(133c)으로부터 공급되는 자외선 산화 장치(11)에서 처리된 처리수를 농축실(23) 및 탈염실(24)에 각각 공급하는 농축실 급수관(123) 및 탈염실 급수관(124)을 갖는다. 또한, 제1 바이패스관(131)으로부터 공급되는 역침투막 장치(10)의 투과수를, 양극실(25a)과 음극실(25b)(이하, 「전극실(25a, 25b)」이라고도 함)에 공급하는 전극실 급수관(125)을 갖는다.The
도 2a에 나타내는 전기식 탈이온 장치(12)는 탈염실(24)에서 탈이온 처리된 탈이온수(투과수)를 제4 처리수관(133d)으로 이송하는 탈염실 배수관(224)을 갖는다. 또한, 농축실(23) 및 전극실(25a, 25b)에서 배출되는 이온 성분이 농축된 농축 수를 농축수 배출관(136)으로 이송하는 농축실 배수관(223) 및 전극실 배수관(225)을 갖는다.The
도 2b에 나타내는 전기식 탈이온 장치(12)는 농축실 급수관(123)의 상류측의 접속 부분이 제1 바이패스관(131)인 것 이외에는 도 2a에 나타내는 전기식 탈이온 장치(12)와 동일한 구성이다.The
이와 같이, 순수 제조 시스템(1)에 있어서는 역침투막 장치(10)의 투과수를, 자외선 산화 장치(11)에서 처리한 후, 제3 처리수관(133c)을 통해 전기식 탈이온 장치(12)의 적어도 탈염실(24)에 공급함과 함께, 역침투막 장치(10)의 투과수를 자외선 산화 장치(11)를 바이패스하여 제1 바이패스관(131)을 통해 전기식 탈이온 장치(12)의 적어도 전극실(25a, 25b)에 공급한다. 농축실(23)에는 자외선 산화 장치 (11)에서 처리된 처리수가 공급되어도 되고, 역침투막 장치(10)의 투과수가 공급되어도 된다. 단, 농축실(23)에 이온 교환체가 충전되어 있는 경우 등에는 역침투막 장치(10)의 투과수가 공급되는 것이 바람직하다.As described above, in the pure water production system 1, after the permeated water of the reverse
위에 설명한 구성에 의해, 실시형태의 순수 제조 시스템에서는 종래의 순수 제조 시스템과 비교하여, 예를 들면, 다음과 같은 효과가 얻어진다.With the configuration described above, in the pure water production system of the embodiment, compared with the conventional pure water production system, the following effects are obtained, for example.
자외선 산화 장치에 있어서 과잉의 자외선 조사가 행해진 경우, 유기물의 산화 분해에 기여하지 않는 OH 라디칼끼리가 반응하여 과산화수소가 발생한다. 이 발생한 과산화수소는 하류의 전기식 탈이온 장치가 갖는 전극이나 이온 교환체를 열화시키는 경우가 있다. 예를 들면, 자외선 산화 장치의 처리수를 전기식 탈이온 장치의 탈염실, 전극실 및 농축실에 공급하고 있던 종래의 순수 제조 시스템에서는 전기식 탈이온 장치에 전압이 인가된 상태에서 전극실에 자외선 산화 장치의 처리수로서 과산화수소 함유수가 공급된다. 그 결과, 전압의 에너지에 의해 과산화수소에 의한 전극의 부식이 촉진되고, 탈염실에서 배출되는 전기식 탈이온 장치의 투과 수의 수질 저하를 초래하기 쉬워진다.In the ultraviolet oxidizing apparatus, when excessive ultraviolet irradiation is performed, OH radicals that do not contribute to the oxidation decomposition of organic substances react with each other to generate hydrogen peroxide. The generated hydrogen peroxide may deteriorate an electrode or an ion exchanger of a downstream electric deionization device. For example, in a conventional pure water production system in which the treated water from an ultraviolet oxidation device is supplied to the desalination chamber, the electrode chamber, and the concentration chamber of the electric deionizer, ultraviolet oxidation is performed in the electrode chamber while a voltage is applied to the electric deionizer. Hydrogen peroxide-containing water is supplied as treatment water for the device. As a result, the corrosion of the electrode due to hydrogen peroxide is promoted by the energy of the voltage, and it is easy to cause deterioration of the water quality of the permeated water of the electric deionization apparatus discharged from the desalination chamber.
또한, 농축실에 이온 교환체가 충전되어 있는 경우에는 이 이온 교환체의 열화도 촉진되고, 전기식 탈이온 장치의 투과수의 수질 저하를 초래하기 쉬워진다. 전기식 탈이온 장치에, 실리카나 붕소 등의 미량 불순물의 제거율을 향상시키기 위해, 그 허용 상한 부근에서의 전압이 인가되는 경우가 있지만, 이러한 경우는 특히 전극이나 이온 교환체의 부식의 진행에 의한 투과수의 수질 저하가 한층 진행되기 쉬워지는 것으로 생각된다.In addition, when the concentration chamber is filled with an ion exchanger, deterioration of the ion exchanger is also promoted, and the water quality of the permeated water of the electric deionization apparatus is liable to deteriorate. In order to improve the removal rate of trace impurities such as silica and boron in the electric deionization device, a voltage near the permissible upper limit may be applied, but in this case, in particular, penetration due to the progress of corrosion of the electrode or ion exchanger. It is thought that the deterioration of the water quality of the water is more likely to proceed.
