TW202346212A - 超純水製造裝置、及超純水製造裝置的運轉管理方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種超純水製造裝置，能夠實現促進超純水製造裝置中的水回收。超純水製造裝置包括前處理裝置、一次純水系統以及子系統。對各種排水進行回收的水回收設備連接於一次純水系統3的上游側。與前處理水罐連通的供給管分支為與前處理水罐連通的第一管路及與超純水製造裝置以外的裝置連通的第二管路且能夠切換。在較第一管路與第二管路的分支部位更靠跟前，連接有對水回收設備的回收水W5進行少量分取的水質預測部件73。水質預測部件73是模擬一次純水系統的部件，分別具有小型的逆滲透膜裝置82、小型紫外線氧化裝置83及小型離子交換裝置84，在末端設置有水質測量部件85。
Description
本發明是有關於一種包括水回收設備的超純水製造裝置、及包括水回收設備的超純水製造裝置的運轉管理方法。
一直以來，在半導體器件或液晶器件的製造製程中，作為對半導體晶圓或玻璃基板等電子零件進行清洗的清洗液，使用高度去除了雜質的超純水。超純水一般藉由利用前處理系統、一次純水系統、及二次純水系統（子系統）依次對原水（河水、地下水、工業用水等）進行處理來製造。
在此種超純水製造裝置中，以提高水回收率為目的，存在包括水回收設備的裝置，所述水回收設備使對各種排水或清洗等所使用的超純水等進行回收並由水回收設備處理後的回收水回流至一次純水系統的前級。
將此種包括水回收設備的超純水製造裝置的一例示於圖5。所述超純水製造裝置1包括前處理裝置2、一次純水系統3以及子系統4等三級的裝置，對各種排水進行回收的水回收設備6連接於一次純水系統3的上游側。在如上所述的超純水製造裝置1中，前處理裝置2能夠自原水罐21供給原水W，在所述前處理裝置2中，實施利用原水W的過濾、凝聚沈澱、精密過濾膜等的前處理，主要去除懸浮物質。
一次純水系統3具有：貯存前處理水W1的前處理水罐31、逆滲透膜裝置32、貯存所述逆滲透膜裝置32的處理水的罐33、紫外線氧化裝置34、混床式等的離子交換裝置35。利用所述一次純水系統3進行前處理水W1中的大部分的電解質、微粒、活菌等的去除並且將有機物分解，而獲得一次純水（純水）W2。
而且，子系統4附設有副罐41。所述子系統4例如包括供給泵、紫外線氧化裝置、非再生型混床式離子交換裝置以及超濾膜（UF（uitrafil tration）膜），對由一次純水系統3製造的一次純水W2中所含的微量的有機物（總有機碳（total organic carbon，TOC）成分）進行氧化分解，將碳酸根離子、有機酸類、陰離子性物質、以及金屬離子或陽離子性物質去除，最後利用超濾（UF）膜將微粒去除而作為超純水W3，並將其供給至使用點5。
進而，在水回收設備6中，對各種排水W4進行回收，並經由供給管61回流至前處理水罐31。
[發明所欲解決之課題]
然而，在所述現有的包括水回收設備的超純水製造裝置中，若水回收設備6的處理水的水質劣化，則容易導致所獲得的超純水W3的水質劣化、特別是TOC的上升。因此，利用設置於供給管61的TOC計62等對水回收設備6的處理水的水質進行測量，根據水質進行不使水回收設備6的處理水返回至前處理水罐31等的控制。然而，低分子有機物（甲醇、乙醇、異丙醇（isopropyl alcohol，IPA）、尿素等）的異常混入容易影響末端的超純水W3的水質，但存在不僅難以準確地對該些成分進行檢測，而且難以判斷混入何種程度會產生何種程度的影響的問題。因此，考慮嚴格地對水回收設備6的處理水進行分析，但如此，存在分析花費時間，水回收變得困難的問題。藉此，現狀是超純水製造裝置中的水回收尚未普及。
本發明是鑒於所述課題而成，其目的在於提供一種能夠實現促進超純水製造裝置中的水回收的超純水製造裝置、及超純水製造裝置的運轉管理方法。
[解決課題之手段]
