TWI701218B - 水處理裝置及水處理方法 - Google Patents

水處理裝置及水處理方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI701218B
TWI701218B TW105131148A TW105131148A TWI701218B TW I701218 B TWI701218 B TW I701218B TW 105131148 A TW105131148 A TW 105131148A TW 105131148 A TW105131148 A TW 105131148A TW I701218 B TWI701218 B TW I701218B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
desalination chamber
chamber
desalination
water
stage
Prior art date
Application number
TW105131148A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201725181A (zh
Inventor
柴崎賢治
日高真生
佐佐木慶介
Original Assignee
日商奧璐佳瑙股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商奧璐佳瑙股份有限公司 filed Critical 日商奧璐佳瑙股份有限公司
Publication of TW201725181A publication Critical patent/TW201725181A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI701218B publication Critical patent/TWI701218B/zh

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4693—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis
    • C02F1/4695—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis electrodeionisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
    • B01D61/46—Apparatus therefor
    • B01D61/48—Apparatus therefor having one or more compartments filled with ion-exchange material, e.g. electrodeionisation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)

Abstract

本發明提供可使處理水中之硼低濃度化的水處理裝置及水處理方法。多數之電氣式去離子水製造裝置在陽極與陰極之間具有脫鹽室，該脫鹽室藉由位於陽極側之陰離子交換膜及位於陰極側之陽離子交換膜區隔並填充有離子交換體，多數之電氣式去離子水製造裝置之各個脫鹽室係串聯地連通，且串聯地連通之多數之脫鹽室通入被處理水並流出處理水，而在被處理水最初通入之第一段脫鹽室的最上游部及流出處理水之最終段脫鹽室的最下游部單獨地填充陰離子交換體，且在多數之脫鹽室一部分之位於第一段脫鹽室的最上游部與最終段脫鹽室的最下游部間之部分至少填充陽離子交換體。

Description

水處理裝置及水處理方法
本發明係關於水處理裝置及水處理方法，特別關於使用電氣式去離子水製造裝置之水處理裝置及水處理方法。