이에 비해, 실시형태의 순수 제조 시스템(1)에서는 전기식 탈이온 장치(12)의 적어도 탈염실(24)에는 자외선 산화 장치(11)에서 처리한 처리수를 공급하면서 전극실(25a, 25b), 또는 전극실(25a, 25b)과 농축실(23)에는 자외선 산화 장치 (11)를 거치지 않은 역침투막 장치(10)의 투과수를 도입하는 것으로 하였다. 이에 의하면, 예를 들면, 역침투막 장치(10)의 투과수를, 자외선 산화 장치를 경유하여 전기식 탈이온 장치의 탈염실, 전극실 및 농축실에 공급하고 있던 종래의 순수 제조 시스템에서의 배관 및 접속 지점을 변경하는 것만으로, 처리 장치의 수를 증가시키지 않고, 자외선 산화 장치에서 발생하는 과산화수소에 의한 전기식 탈이온 장치에 대한 악영향을 억제할 수 있다.In contrast, in the pure water production system 1 of the embodiment, the
또한, 종래의 방법에서는 상기한 전극이나 이온 교환체의 부식의 진행을 방지하기 위해, 유스 포인트 직전 단에 배치되는 2차 순수 시스템에서 전기식 탈이온 장치에 물을 공급하는 경우도 있었지만, 실시형태의 순수 제조 시스템(1)에서는 이러한 필요도 없다. 또한, 순수 제조 시스템(1)에서는 역침투막 장치(10)의 투과수가 전기식 탈이온 장치(12)의 전극실(25a, 25b), 또는 전극실(25a, 25b)과 농축실(23)의 양방에 공급되기 때문에, 전극실(25a, 25b), 또는 전극실(25a, 25b)과 농축실(23)에서의 경도 스케일이 일어나기 어렵고, 또한 전기식 탈이온 장치(12)의 처리수의 붕소나 실리카의 수질 악화도 경감된다.In addition, in the conventional method, in order to prevent the progress of corrosion of the electrode or ion exchanger described above, water was sometimes supplied to the electric deionization apparatus in a secondary pure water system disposed immediately before the use point. In the pure water production system 1, this is also not necessary. In addition, in the pure water production system 1, the permeated water of the reverse
실시형태의 순수 제조 시스템은 필요에 따라 역침투막 장치, 자외선 산화 장치, 전기식 탈이온 장치와 함께, 이들 이외의 기타 수처리 장치를 가져도 된다. 이와 같은 기타 수처리 장치로서, 예를 들면, 탈기막 장치, 진공 탈기 장치, 이온 교환 수지탑, 경도 제거 장치(소프너), 활성탄 충전탑, 응집 침전조, 여과 장치 등을들 수 있고, 탈기막 장치가 바람직하게 사용된다. 실시형태의 순수 제조 시스템이 기타 수처리 장치를 갖는 경우, 그 배치 지점은 역침투막 장치의 전단이어도 되고, 상기 각 필수 수처리 장치 사이여도 되고, 전기식 탈이온 장치의 후단이어도 된다.The pure water production system of the embodiment may have a reverse osmosis membrane device, an ultraviolet oxidation device, and an electric deionization device, as well as other water treatment devices other than these, if necessary. Examples of such other water treatment devices include a degassing membrane device, a vacuum degassing device, an ion exchange resin tower, a hardness removal device (softener), an activated carbon packed tower, a coagulation and precipitation tank, a filtration device, and the like. It is preferably used. When the pure water production system of the embodiment has other water treatment devices, the placement point may be the front end of the reverse osmosis membrane device, between the essential water treatment devices, or the rear end of the electric deionization device.
도 3에 나타내는 실시형태의 순수 제조 시스템(1A)은 기타 수처리 장치로서 탈기막 장치를 전기식 탈이온 장치의 후단에 갖는 예이다. 도 3에 나타내는 순수 제조 시스템(1A)은 역침투막 장치(10)와, 자외선 산화 장치(11)와, 전기식 탈이온 장치(12A)와, 탈기막 장치(MGD)(13)와 이들 장치를 상류측으로부터 그 순서대로 접속하는 처리수관(133)을 구비한다. 구체적으로는 역침투막 장치(10), 자외선 산화 장치(11), 전기식 탈이온 장치(12A) 및 탈기막 장치(13)는 제2 처리수관(133b)∼ 제4 처리수관(133d)에 의해 접속되어 있다. 역침투막 장치(10)에는 제1 처리수관(133a)을 통해 피처리수가 공급된다. 탈기막 장치(13)의 투과수는 제5 처리수관(133e)에 의해 순수의 사용 장소인 유스 포인트(POU)(14)에 송액된다.The pure
순수 제조 시스템(1A)은 제2 처리수관(133b)에서 분기하여 전기식 탈이온 장치(12A)까지 연장되는 제1 바이패스관(131) 및 제2 바이패스관(132)을 구비한다.The pure
전기식 탈이온 장치(12A)는 예를 들면, 농축실 급수관(123)의 접속 지점을 제외하고, 도 2b에 나타내는 것과 동일한 구성의 전기식 탈이온 장치로 할 수 있다. 전기식 탈이온 장치(12A)는 전기식 탈이온 장치 내부의 농축실(23)로 통하는 농축실 입구 노즐(23c)과, 탈염실(24)로 통하는 탈염실 입구 노즐(24c)과, 전극실(25a, 25b)로 통하는 전극실 입구 노즐(25c)를 구비하고 있다.The
도 3에 나타내는 순수 제조 시스템(1A)에 있어서는, 제3 처리수관(133c)은 전기식 탈이온 장치(12A)의 탈염실 입구 노즐(24c)에 접속되어 있고, 역침투막 장치(10)와, 자외선 산화 장치(11)에서 순서대로 처리된 처리수가 전기식 탈이온 장치(12A)의 탈염실(24)에 공급된다.In the pure
제2 처리수관(133b)에서 분기하여 설치된 제1 바이패스관(131)은 전기식 탈이온 장치(12A)의 전극실 입구 노즐(25c)에 접속되어 있다. 또한, 제2 처리수관(133b)에서 분기하여 설치된 제2 바이패스관(132)은 전기식 탈이온 장치(12A)의 농축실 입구 노즐(23c)에 접속되어 있다. 제1 바이패스관(131)은 역침투막 장치(10)의 투과수를 자외선 산화 장치(11)를 통하지 않고, 전기식 탈이온 장치(12A)의 전극실(25a, 25b)에 공급한다. 제2 바이패스관(132)은 역침투막 장치(10)의 투과수를 자외선 산화 장치(11)를 통하지 않고, 전기식 탈이온 장치(12A)의 농축실 (23)에 공급한다.The