為了達成所述目的，第一，本發明提供一種超純水製造裝置，具有：一次純水系統；二次純水系統；以及水回收設備，對各種排水進行回收並對所述回收水進行處理而使其回流至一次純水系統的上游側，所述超純水製造裝置中，在所述水回收設備附設有：將所述水回收設備的處理水供給至一次純水系統的上游側的第一流路及供給至所述超純水製造裝置的系統外的第二流路、切換所述第一流路與所述第二流路的切換部件、包括對所述水回收設備的處理水進行處理的至少一種水處理裝置的水質預測部件、以及所述水質預測部件的處理水的水質測量部件（發明1）。
藉由所述發明（發明1），當利用水質預測部件對水回收設備的處理水進行處理時，所述水質預測部件的處理水由於包括至少一種水處理裝置，因此與水回收設備的處理水相比更接近一次純水系統的處理水的水質，因此基於對所述水質預測部件的處理水的水質進行測量而得的水質資訊，預測使水回收設備的處理水合流時對藉由二次純水系統製造的超純水的影響，在預測為超純水的水質相較於超純水的要求水質而言下降的情況下，藉由自第一流路切換至第二流路，可在維持超純水的要求水質的同時實現回收水的利用。
如所述發明（發明1），其中，較佳為：所述水質預測部件包括一個以上的與構成所述一次純水系統的水處理裝置同種的裝置（發明2）。特別是如所述發明（發明1、發明2），其中，較佳為：所述水質預測部件具有逆滲透膜裝置、紫外線氧化裝置、膜式脫氣裝置、離子交換裝置中的一個或兩個以上（發明3）。
藉由所述發明（發明2、發明3），由一次純水裝置中通用的逆滲透膜裝置、紫外線氧化裝置、膜式脫氣裝置、離子交換裝置中的一個或兩個以上構成水質預測部件，藉此可提高將水回收設備的處理水混合至一次純水系統的原水時的影響的預測精度。
另外，第二，本發明提供一種超純水製造裝置的運轉管理方法，所述超純水製造裝置具有：一次純水系統；二次純水系統；以及水回收設備，對各種排水進行回收並對所述回收水進行處理而使其回流至一次純水系統的上游側，在所述水回收設備附設有：使所述水回收設備的處理水回流至一次純水系統的上游側的第一流路及供給至超純水製造裝置的系統外的第二流路、切換所述第一流路與所述第二流路的切換部件、包括對所述水回收設備的處理水進行處理的至少一種水處理裝置的水質預測部件、以及所述水質預測部件的處理水的水質測量部件，所述超純水製造裝置的運轉管理方法中，基於所述水質測量部件中的水質的測量值，切換所述第一流路與所述第二流路（發明4）。
根據所述發明（發明4），當利用水質預測部件對水回收設備的處理水進行處理時，所述水質預測部件的處理水由於包括至少一種水處理裝置，因此與水回收設備的處理水相比更接近一次純水系統的處理水的水質，因此基於對所述水質預測部件的處理水的水質進行測量而得的水質資訊，預測使水回收設備的處理水合流時對藉由二次純水系統製造的超純水的影響，在預測為超純水的水質相較於超純水的要求水質而言下降的情況下，藉由自第一流路切換至第二流路，可在維持超純水的要求水質的同時實現回收水的利用。
如所述發明（發明4），其中，較佳為：所述水質預測部件包括一個以上的與構成所述一次純水系統的水處理裝置同種的裝置（發明5）。特佳為：所述水質預測部件具有逆滲透膜裝置、紫外線氧化裝置、膜式脫氣裝置、離子交換裝置中的一個或兩個以上（發明6）。
藉由所述發明（發明5、發明6），基於由包括一次純水裝置中通用的逆滲透膜裝置、紫外線氧化裝置、膜式脫氣裝置、離子交換裝置中的一個或兩個以上的水質預測部件處理後的水回收設備的處理水的水質，對將所述水回收設備的處理水混合至一次純水系統的原水時的影響進行判斷，藉此可提高其預測精度。
如所述發明（發明4～發明6），其中，較佳為：基於將初始的一次純水系統的原水預先通水至水質預測部件時的水質測量部件所得的測量值，對將水回收設備的處理水通水至水質預測部件時的水質測量部件所得的測量值進行比較，藉此判斷所述第一流路與所述第二流路的切換（發明7）。
藉由所述發明（發明7），將使水回收設備的處理水通水至水質預測部件時的水質測量部件所得的測量值與將初始的一次純水系統的原水預先通水至水質預測部件時的水質測量部件所得的測量值進行比較，判斷將所述水回收設備的處理水混合至一次純水系統的原水時的影響，藉此可進一步提高其預測精度。
[發明的效果]