使被處理水通入離子交換樹脂等之離子交換體並藉由離子交換反應進行去離子之去離子水製造裝置是習知的。如此之裝置在離子交換體之離子交換基飽和而脫鹽性能降低時，必須藉由酸或鹼等藥劑進行再生離子交換體的處理(再生處理)。再生處理係藉由來自酸或鹼之氫離子(H+)、氫氧離子(OH-)取代吸附在離子交換體上之陽離子(正離子)或陰離子(負離子)，並藉此使離子交換體之脫鹽性能回復的處理。需要藉藥劑再生處理之去離子水製造裝置具有無法連續運轉，且用以再生處理之藥劑補充亦很費工的問題。
近年來，已開發出解決該等該等問題之不需要藉由藥劑再生的電氣式去離子水製造裝置[亦稱為EDI(Electro DeIonization)裝置]，並已實用化。
EDI裝置係組合電泳及電透析之裝置。EDI裝置具有在僅透過陰離子之陰離子交換膜與僅透過陽離子之陽離子交換體間填充離子交換體(陰離子交換體及/或陽離子交換體)的脫鹽室。在EDI裝置中，由脫鹽室來看在陰離子交換膜及陽離子交換膜之各交換膜外側配置有濃縮室。而且，脫鹽室及各濃縮室配置在具有陽極之陽極室與具有陰極之陰極室間。在脫鹽室中，在接近陽極之側配置陰離子交換膜，且在接近陰極之側配置陽離子交換膜。透過陰離子交換膜與脫鹽室鄰接之濃縮室透過陽離子交換膜與陽極室鄰接。透過陽離子交換膜與脫鹽室鄰接之濃縮室透過陰離子交換膜與陰極室鄰接。
為了藉由EDI裝置由被處理水製造去離子水(處理水)，在陽極與陰極之間施加直流電壓的狀態下，將被處理水通入脫鹽室中。如此，被處理水中之離子成分吸附在脫鹽室內之離子交換體上，進行去離子化(脫鹽)處理，接著去離子水由脫鹽室流出。此時在脫鹽室中，藉由施加電壓，在不同種離子交換性物質間的界面，例如，陰離子交換體與陽離子交換體之界面、陰離子交換體與陽離子交換膜之界面、及陰離子交換膜與陽離子交換體之界面等，產生如下述式所示之水的解離反應，並生成氫離子及氫氧離子。
H2O→H++OH-
藉由該氫離子及氫氧離子，吸附在脫鹽室內之離子交換體上的離子成分先進行離子交換並由離子交換體游離。游離之離子成分中，陰離子電泳到陰離子交換膜並藉陰離子交換膜電透析，接著排出由脫鹽室來看流過陽極側之濃縮室的濃縮水。同樣地，游離之離子成分中，陽離子電泳到陽離子交換膜並藉陽離子交換膜電透析，接著排出由脫鹽室來看流過陰極側之濃縮室的濃縮水。最 後，供給至脫鹽室之被處理水中的離子成分移動至濃縮室而被排出，同時，脫鹽室之離子交換體亦被再生。
如此，在EDI裝置中，藉由施加直流電壓產生之氫離子及氫氧離子作為再生離子交換體之酸及鹼的再生劑來連續地作用。因此，在EDI裝置中，基本上不需要藉由外部供給之藥劑進行再生處理，可不進行藉由藥劑再生離子交換體而進行連續連轉。
在日本特開2001-191080號公報中，記載2個EDI裝置之各脫鹽室串聯地連通的電氣去離子裝置。在該專利文獻記載之電氣去離子裝置中，在第一段之脫鹽室中單獨地填充陰離子交換體，或填充陰離子交換體及陽離子交換體之混合物，而在第二段之脫鹽室中填充陰離子交換體及陽離子交換體之混合物。
現在，有對處理水(去離子水)中之硼的低濃度化的要求，並希望有可回應該要求之水處理技術。
本發明之目的在於提供可使處理水中之硼低濃度化的水處理裝置及水處理方法。
本發明之水處理裝置係在具有多數之電氣式去離子水製造裝置之水處理裝置中，前述多數之電氣式去離子水製造裝置的各電氣式去離子水製造裝置在陽極與陰極之間具有脫鹽室，該脫鹽室藉由位於前述陽極側之陰離子交換膜及位於前述陰極側之陽離子交換膜區隔並填充有離子交換體，前述多數之電氣式去 離子水製造裝置之各個前述脫鹽室係串聯地連通，且前述串聯地連通之多數之脫鹽室通入被處理水並流出處理水，而在前述被處理水最初通入之第一段的前述脫鹽室的最上游部及流出前述處理水之最終段的前述脫鹽室的最下游部單獨地填充陰離子交換體，且在前述多數之脫鹽室一部分之位於前述第一段脫鹽室的最上游部與前述最終段脫鹽室的最下游部間之部分至少填充陽離子交換體。