또한, 도 3에 나타내는 순수 제조 시스템(1A)에 있어서, 제2 바이패스관 (132)을 제2 처리수관(133b)에서 분기시키는 것 대신에, 제3 처리수관(133c)에서 분기시키는 것도 가능하다. 이 경우, 전기식 탈이온 장치(12A)의 농축실(23)에는 자외선 산화 장치(11)에서 처리된 처리수가 공급된다.In addition, in the pure
도 3에 나타내는 순수 제조 시스템(1A)에 있어서, 전극실 입구 노즐(25c)과 농축실 입구 노즐(23c)을 각각 독립적으로 갖는 전기식 탈이온 장치(12A)를 사용하는 예에 대해 설명하였다. 실시형태의 순수 제조 시스템에서는 예를 들면, 전극실 입구 노즐과 농축실 입구 노즐을 겸한 공통 입구 노즐을 갖는 전기식 탈이온 장치를 사용해도 된다.In the pure
도 4에 나타내는 순수 제조 시스템(1B)은 전기식 탈이온 장치(12A)를 전기식 탈이온 장치(12B)로 대신한 것 이외에는 도 3에 나타내는 순수 제조 시스템(1A)과 동일한 구성의 순수 제조 시스템이다. 전기식 탈이온 장치(12B)는 전극실 입구 노즐(25c)과 농축실 입구 노즐(23c)을 이들 두 개의 노즐을 겸한 공통 입구 노즐(31c)로 대신한 것 이외에는 전기식 탈이온 장치(12A)와 동일한 구성을 갖는다. 순수 제조 시스템(1B)에서는 제1 바이패스관(131) 및 제2 바이패스관(132)의 양방이 전기식 탈이온 장치(12B)의 공통 입구 노즐(31c)에 접속되어 있다.The pure
전기식 탈이온 장치(12B)에서는 자외선 산화 장치(11)에서 처리된 처리수가 탈염실(24)에 공급되고, 역침투막 장치(10)의 투과수가 전극실(25a, 25b)과 농축실 (23)에 공급된다.In the
또한, 도 4에 나타내는 순수 제조 시스템(1B)에서는 제2 바이패스관(132)을 배치 형성하지 않고, 제1 바이패스관(131)에 제2 바이패스관의 기능을 겸하도록 해도 된다.In addition, in the pure
다음으로, 도 3에 나타내는 순수 제조 시스템(1A)를 사용한 순수 제조 방법을 예로 하여 실시형태의 순수 제조 방법에 대해 설명한다. 또한 아울러, 실시형태의 순수 제조 시스템에 사용되는 역침투막 장치, 자외선 산화 장치 및 전기식 탈이온 장치를 상세하게 설명한다.Next, the pure water production method of the embodiment will be described by taking the pure water production method using the pure
순수 제조 시스템(1A)에서 처리되는 피처리수는 예를 들면, 원수 또는 전처리부에 의해 전처리된 원수이다. 원수는 필요에 따라 전처리부에 의해 전처리되어, 역침투막 장치(10)에 공급된다. 원수로는 수돗물, 우물물, 지하수, 공업용수, 반도체 제조 공장 등에서 사용되고, 회수되어 전처리된 물(회수수) 등이 사용된다. 전처리부는 원수 중의 현탁 물질을 제거하여, 전처리수를 생성한다. 전처리부는 예를 들면, 원수 중의 현탁 물질을 제거하기 위한 모래 여과 장치, 정밀 여과 장치 등을 적절히 선택하여 구성되고, 추가로 필요에 따라 전처리수의 온도 조절을 행하는 열교환기 등을 구비하여 구성된다. 또한, 원수의 수질에 따라서는 전처리부는 생략해도 된다.The water to be treated to be treated in the pure
역침투막 장치(10)에서는 피처리수를 역침투막 여과하여 피처리수 중의 염류나 이온성 유기물, 콜로이드성 유기물 등을 제거한다. 역침투막 장치(10)가 갖는 역침투막으로는 예를 들면, 삼아세트산셀룰로오스계 비대칭막이나, 폴리아미드계, 폴리비닐알코올계 또는 폴리설폰계의 복합막 등을 들 수 있다. 막 형상은 시트 평막, 스파이럴막, 관형상막, 중공사막 등이지만, 이들에 한정되지 않는다. 그 중에서도 저지율이 높은 점에서 폴리아미드계 복합막인 것이 바람직하고, 가교 전방향족 폴리아미드계 복합막인 것이 보다 바람직하다. 막 형상은 스파이럴막인 것이 바람직하다.In the reverse
역침투막 장치(10)의 탈염률은 96∼99.8%인 것이 바람직하다. 탈염률은 25 ℃, pH=7, NaCl 농도 0.2질량%의 급수를 수회수율 15%, 급수 압력은 표준 압력 (예를 들면, 저압 역침투막 장치이면 1.5MPa, 초저압 역침투막 장치이면 0.75MPa)으로 역침투막에 통수했을 때의 나트륨 이온의 제거율로서 계측할 수 있다. 역침투막 장치(10)의 수회수율은 염류나 이온성 유기물을 효율적으로 제거하는 점에서, 60∼98%가 바람직하고, 80∼95%가 보다 바람직하다.It is preferable that the reverse
역침투막 장치(10)는 초저압형, 저압형, 고압형 역침투막 장치 중 어느 것이어도 되고, 초순수의 제조 효율의 면에서, 초저압형 또는 저압형 역침투막 장치인 것이 바람직하다. 또한, 역침투막 장치(10)의 전단에는 피처리수를 소정의 압력으로 가압하여 역침투막 장치(10)에 공급하는 급수 펌프가 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 역침투막 장치(10)의 급수에는 필요에 따라, 스케일 방지제, 제균제, pH 조정제 등이 첨가되어도 된다.The reverse
여기에서, 초저압형 역침투막은 운전 압력이 0.4MPa∼0.8MPa이고, 바람직하게는 0.6MPa∼0.7MPa이다. 저압형 역침투막은 운전 압력이 0.8MPa 초과 2.5MPa 미만이고, 바람직하게는 1MPa∼1.6MPa이다. 고압형 역침투막은 운전 압력이 2MPa 초과 8MPa 이하이고, 바람직하게는 5MPa 초과 6MPa 이하이다. 또한, 상기 초저압형, 저압형, 고압형은 각 역침투막의 제조시의 설계 압력(표준 압력)으로 구별한 것이지만, 실제로는 상기 범위 이외의 압력으로 운전되는 경우도 있다.Here, the ultra-low pressure reverse osmosis membrane has an operating pressure of 0.4 MPa to 0.8 MPa, preferably 0.6 MPa to 0.7 MPa. The low-pressure reverse osmosis membrane has an operating pressure of more than 0.8 MPa and less than 2.5 MPa, preferably 1 MPa to 1.6 MPa. The high-pressure reverse osmosis membrane has an operating pressure of more than 2 MPa and not more than 8 MPa, preferably more than 5 MPa and not more than 6 MPa. In addition, the ultra-low pressure type, low pressure type, and high pressure type are classified by the design pressure (standard pressure) at the time of manufacture of each reverse osmosis membrane, but in reality, the operation may be operated at a pressure outside the above range.