根據本發明的超純水製造裝置，利用包括至少一種水處理裝置的水質預測部件對水回收設備的處理水進行處理，基於所述水質預測部件的處理水的水質的測量值，預測使水回收設備的處理水合流時對藉由二次純水系統製造的超純水的影響，可判斷是使其與一次純水的原水合流，還是供給至超純水製造設備外，因此可在維持超純水的要求水質的同時實現回收水的利用。
以下，對本發明的超純水製造裝置進行詳細說明。
[第一實施方式]
＜超純水製造裝置＞
圖1示出了依照本發明第一實施方式的超純水製造裝置。所述超純水製造裝置基本上與所述圖5所示的超純水製造裝置相同，因此，對相同的結構標註相同的符號，並省略其詳細的說明。
在本實施方式中，在水回收設備6連接有供給管61，所述供給管61分支為與前處理水罐31連通的作為第一流路的第一管路71、及向超純水製造裝置1以外的其他設備等供給水的作為第二流路的第二管路72，藉由對作為切換部件的開閉閥71A、開閉閥72A進行開閉，能夠切換各個管路。而且，在較第一管路71與第二管路72的分支部位更靠跟前，連接有對水回收設備6的回收水W5進行少量分取的水質預測部件73。
水質預測部件73具有與構成一次純水系統3的逆滲透膜裝置32、紫外線氧化裝置34及離子交換裝置35分別同種的小型裝置，如圖2所示，分別具有送液泵81、小型的逆滲透膜裝置82、小型紫外線氧化裝置83及小型離子交換裝置84，在末端設置有水質測量部件85，所述水質測量部件85包括自TOC計、硼計、二氧化矽計、微粒計等中選擇的一個或兩個以上的測量設備。而且，所述水質測量部件85連接於個人電腦等未圖示的控制部件，所述控制部件能夠根據前處理水W1的流量資訊及水質測量部件85的測量值對開閉閥71A、開閉閥72A的開閉進行控制。
＜超純水製造裝置的運轉管理方法＞
接著，對如上所述的超純水製造裝置的運轉管理方法進行說明。
（超純水的製造步驟）
首先，將原水W貯存於原水罐21後，供給至前處理裝置2。在所述前處理裝置2中，利用原水W的過濾、凝聚沈澱、精密過濾膜等實施前處理，主要去除懸浮物質，設為前處理水W1。所述前處理水W1貯存於前處理水罐31。
接著，利用一次純水系統3進行前處理水W1中的大部分的電解質、微粒、活菌等的去除並且將有機物分解，而獲得一次純水（純水）W2。所述一次純水（純水）W2貯存於副罐41。
而且，子系統4例如包括供給泵、紫外線氧化裝置、非再生型混床式離子交換裝置以及超濾膜（UF膜），對由一次純水系統3製造的一次純水W2中所含的微量的有機物（TOC成分）進行氧化分解，將碳酸根離子、有機酸類、陰離子性物質、以及金屬離子或陽離子性物質去除，最後利用超濾（UF）膜將微粒去除而作為超純水W3，並將其供給至使用點5。
（回收步驟）
與如上所述的超純水製造步驟並行地，在水回收設備6中，對各種排水或回收了根據情況在使用點5未使用的超純水W3的排水W4進行回收處理而作為回收水W5，並供給至前處理水罐31，藉此與前處理水W1合流。
此時，自供給管61分取回收水W5，由水質預測部件73處理而成為預測水W6。在本實施方式中，所述水質預測部件與一次純水系統3同樣地，分別具有小型的逆滲透膜裝置82、小型紫外線氧化裝置83及小型離子交換裝置84，因此，所述預測水W6的水質顯示出與由一次純水系統3處理後的一次純水W2及超純水W3相同的傾向。因此，利用水質測量部件85對所述預測水W6的水質進行測量。然後，控制部件基於所述測量值，若預測水W6較規定的水質良好，則判斷為可維持一次純水W2及超純水W3的水質，將開閉閥71A打開並且將開閉閥72A關閉，將回收水W5供給至前處理水罐31而作為超純水的原水進行再利用。另一方面，若預測水W6較規定的水質差，則判斷為一次純水W2及超純水W3的水質有可能劣化，將開閉閥71A關閉並且將開閉閥72A打開，供給至其他設備的用水管線，或作為排水即可。
例如，事先利用水質預測部件73對前處理水W1進行處理，將利用水質測量部件85對所述處理水的水質進行測量而得的測量值作為空白值記錄，藉由將所述空白值與預測水W6的水質的測量值進行比較，精度良好地預測一次純水W2及超純水W3的水質，可判斷是否將回收水W5供給至前處理水罐31。特別是藉由亦考慮前處理水W1與回收水W5的流量比率，可進一步精度良好地預測一次純水W2及超純水W3的水質。