本發明之水處理方法使用水處理裝置，該水處理裝置包含在陽極與陰極間具有脫鹽室之多數之電氣式去離子水製造裝置，該脫鹽室藉由位於前述陽極側之陰離子交換膜及位於前述陰極側之陽離子交換膜區隔並填充有離子交換體，前述多數之電氣式去離子水製造裝置之各個前述脫鹽室係串聯地連通，且前述串聯地連通之多數之脫鹽室通入被處理水並流出處理水，而在前述被處理水最初通入之第一段的前述脫鹽室的最上游部及流出前述處理水之最終段的前述脫鹽室的最下游部單獨地填充陰離子交換體，且在前述多數之脫鹽室一部分之位於前述第一段脫鹽室的最上游部與前述最終段脫鹽室的最下游部間之部分至少填充陽離子交換體，該水處理方法係一面在前述陽極與前述陰極間施加直流電壓，一面將前述被處理水通入前述串聯地連通之多數之脫鹽室以處理前述被處理水並流出前述處理水。
依據本發明，多數之電氣式去離子水製造裝置之各個脫鹽室串聯地連通，且串聯地連通之多數之脫鹽室中，在第一段脫鹽室之最上游部及最終段脫鹽室之最下游部單獨地填充陰離子交換體，且在其間的部分至少填充陽離子交換體。因此，如由後述實施例等可了解地，相較於在第一段之脫鹽室填充陰離子交換體及陽離子交換體之混合物的水處理裝置，或在最終段脫鹽室之最下游部 填充陰離子交換體及陽離子交換體之混合物的水處理裝置，可使處理水中之硼低濃度化。
11:陽極
12:陰極
21:陽極室
22:濃縮室
23a~23f:脫鹽室
23b1:入口側
23b2:出口側
23c1:入口側
23c2:出口側
23d-1:第一小脫鹽室
23d-2:第二小脫鹽室
23e-1:第一小脫鹽室
23e-2:第二小脫鹽室
23f-1:第一小脫鹽室
23f-2:第二小脫鹽室
23f-21:入口側
23f-22:出口側
23g:脫鹽室
24:濃縮室
25:陰極室
31:陽離子交換膜
32:陰離子交換膜
33:陽離子交換膜
34:陰離子交換膜
36:中間離子交換膜
101~106:EDI裝置
104a:箭號
104b:箭號
104c:箭號
105a:箭號
105b:箭號
105c:箭號
106a:箭號
106b:箭號
106c:箭號
106-1:第一段EDI裝置
106-2:最終段EDI裝置
111:逆滲透膜裝置
112:脫碳酸膜裝置
201~208:水處理裝置
301:EDI裝置
A:陰離子交換樹脂層
AER:陰離子交換體
CER:陽離子交換體
K:陽離子交換樹脂層
MB:陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂之混合層
【圖1】係顯示第一態樣之EDI裝置101的圖。
【圖2】係顯示第二態樣之EDI裝置102的圖。
【圖3】係顯示第三態樣之EDI裝置103的圖。
【圖4】係顯示第四態樣之EDI裝置104的圖。
【圖5】係顯示第五態樣之EDI裝置105的圖。
【圖6】係顯示第六態樣之EDI裝置106的圖。
【圖7】係顯示本發明第一實施形態之水處理裝置201的圖。
【圖8】係顯示本發明第二實施形態之水處理裝置202的圖。
【圖9】係顯示本發明第三實施形態之水處理裝置203的圖。
【圖10】係顯示本發明第四實施形態之水處理裝置204的圖。
【圖11】係顯示本發明第五實施形態之水處理裝置205的圖。
【圖12】係顯示本發明第六實施形態之水處理裝置206的圖。
【圖13】係顯示本發明第七實施形態之水處理裝置207的圖。
【圖14】係顯示本發明第八實施形態之水處理裝置208的圖。
【圖15】係顯示EDI裝置301之圖。
【圖16】係顯示比較例1之水處理裝置的圖。
【圖17】係顯示比較例2之水處理裝置的圖。
【圖18】係顯示比較例3之水處理裝置的圖。
【圖19】係顯示比較例4之水處理裝置的圖。
【圖20】係顯示實施例9至10之處理水的硼濃度測量結果的圖。
【圖21】係示意性顯示實施例11至13中之各EDI裝置之脫鹽室的狀態。
【圖22】係示意性顯示實施例14中之各EDI裝置之脫鹽室的狀態。