역침투막 장치(10)는 2기의 역침투막 장치를 직렬로 접속한 2단 역침투막 장치로 구성되어도 된다. 이 경우, 염류나 이온성 유기물을 효율적으로 제거하는 점에서, 수회수율은 제1 단 역침투막 장치에서는 60∼98%가 바람직하고, 80∼95%가 보다 바람직하다. 제2 단 역침투막 장치에서는 80∼95%가 바람직하고, 85∼95%가 보다 바람직하다.The reverse
역침투막 장치(10)의 시판품으로는 도레이사 제조의 TM820K-400, TM720-400, TM720D-400, SUL-G20, DOW사 제조의 BW30-400, BW30-400FR, 닛토 덴코사 제조의 CPA5, CPA5-LD 등을 사용할 수 있다.Commercially available products of the reverse
역침투막 장치(10)의 투과수는 이어서 자외선 산화 장치(11)에 도입된다. 자외선 산화 장치(11)는 역침투막 장치(10)의 투과수에 자외선을 조사하여, 수중의 유기물 성분(TOC)을 분해 제거한다. 자외선 산화 장치(11)는 예를 들면, 자외선 램프를 갖고, 파장 185㎚ 부근의 자외선을 발생시키는 장치이다. 자외선 산화 장치 (11)는 추가로, 파장 254㎚ 부근의 자외선을 발생시켜도 된다. 자외선 산화 장치 (11) 내에서 물에 자외선이 조사되면 자외선이 물을 분해하여 OH 라디칼을 생성하고, 이 OH 라디칼이 수중의 유기물을 산화 분해한다.The permeated water of the reverse
자외선 산화 장치(11)에 있어서, 과잉의 자외선 조사가 행해진 경우, 유기물의 산화 분해에 기여하지 않는 OH 라디칼끼리가 반응하여 과산화수소가 발생한다. 이 발생한 과산화수소는 하류의 전기식 탈이온 장치(12A)가 갖는 전극(26a, 26b)이나 이온 교환체를 열화시키는 경우가 있다. 자외선 산화 장치(11)로부터 유출되는 과산화수소를 저감시켜, 하류의 전기식 탈이온 장치(12A)가 갖는 전극(26a, 26b) 이나 이온 교환체의 열화를 억제하기 위해, 자외선 산화 장치(11)에서의 자외선 조사량은 0.02∼0.5kWh/㎥ 인 것이 바람직하다. 자외선 산화 장치(11)에서 처리된 처리수 중의 과산화수소 농도는 100㎍/L 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10㎍/L∼40㎍/L 정도이다.In the
자외선 산화 장치(11)의 처리수는 제3 처리수관(133c)을 통해 전기식 탈이온 장치(12A)의 탈염실 입구 노즐(24c)에서 탈염실(24) 내로 공급된다. 전기식 탈이온 장치(12A)의 농축실(23)과 전극실(25a, 25b)에는 각각 제2 바이패스관(132) 및 제1 바이패스관(131)을 통해 역침투막 장치(10)의 투과수가 공급된다.The treated water of the ultraviolet oxidizing
또한, 전기식 탈이온 장치(12A)를 사용한 도 3에 나타내는 순수 제조 시스템(1A)에 있어서, 제2 바이패스관(132)을 제2 처리수관(133b)에서 분기시키는 것 대신에, 제3 처리수관(133c)에서 분기시켜, 자외선 산화 장치(11)의 처리수를 전기식 탈이온 장치(12A)의 탈염실(24)과 농축실(23)에, 역침투막 장치(10)의 투과수를 전극실(25a, 25b)에 공급시켜도 된다. 이와 같이, 실시형태의 순수 제조 방법에 있어서는, 자외선 산화 장치의 처리수를 전기식 탈이온 장치의 적어도 탈염실에 공급하고, 역침투막 장치의 투과수를 전기식 탈이온 장치의 적어도 전극실에 공급하는 것이다.In addition, in the pure
전기식 탈이온 장치(12A)의 구성은 상기와 같다. 전기식 탈이온 장치(12A)에있어서, 탈염실(24)에는 이온 교환체가 충전되어 있다. 농축실(23), 전극실(25a, 25b) 내는 공동(空洞)이어도 되고, 이온 교환체, 활성탄, 또는 금속 등으로 이루어지는 전기 도전체가 충전되어 있어도 된다.The configuration of the
이 때, 전기식 탈이온 장치(12A)의 탈염실(24) 내에 공급되는 물의 양과, 전기식 탈이온 장치(12A)의 농축실(23) 내 및 전극실(25a, 25b) 내에 공급되는 물의 합계량의 비는, (탈염실(24)에 공급되는 물)/(농축실(23) 내 및 전극실(25a, 25b) 내에 공급되는 물의 합계)로 나타내는 비의 값으로 6∼20인 것이 바람직하다. 이에 의해, 전기식 탈이온 장치(12A)의 열화 억제 효과와, 처리 수질 향상 효과를 향상시키기 쉬워진다.At this time, the amount of water supplied into the
전기식 탈이온 장치(12A)에 있어서, 탈염실(24)과 접하여 양극(26a)측에 배치되는 이온 교환막은 아니온 교환막(22)이고, 탈염실(24)과 접하여 음극(26b)측에 배치되는 이온 교환막은 카티온 교환막(21)이다. 또한, 전기식 탈이온 장치(12A)는 양극(26a)과 음극(26b) 사이에 복수의 탈염실(24)과 농축실(23)을 교대로 가짐으로써, 복수의 셀이 병렬 배치되도록 구성되어도 된다.In the
카티온 교환막(21) 및 아니온 교환막(22)으로는 막의 구조에서 불균질막, 반 균질막, 균질막이 있는데, 균질막인 것이 이온 성분의 제거 효율의 면 또한, 전기식 탈이온 장치에서의 저항 증대 억제의 면에서 바람직하다.As the