將此種回收水W5輸送至水質預測部件73後利用水質測量部件85測量水質是連續或斷續地進行，基於是否可維持一次純水W2及超純水W3的水質的判斷，進行開閉閥71A與開閉閥72A的開閉控制，藉此實現回收水W5的有效利用，從而較佳。再者，回收水W5向水質預測部件73的分取量（通水量）若過多，則回收水W5的損失變多，因此相對於回收水W5的總量，較佳為設為5%以下左右、具體而言為1000 mL/分鐘以下、特別是500 mL/分鐘以下。因此，為了達到所述通水量，選定小型的逆滲透膜裝置82、小型紫外線氧化裝置83及小型離子交換裝置84而構成水質預測部件73。藉此，可使水質預測部件73緊湊化，並且可以少量的水進行評價，從而較佳。
根據如上所述的本實施方式的超純水製造裝置，可預測將回收水W5挪用於超純水製造裝置時的超純水W3的水質的劣化，將其防患於未然，因此即使再利用該回收水W5，亦可穩定地維持管理超純水W3的水質。
[第二實施方式]
接著，對依照本發明第二實施方式的超純水製造裝置進行說明。
＜超純水製造裝置＞
圖3示出了依照第二實施方式的超純水製造裝置。本實施方式的超純水製造裝置1除了在所述第一實施方式的超純水製造裝置中，在較第一管路71與第二管路72的分支部位更靠跟前處將回收水W5貯存於罐74中以外是相同的，因此對相同的結構標註相同的符號，並省略其詳細的說明。
＜超純水製造裝置的運轉管理方法＞
超純水製造裝置的運轉管理方法除了在所述第一實施方式中，在較第一管路71與第二管路72的分支部位更靠跟前處將回收水W5貯存於罐74中以外是相同的。在利用水質預測部件73對回收水W5的水質進行測量，判斷是否可維持一次純水W2及超純水W3的水質之前，花費一些時間。因此，藉由在將回收水W5自第一管路71供給至前處理水罐31之前將回收水W5暫時貯存於罐74，確保與水質預測部件73的測定判斷時間相應的回收水W5的滯留時間，藉此可使無法維持一次純水W2及超純水W3的水質的水質的回收水W5供給至前處理水罐31的可能性進一步下降。
以上，基於所述各實施方式對本發明進行了說明，但本發明並不限定於所述實施方式，能夠實施各種變形。例如，作為一次純水系統3及子系統4的結構，並無限定，能夠應用於各種結構的一次純水系統3及子系統4的超純水製造裝置1。另外，水質預測部件73不需要如本實施方式般具有與一次純水系統3同種的全部水處理裝置，只要可判斷對一次純水W2及超純水W3的水質的影響即可，只要具有任一種以上即可。進而，亦可在與一次純水系統3同種的水處理裝置以外，進而附加與子系統4同種的水處理裝置來構成水質預測部件73。
[實施例]
基於以下的具體實施例對本發明進行更詳細說明。
[實施例1]
在圖1中，不設置前處理裝置2，由前處理水罐、逆滲透膜裝置、脫碳酸膜、電去離子裝置、紫外線氧化裝置及混床式離子交換裝置構成一次純水系統3，由副罐、紫外線氧化裝置、非再生型混床式離子交換裝置及超濾膜（UF膜）構成子系統4。另外，由小型逆滲透膜裝置（陶氏（Dow）公司製造 MRM125）、脫碳酸膜（3M公司製造 X50）、小型電去離子裝置（懿華（Evoqua）公司製造 MX30）、小型紫外線氧化裝置（日本光電科技（Photoscience Japan）（股）製造 KUS-1/2N-SP）及小型混床式離子交換裝置（栗田工業公司製造）構成水質預測部件73，作為水質測量部件85，使用TOC計（西弗斯（Sievers）公司製造 500RLe）構成超純水製造裝置1。再者，在一次純水系統3的出口及子系統4的出口亦分別設置有TOC計。
將城市用水作為原水W並且將模擬排水W4亦作為城市水用合流並供給至所述超純水製造裝置1，製造出超純水W3。此時，自超純水W3的製造開始起1小時45分鐘～2小時15分鐘的30分鐘，向模擬排水W4中添加尿素。對此期間的水質預測部件73的處理水（預測水）W6、一次純水W2及超純水W3的TOC進行測定。將結果作為相對值示於圖4。