以下，參照圖式說明本發明之實施形態。本發明之實施形態的水處理裝置具有多數EDI裝置(電氣式去離子水製造裝置)。在EDI裝置中，在脫鹽室中填充有離子交換體，且藉由離子交換反應捕捉之離子沿著離子交換體移動到離子交換膜。因此，可有效地去除離子。此外，在EDI裝置中，電流以水之分解反應產生的電流密度流動。水之分解反應產生之最小限電流稱為極限電流，且在EDI裝置中流動極限電流以上之電流。因此，即使在被處理水中之離子濃度低時，在水之分解反應中產生之氫離子及氫氧離子亦沿著離子交換體移動到離子交換膜，進行電荷之移動。如此，在EDI裝置中，即使在純水中亦有電流動，因此可製造純水。相對於此，電透析裝置(ED)未在脫鹽室中填充離子交換體，且流動比極限電流小之電流，因此無法利用水之分解反應。
首先，說明本發明之實施形態使用之6種EDI裝置101至106。該6種EDI裝置之脫鹽室的態樣互不相同。
<EDI裝置101>
圖1係顯示EDI裝置101之圖。
在EDI裝置101中，在具有陽極11之陽極室21與具有陰極12之陰極室25間，由陽極室21側依序設有濃縮室22、脫鹽室23a及濃縮室24。
陽極室21及濃縮室22隔著陽離子交換膜31鄰接，濃縮室22及脫鹽室23a隔著陰離子交換膜32鄰接，脫鹽室23a及濃縮室24隔著陽離子交換膜33鄰接，且濃縮室24及陰極室25隔著陰離子交換膜34鄰接。濃縮室24係第一濃縮室之一例，而濃縮室22係第二濃縮室之一例。
脫鹽室23a係藉由陰離子交換膜32及陽離子交換膜33區隔。在脫鹽室23a內以單床形態填充陰離子交換體AER。陰離子交換體AER使用例如陰離子交換樹脂。被處理水通入脫鹽室23a中。
濃縮室22與24、陽極室21及陰極室25中分別通入供給水。供給水使用純水及被處理水等。
供給水對濃縮室22與24之通水方向與被處理水對脫鹽室23a之通水方向為逆流的關係。供給水對陽極室21及陰極室25之通水方向與被處理水對脫鹽室23a之通水方向為逆流的關係。此外，該等通水方向之關係可適當變更。另外，由陰極室25排出之電極水流入陽極室21作為供給水。再者，由陽極室21排出之電極水亦可流入陰極室25作為供給水。
<EDI裝置102>
圖2係顯示EDI裝置102之圖。相較於圖1所示之EDI裝置101，EDI裝置102之填充於脫鹽室的離子交換體不同。在EDI裝置102之脫鹽室23b中，在被處理水之入口側23b1的區域單獨地填充陰離子交換體AER，而在出口側23b2之區域單獨地填充陽離子交換體CER。陽離子交換體CER使用例如陽離子交換樹脂。
<EDI裝置103>
圖3係顯示EDI裝置103之圖。相較於圖2所示之EDI裝置102，EDI裝置103之填充於脫鹽室的陰離子交換體AER與陽離子交換體CER的位置顛倒。即，在EDI裝置103之脫鹽室23c中，在被處理水之入口側23c1的區域單獨地填充陽離子交換體CER，而在出口側23c2之區域單獨地填充陰離子交換體AER。
<EDI裝置104>
圖4係顯示EDI裝置104之圖。
在EDI裝置104之脫鹽室23d中，在陰離子交換膜32與陽離子交換膜33之間設有中間離子交換膜36，且脫鹽室23d藉由中間離子交換膜36區隔成小脫鹽室23d-1及小脫鹽室23d-2。中間離子交換膜36可使用陰離子交換膜、陽離子交換膜及雙極膜等之複合膜中的任一者。在EDI裝置104中，中間離子交換膜36使用陰離子交換膜。陽極側之小脫鹽室23d-1係第一小脫鹽室之一例，而陰極側之小脫鹽室23d-2係第二小脫鹽室之一例。
小脫鹽室23d-1中以單床形態填充陰離子交換體AER，且小脫鹽室23d-2中以單床形態填充陽離子交換體CER。小脫鹽室23d-1及小脫鹽室23d-2串聯地連通，使被處理水通入小脫鹽室23d-1並接著由小脫鹽室23d-1流出之水流入小脫鹽室23d-2(請參照箭號104a、箭號104b、箭號104c)。
供給水對濃縮室22與24之通水方向與被處理水對小脫鹽室23d-1、23d-2之通水方向為逆流的關係。供給水對陽極室21及陰極室25之通水方向與被處理水對小脫鹽室23d-1、23d-2之通水方向為逆流的關係。此外，該等通水方向之關係可 適當變更。由陰極室25排出之電極水流入陽極室21作為供給水。另外，由陽極室21排出之電極水亦可流入陰極室25作為供給水。