탈염실(24)에 충전되는 이온 교환체로는 카티온 교환 수지와 아니온 교환 수지를 혼합한 이온 교환체를 사용할 수 있다. 이 카티온 교환 수지와 아니온 교환 수지의 혼합비는 체적비로 아니온 교환 수지 비율이 20∼80%인 것이 이온 성분의 제거 효율의 면, 또한, 전기식 탈이온 장치(12A)에서의 저항 증대 억제의 면에서 바람직하다. 이온 교환체로는 카티온 교환 수지와 아니온 교환 수지를 유로 방향으로 적층한 이온 교환체를 사용하는 것도 가능하다. 전극(양극(26a)과 음극(26b))은 예를 들면, 양극은 백금족 원소 또는 백금족 원소를 피복한 금속 재료로, 음극은 스테인레스로 구성된다.As the ion exchanger to be filled in the
전기식 탈이온 장치(12A)에서는 농축실(23) 또는 전극실(25a, 25b)에 이온 교환체로서 이온 교환 수지가 충전되어 있는 것이 바람직하다. 농축실(23) 또는 전극실(25a, 25b)에 이온 교환 수지가 충전되어 있는 경우, 본 발명의 방법을 사용하면, 농축실(23) 또는 전극실(25a, 25b)의 이온 교환 수지의 열화가 억제되기 때문에, 전기식 탈이온 장치(12A)의 열화가 억제되어, 고품질의 수질의 처리수를 계속적으로 얻을 수 있다. 또한, 이온 교환 수지는 농축실(23) 또는 전극실(25a, 25b) 중 어느 것에 충전되어 있으면, 본 발명의 효과가 현저하게 얻어지고, 농축실(23)과 전극실(25a, 25b) 양방에 충전되어 있으면, 본 발명의 효과가 더욱 현저하게 얻어진다.In the
또한, 도 2a에 나타내는 전기식 탈이온 장치(12)와 같이, 역침투막 장치 (10)의 투과수가 전극실(25a, 25b)에만 공급되는 경우는 이온 교환 수지가 전극실(25a, 25b)에 충전되어 있는 경우에 본 발명의 효과가 현저하다.In addition, as in the
전기식 탈이온 장치(12A)에서는 피처리수는 탈염실(24)의 일단으로부터 공급되고, 탈염실(24)의 타탄으로부터 유출된다. 이 과정에서 피처리수 중의 이온 성분이 탈염실(24) 내의 이온 교환체에 흡착된다. 또한, 이 때, 양극(26a) 및 음극(26b) 사이에 정류된 직류 전류가 공급된다. 당해 전류는 탈염실(24) 내의 피처리수의 흐름과 직교하는 방향으로 흐른다. 이 전류에 의해 물이 수소 이온과 수산화물 이온으로 해리되고, 이 해리된 수소 이온과 수산화물 이온이 각각 이온 교환 체에 흡착된 이온 성분과 교환된다. 교환된 이온 성분은 농축실(23), 양극실(25a) 및 음극실(25b)로 이동하여, 이들을 거쳐 전기식 탈이온 장치(12A)로부터 농축수 배출관(136)을 통해 유출된다.In the
전기식 탈이온 장치(12A)에서의 수회수율은 90∼96%가 바람직하고, 전기식 탈이온 장치(12A)에서의 전류 밀도는 300∼3000mA/dm2인 것이 바람직하고, 1500∼2500mA/dm2인 것이 보다 바람직하다. 전류 밀도가 300mA/dm2 이상이 되면 통상 과산화수소에 의한 전극 부식이 일어나기 쉽지만, 실시형태의 순수 제조 시스템에서는 전기식 탈이온 장치의 적어도 전극실에, 바람직하게는 전극실과 농축실에, 자외선 산화 장치를 거치지 않은 물을 공급하기 때문에, 이를 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 전류 밀도를 보다 바람직한 범위로 함으로써, 붕소 등의 약전해질의 제거율을 장기간 안정시킬 수 있다.Be recovery ratio of the electrical deionization apparatus (12A) is 90-96% is desirable, and the current density in the electrical deionization apparatus (12A) is a 300~3000mA / dm 2, and preferably, 1500~2500mA / dm 2 of It is more preferable. If the current density is 300 mA/dm 2 or more, corrosion of the electrode due to hydrogen peroxide is likely to occur in general, but in the pure water production system of the embodiment, at least the electrode chamber of the electric deionization device, preferably the electrode chamber and the concentration chamber, and an ultraviolet oxidation device are provided. This is because it supplies water that has not passed through, so it can be suppressed. Moreover, by making the current density into a more preferable range, the removal rate of weak electrolytes, such as boron, can be stabilized for a long period of time.