如根據圖4明確般，可知預測水W6、一次純水W2及超純水W3的TOC值具有時滯且顯示出同樣的傾向。而且，在根據超純水W3的水質保證值圖示的範圍內，可判斷為需要自第一管路71切換至第二管路72。根據該些情況，事先將超純水製造裝置的原水W通水至水質預測部件73而求出空白值，根據作為對象的回收水W5的流入比例、滯留時間、水質預測部件73的處理水（預測水）W6的測定值等求出影響超純水W3的臨限值，藉此能夠預測一次純水W2及超純水W3的水質，促進超純水製造製造中的回收水W5的利用。
1:超純水製造裝置
2:前處理裝置
3:一次純水系統
4:子系統
5:使用點（UP）
6:水回收設備
21:原水罐
31:前處理水罐
32:逆滲透膜裝置
33、74:罐
34:紫外線氧化裝置
35:離子交換裝置
41:副罐
61:供給管
62:TOC計
71:第一管路
71A、72A:開閉閥
72:第二管路
73:水質預測部件
81:送液泵
82:小型的逆滲透膜裝置
83:小型紫外線氧化裝置
84:小型離子交換裝置
85:水質測量部件
W:原水
W1:前處理水
W2:一次純水（純水）
W3:超純水
W4:排水（模擬排水）
W5:回收水
W6:預測水（處理水）
圖1是表示依照本發明第一實施方式的超純水製造裝置的流程圖。
圖2是表示所述實施方式中的水質預測部件的結構的流程圖。
圖3是表示依照本發明第二實施方式的超純水製造裝置的流程圖。
圖4是表示實施例1中的水質預測部件所得的TOC的測定值、一次純水裝置的出口水（一次純水）的水質的測定值、以及子系統的出口水（超純水）的水質的測定值的圖表。
圖5是表示現有的包括水回收設備的超純水製造裝置的一例的流程圖。
73:水質預測部件
81:送液泵
82:小型的逆滲透膜裝置
83:小型紫外線氧化裝置
84:小型離子交換裝置
85:水質測量部件
W5:回收水
W6:預測水(處理水)
Claims (7)
- 一種超純水製造裝置，具有：一次純水系統；二次純水系統；以及水回收設備，對各種排水進行回收並對所述回收水進行處理而使其回流至一次純水系統的上游側，所述超純水製造裝置中， 在所述水回收設備附設有：將所述水回收設備的處理水供給至一次純水系統的上游側的第一流路及供給至所述超純水製造裝置的系統外的第二流路、切換所述第一流路與所述第二流路的切換部件、包括對所述水回收設備的處理水進行處理的至少一種水處理裝置的水質預測部件、以及所述水質預測部件的處理水的水質測量部件。
- 如請求項1所述的超純水製造裝置，其中，所述水質預測部件包括一個以上的與構成所述一次純水系統的水處理裝置同種的裝置。
- 如請求項1或2所述的超純水製造裝置，其中，所述水質預測部件具有逆滲透膜裝置、紫外線氧化裝置、膜式脫氣裝置、離子交換裝置中的一個或兩個以上。
- 一種超純水製造裝置的運轉管理方法，所述超純水製造裝置具有：一次純水系統；二次純水系統；以及水回收設備，對各種排水進行回收並對所述回收水進行處理而使其回流至一次純水系統的上游側，在所述水回收設備附設有：使所述水回收設備的處理水回流至一次純水系統的上游側的第一流路及供給至超純水製造裝置的系統外的第二流路、切換所述第一流路與所述第二流路的切換部件、包括對所述水回收設備的處理水進行處理的至少一種水處理裝置的水質預測部件、以及所述水質預測部件的處理水的水質測量部件，所述超純水製造裝置的運轉管理方法中， 基於所述水質測量部件中的水質的測量值，切換所述第一流路與所述第二流路。
- 如請求項4所述的超純水製造裝置的運轉管理方法，其中，所述水質預測部件包括一個以上的與構成所述一次純水系統的水處理裝置同種的裝置。
- 如請求項4或5所述的超純水製造裝置的運轉管理方法，其中，所述水質預測部件具有逆滲透膜裝置、紫外線氧化裝置、膜式脫氣裝置、離子交換裝置中的一個或兩個以上。
- 如請求項4至6中任一項所述的超純水製造裝置的運轉管理方法，其中，基於將初始的一次純水系統的原水預先通水至水質預測部件時的水質測量部件所得的測量值，對將水回收設備的處理水通水至水質預測部件時的水質測量部件所得的測量值進行比較，藉此判斷所述第一流路與所述第二流路的切換。
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