전기식 탈이온 장치(12A)로는 시판의 전기식 탈이온 장치가 사용 가능하다. 전기식 탈이온 장치(12A)의 시판품으로는 예를 들면, VNX50, VNX55, VNX-55EX(이상, Evoqua사 제조), EDI-50(IONICS사 제조) 등이 사용 가능하다.As the
전원(27)은 예를 들면, 교류 전원에서 공급되는 교류(AC) 전류를 직류(DC) 전류로 변환하는, AC-DC 변환기이다. 전원(27)은 전압 리플이 작고, 고수질의 처리수를 조기에 얻기 쉬운 점에서, 스위칭 방식에 의한 AC-DC 변환기 또는 전파 정류 식에 의한 AC-DC 변환기가 바람직하다.The
전기식 탈이온 장치(12A)를 거친 투과수의 수질은 1대를 단일단으로 사용해도 되고, 붕소 농도가 예를 들면, 1㎍/L(as B, 이하 동일) 이하, 비저항이 17.5MΩ·cm 이상을 얻을 수 있다. 전기식 탈이온 장치(12A)는 1대를 단일단으로 사용해도 되고, 2대 이상을 직렬로 접속하여 복수단으로 사용해도 된다. 전기식 탈이온 장치(12A)를 거친 투과수는 이어서, 탈기막 장치(13)에 공급된다.The water quality of the permeated water that has passed through the
탈기막 장치(13)는 자외선 산화 장치(11)에서 유기물 성분이 분해되어 생성된 탄산 가스를 주로 제거한다. 탈기막 장치(13)는 기체 투과성의 막(탈기막)의 1차측에 피처리수를 통수하면서 막의 2차측을 필요에 따라 감압함으로써 피처리수 중의 용존 기체만을 2차측으로 이행시켜 제거하는 장치이다. 이 막의 감압측(2차측)에는 질소 등의 불활성 가스원을 접속하고, 탈기 성능을 향상시켜도 된다. 탈기막은 산소, 질소, 증기 등의 가스는 통과하지만 물은 투과하지 않는 막이면 되고, 예를 들면, 실리콘 고무계, 폴리테트라플루오로에틸렌계, 폴리올레핀계, 폴리우레탄계 등의 막이 있다.The
이상 설명한 실시형태의 순수 제조 시스템에 의하면, 전기식 탈이온 장치에서의 전극이나 이온 교환체의 열화를 억제할 수 있기 때문에, 장기간에 걸쳐 고수질의 순수를 얻을 수 있다. 또한, 역침투막 장치의 투과수를 적어도 전극실에, 바람직하게는 전극실과 농축실에 도입하기 때문에, 실리카 스케일을 억제할 수 있음과 함께, 실리카나 붕소 등의 미량 불순물의 제거율 향상이나 제거율 저하의 억제 효과도 얻기 쉽다.According to the pure water production system of the embodiment described above, since deterioration of electrodes and ion exchangers in the electric deionization apparatus can be suppressed, high-quality pure water can be obtained over a long period of time. In addition, since the permeated water of the reverse osmosis membrane device is introduced into at least the electrode chamber, preferably the electrode chamber and the concentration chamber, silica scale can be suppressed, and the removal rate of trace impurities such as silica and boron is improved or the removal rate is decreased. It is also easy to obtain the inhibitory effect of.
실시예Example
다음에 실시예에 대해 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.Next, examples will be described. The present invention is not limited to the following examples.
(실시예 1 및 비교예 1)(Example 1 and Comparative Example 1)
도 5는 실시예 1 및 비교예 1에 사용한 순수 제조 시스템(50)의 구성을 나타내는 도면이다. 순수 제조 시스템(50)에 있어서, 실시예 1에서는 전기식 탈이온 장치(53)가 사용되고, 비교예 1에서는 전기식 탈이온 장치(54)가 사용된다. 그 이외에는 순수 제조 시스템(50)이 갖는 장치가 실시예 1 및 비교예 1에서 공통적으로 사용된다.5 is a diagram showing the configuration of a pure
순수 제조 시스템(50)은 역침투막 장치(51)(도레이 (주), TM820K-400)와, 자외선 산화 장치(52)(니혼 포토사이언스 (주), AUV-8000TOC, 자외선 조사량 0.3kWh /㎥)를 순서대로 구비하고 있고, 자외선 산화 장치(52)의 후단에 농축실과 전극실에 이온 교환 수지가 충전되어 있는 전기식 탈이온 장치(53, 54)(EVOQUA사, VNX-55EX, 처리수량 10㎥/h, 수회수율 95%)가 병렬로 배치되어 있다.The pure
순수 제조 시스템(50)에는 역침투막 장치(51)에 피처리수를 공급하는 보급수 라인(55a), 역침투막 장치(51)와 자외선 산화 장치(52)를 접속하는 보급수 라인(55b), 자외선 산화 장치(52)와 전기식 탈이온 장치(53, 54)의 각 탈염실 입구를 접속하는 보급수 라인(55c), 전기식 탈이온 장치(53, 54)의 투과수를 각각 배출하는 처리수 라인(55d)이 설치되어 있다. 상기에 있어서, 보급수 라인(55b)에는 역침투막 장치(51)의 투과수가 유통된다. 역침투막 장치(51)의 농축수는 배수관(57)에 의해 배출된다. 전기식 탈이온 장치(53, 54)의 농축수는 배수관(56)에 의해 배출된다.The pure
또한, 실시예 1에 사용하는 전기식 탈이온 장치(53)에는 역침투막 장치(51)의 투과수를 자외선 산화 장치(52)를 통하지 않고, 전기식 탈이온 장치의 전극실 및 농축실 입구에 공급하는 바이패스 보급수 라인(53a)이 접속되어 있다. 또한, 비교예 1에 사용하는 전기식 탈이온 장치(54)에는 자외선 산화 장치(52)의 처리수를 전극실 및 농축실에 공급하는 보급수 라인(54a)이 접속되어 있다.In addition, to the
실시예 1 및 비교예 1에서는 수돗물을 활성탄에 통수하여 염소를 제거한 피처리수를 보급수 라인(55a)으로부터 순수 제조 시스템(50)에 공급하고, 24시간 연속 운전을 행하여, 순수를 제조하였다. 이 때, 전기식 탈이온 장치(53, 54)에서는 전기식 탈이온 장치의 열화에 의한 성능 저하를 평가하기 쉬워지기 때문에, 직류 전류를 180V의 정전압 모드로 인가하였다. 전류 밀도는 통수 초기시에서 1810mA/dm2였다.In Example 1 and Comparative Example 1, water to be treated from which chlorine was removed by passing tap water through activated carbon was supplied from the replenishing
운전 개시 직후(통수 초기) 및 운전 개시 후 300일이 경과한 시점에서 각 포인트(역침투막 장치(51)의 투과수 출구(보급수 라인(55b)의 역침투막 장치(51)와의 접속점 부근), 자외선 산화 장치(52)의 처리수 출구(보급수 라인(55c)의 자외선 산화 장치(52)와의 접속점 부근), 전기식 탈이온 장치(53, 54)의 투과수 출구(각 처리수 라인(55d)의 전기식 탈이온 장치(53, 54)와의 접속점 부근))에서의 수질(도전율 [μS /㎝])을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.Immediately after the start of operation (initial water passing) and 300 days after the start of operation, each point (near the point of connection with the reverse
표 1에서 실시예 1의 순수 제조 시스템에 있어서, 전기식 탈이온 장치(53)의 투과수 출구에서 배출되는 처리수의 도전율은 운전 개시 후 300일 경과 후에도 통수 초기의 값과 변함이 없고, 또한, 비교예 1의 순수 제조 시스템에서의 전기식 탈이온 장치(54)의 투과수 출구에서 배출되는 처리수의 도전율과 비교해도 처리수의 수질이 향상되어 있음을 알 수 있었다.In the pure water production system of Example 1 in Table 1, the conductivity of the treated water discharged from the permeate outlet of the
(실시예 2 및 비교예 2)(Example 2 and Comparative Example 2)
도 5의 시스템에 있어서, 농축실과 전극실에 이온 교환 수지가 충전되어 있지 않은 전기식 탈이온 장치(53, 54)(IONICS사, EDI-50, 처리수량 10㎥/h, 농축수 순환수량 15㎥/h, 수회수율 95%)를 사용하여, 실시예 1 및 비교예 1과 동일한 시험을 행하였다. 또한, EDI-50은 통상, 농축수의 순환과 농축수에 대한 염화나트륨의 주입을 필요로 하고, 실시예 2 및 비교예 2에서도 실시했지만, 도면에서는 생략한다. 또한, 이 때, 전기식 탈이온 장치(53, 54)에서는 직류 전류를 580V의 정전압 모드로 인가하였다. 전류 밀도는 통수 초기시에서 314mA/dm2였다. 결과를 표 2에 나타낸다.In the system of Fig. 5, the
표 2에서 침투막 장치의 투과수를 자외선 산화 장치를 통하지 않고, 전기식 탈이온 장치의 농축실 및 전극실에 공급하는 방법은 실시예 2의 순수 제조 시스템과 같이 농축실과 전극실에 이온 교환 수지가 충전되어 있지 않은 전기식 탈이온 장치를 사용한 경우에도 효과가 있음을 알 수 있었다. 그러나, 실시예 2의 순수 제조 시스템과 비교예 2의 순수 제조 시스템의 300일 후의 처리수의 수질의 차는 상기 실시예 1과 비교예 1과 같이 농축실과 전극실에 이온 교환 수지가 충전되어 있는 전기식 탈이온 장치를 사용한 경우의 처리수의 수질의 차보다 작다. 이것은 농축실과 전극실에 이온 교환 수지가 충전되어 있지 않은 만큼, 과산화수소에 의한 영향을 받는 부분이 적기 때문인 것으로 생각된다.In Table 2, the method of supplying the permeated water from the permeable membrane device to the concentration chamber and the electrode chamber of the electric deionization device without passing through the ultraviolet oxidizing device is, as in the pure water production system of Example 2, the ion exchange resin is added to the concentration chamber and the electrode chamber. It can be seen that there is an effect even when an electric deionization device that is not charged is used. However, the difference in the water quality of the treated water after 300 days between the pure water production system of Example 2 and the pure water production system of Comparative Example 2 is an electric type in which an ion exchange resin is filled in the concentration chamber and the electrode chamber as in Example 1 and Comparative Example 1. It is smaller than the difference in water quality of treated water when a deionization device is used. This is considered to be due to the fact that the concentration chamber and the electrode chamber are not filled with an ion exchange resin, so that there are few parts affected by hydrogen peroxide.
이상과 같이, 역침투막 장치(51)의 투과수를 전기식 탈이온 장치(53)의 전극실 입구에 대한 보급수로서 사용하는 실시예 1, 2의 순수 제조 시스템에서는 자외선 산화 장치(52)의 출구의 물을 전기식 탈이온 장치(54)의 탈염실 입구 및 전극실 입구에 대한 보급수로서 사용하는 비교예 1, 2의 순수 제조 시스템에 비해 장기간에 걸쳐 도전율이 낮은 처리수를 공급할 수 있는 것이 확인되었다.As described above, in the pure water production systems of Examples 1 and 2 in which the permeated water of the reverse
이상, 상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 순수 제조 시스템에 의하면, 전기식 탈이온 장치의 전극실 입구에 대한 보급수로서, 자외선 산화 장치의 부생성물인 과산화수소를 포함하지 않는 역침투막 장치의 투과수를 사용함으로써, 전극의 부식없이 장기간에 걸쳐 고순도의 처리수를 제공할 수 있다.As described above, according to the pure water production system according to the present invention, the permeated water of the reverse osmosis membrane device which does not contain hydrogen peroxide, which is a by-product of the ultraviolet oxidation device, as replenishment water to the electrode chamber entrance of the electric deionization device. By using, it is possible to provide high-purity treated water over a long period of time without corrosion of the electrode.
1, 1A, 1B…순수 제조 시스템, 10…역침투막 장치, 11…자외선 산화 장치 (TOC-UV), 12, 12a, 12b…전기식 탈이온 장치(EDI), 13…탈기막 장치(MDG), 14…유스 포인트(POU), 23c…농축실 입구 노즐, 24c…탈염실 입구 노즐, 25c…전극실 입구 노즐, 31c…공통 입구 노즐, 131…제1 바이패스관, 132…제2 바이패스관, 133…처리수관, 21…카티온 교환막, 22…아니온 교환막, 23…농축실, 24…탈염실, 25a…양극실, 25b…음극실, 26a…양극, 26b…음극, 27…전원.1, 1A, 1B... Pure water manufacturing system, 10… Reverse osmosis membrane device, 11... Ultraviolet Oxidizer (TOC-UV), 12, 12a, 12b... Electric deionization device (EDI), 13... Degassing Membrane Device (MDG), 14... Youth Point (POU), 23c... Concentration chamber inlet nozzle, 24c... Desalting chamber inlet nozzle, 25c... Electrode chamber inlet nozzle, 31c... Common inlet nozzle, 131... 1st bypass pipe, 132... 2nd bypass pipe, 133... Treatment water pipe, 21... Cation Exchange Membrane, 22... Anion Exchange Membrane, 23... Concentration chamber, 24… Desalting room, 25a... Anode chamber, 25b... Cathode chamber, 26a... Anode, 26b... Cathode, 27... power.
Claims (9)
상기 전기식 탈이온 장치는 교대로 배치된 카티온 교환막 및 아니온 교환막과,
상기 카티온 교환막 및 아니온 교환막 사이에 교대로 형성된 농축실 및 탈염실과,
상기 카티온 교환막 및 아니온 교환막의 외측에 배치되는 한 쌍의 전극실을 구비하고 있고,
상기 처리수관은 상기 자외선 산화 장치에서 처리된 처리수를 상기 전기식 탈이온 장치의 적어도 탈염실에 공급하도록 상기 전기식 탈이온 장치에 접속됨과 함께,
상기 순수 제조 시스템은 상기 역침투막 장치의 투과수를 상기 자외선 산화 장치를 통하지 않고, 상기 전기식 탈이온 장치의 전극실에 공급하는 제1 바이패스관을 구비하는, 순수 제조 시스템.A pure water production system comprising a reverse osmosis membrane device, an ultraviolet oxidation device, an electric deionization device, and a treated water pipe connecting these devices in that order from an upstream side,
The electric deionization device includes alternately disposed cation exchange membranes and anion exchange membranes,
A concentration chamber and a desalination chamber alternately formed between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane,
And a pair of electrode chambers disposed outside the cation exchange membrane and the anion exchange membrane,
The treated water pipe is connected to the electric deionization device so as to supply the treated water treated by the ultraviolet oxidation device to at least the desalination chamber of the electric deionization device,
The pure water production system includes a first bypass pipe for supplying the permeated water of the reverse osmosis membrane device to the electrode chamber of the electric deionization device without passing through the ultraviolet oxidation device.
상기 역침투막 장치의 투과수를 상기 자외선 산화 장치를 통하지 않고, 상기 전기식 탈이온 장치의 농축실에 공급하는 제2 바이패스관을 추가로 구비하는, 순수 제조 시스템.The method of claim 1,
The pure water production system further comprising a second bypass pipe for supplying the permeated water of the reverse osmosis membrane device to the concentration chamber of the electric deionization device without passing through the ultraviolet oxidation device.
상기 전기식 탈이온 장치는 상기 전기식 탈이온 장치의, 농축실 및 전극실로 통하는 공통 입구 노즐을 갖고,
상기 제1 바이패스관 및 상기 제2 바이패스관은 전부 상기 공통 입구 노즐에 접속되는, 순수 제조 시스템.The method of claim 2,
The electric deionization apparatus has a common inlet nozzle leading to the concentration chamber and the electrode chamber of the electric deionization apparatus,
The pure water production system, wherein the first bypass pipe and the second bypass pipe are all connected to the common inlet nozzle.
상기 전기식 탈이온 장치는 상기 전기식 탈이온 장치의, 농축실로 통하는 농축실 입구 노즐과 전극실로 통하는 전극실 입구 노즐을 갖고,
상기 제1 바이패스관은 상기 전극실 입구 노즐에 접속되고,
상기 제2 바이패스관은 상기 농축실 입구 노즐에 접속되는, 순수 제조 시스템.The method of claim 2,
The electric deionization apparatus has a concentration chamber inlet nozzle leading to the concentration chamber and an electrode chamber inlet nozzle leading to the electrode chamber of the electric deionization apparatus,
The first bypass pipe is connected to the electrode chamber inlet nozzle,
The second bypass pipe is connected to the concentration chamber inlet nozzle, pure water production system.
상기 전극실 내 및 상기 농축실 내에 이온 교환체를 갖는, 순수 제조 시스템.The method according to any one of claims 1 to 4,
A pure water production system having an ion exchanger in the electrode chamber and in the concentration chamber.
상기 자외선 산화 장치에서 처리된 처리수의 과산화수소 농도가 100㎍/L 이하인, 순수 제조 시스템.The method according to any one of claims 1 to 5,
The pure water production system, wherein the concentration of hydrogen peroxide in the treated water treated by the ultraviolet oxidation device is 100 μg/L or less.
상기 전기식 탈이온 장치는 교대로 배치된 카티온 교환막 및 아니온 교환막과,
상기 카티온 교환막 및 아니온 교환막 사이에 교대로 형성된 농축실 및 탈염실과,
상기 카티온 교환막 및 아니온 교환막의 외측에 배치되는 한 쌍의 전극실을 구비하고 있고,
상기 자외선 산화 장치에서 처리된 처리수를 상기 전기식 탈이온 장치의 적어도 탈염실에 공급하고,
상기 역침투막 장치의 투과수를 상기 자외선 산화 장치를 통하지 않고, 상기 전기식 탈이온 장치의 전극실에 공급하는, 순수 제조 방법.As a pure water production method in which raw water is sequentially treated in a reverse osmosis membrane device, an ultraviolet oxidation device, and an electric deionization device,
The electric deionization device includes alternately disposed cation exchange membranes and anion exchange membranes,
A concentration chamber and a desalination chamber alternately formed between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane,
And a pair of electrode chambers disposed outside the cation exchange membrane and the anion exchange membrane,
Supplying the treated water treated in the ultraviolet oxidation device to at least a desalination chamber of the electric deionization device,
A pure water production method wherein the permeated water of the reverse osmosis membrane device is supplied to an electrode chamber of the electric deionization device without passing through the ultraviolet oxidation device.
상기 역침투막 장치의 투과수를 상기 자외선 산화 장치를 통하지 않고, 상기 전기식 탈이온 장치의 농축실에 공급하는. 순수 제조 방법.The method of claim 7,
Supplying the permeated water from the reverse osmosis membrane device to the concentration chamber of the electric deionization device without passing through the ultraviolet oxidizing device. Pure manufacturing method.
상기 자외선 산화 장치에서 처리된 처리수의 과산화수소 농도가 100㎍/L 이하인, 순수 제조 방법.The method according to claim 7 or 8,
A method for producing pure water, wherein the concentration of hydrogen peroxide in the treated water treated by the ultraviolet oxidation device is 100 μg/L or less.
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