<EDI裝置105>
圖5係顯示EDI裝置105之圖。
相較於圖4所示之EDI裝置104，EDI裝置105之第一小脫鹽室及第二小脫鹽室中之被處理水的通水順序相反。在EDI裝置105中，小脫鹽室23e-1及小脫鹽室23e-2串聯地連通，使被處理水供給至小脫鹽室23e-2並接著由小脫鹽室23e-2流出之水流入小脫鹽室23e-1(請參照箭號105a、箭號105b、箭號105c)。
供給水對濃縮室22與24之通水方向與被處理水對小脫鹽室23e-1、23e-2之通水方向為逆流的關係。供給水對陽極室21及陰極室25之通水方向與被處理水對小脫鹽室23e-1、23e-2之通水方向為逆流的關係。此外，該等通水方向之關係可適當變更。由陰極室25排出之電極水流入陽極室21作為供給水。另外，由陽極室21排出之電極水亦可流入陰極室25作為供給水。
<EDI裝置106>
圖6係顯示EDI裝置106之圖。
相較於圖4所示之EDI裝置104，EDI裝置106之填充於陰極側之小脫鹽室的離子交換體不同。在小脫鹽室23f-2中，由小脫鹽室23f-1流出之水的入口側23f-21的區域單獨地填充陽離子交換體CER，而在出口側23f-22之區域單獨地填充陰離子交換體AER。在EDI裝置106中，小脫鹽室23f-1及小脫鹽室23f-2串聯地連通，使被處理水供給至小脫鹽室23f-1並接著由小脫鹽室23f-1流出之水流入小脫鹽室23f-2(請參照箭號106a、箭號106b、箭號106c)。小脫鹽室23f-1與小脫鹽室23f-2 中之被處理水的通水方向為逆流之關係。此外，中間離子交換膜36使用陰離子交換膜。
供給水對濃縮室22與24之通水方向與被處理水對小脫鹽室23f-2之通水方向為逆流的關係。供給水對陽極室21及陰極室25之通水方向與被處理水對小脫鹽室23f-2之通水方向為並流的關係。此外，該等通水方向之關係可適當變更。由陰極室25排出之電極水流入陽極室21作為供給水。另外，由陽極室21排出之電極水亦可流入陰極室25作為供給水。
<第一實施形態>
圖7係顯示本發明第一實施形態之水處理裝置201的圖。
水處理裝置201具有EDI裝置102及EDI裝置103。EDI裝置102之脫鹽室23b及EDI裝置103之脫鹽室23c依序串聯地連通。由脫鹽室23b之出口側23b2流出之水由入口側23c1流入脫鹽室23c。在EDI裝置102與EDI裝置103之間，在濃縮室未串聯地連通之情形下分別供給供給水(純水)。供給水(純水)分別供給至EDI裝置102之電極室(陰極室、陽極室)及EDI裝置103之電極室(陰極室、陽極室)中。此外，亦可在EDI裝置102與EDI裝置103之間，串聯地連通濃縮室。共通之供給水亦可供給至EDI裝置102之電極室(陰極室、陽極室)及EDI裝置103之電極室(陰極室、陽極室)中。
此外，在本實施形態及以下所述之各實施形態的水處理裝置中，在前段之EDI裝置的被處理水流動方向中之上游側，即，被處理水最初通入之第一段脫鹽室的被處理水流動方向中之上游側，宜設有逆滲透膜裝置111。逆滲透膜裝置111可使被處理水之二氧化矽濃度降低至例如100μgSiO2/L以下，並使被處理水之硼 濃度降低至例如100μgB/L以下。雖然省略圖示，但串聯地設置2個逆滲透膜裝置111更佳。此外，在前段EDI裝置之被處理水流動方向中的上游側，即，被處理水最初通入之第一段脫鹽室的被處理水流動方向中的上游側，宜設置脫碳酸膜裝置112。脫碳酸膜裝置112可使被處理水之碳酸濃度降低至例如5mgCO2/L以下。逆滲透膜裝置111及脫碳酸膜裝置112中之任一裝置都可位在被處理水流動方向中之上游側。
接著，說明在水處理裝置201之脫鹽室23b及23c中進行之水處理。
在EDI裝置102及103中，在供給水通入陽極室21、濃縮室22與24及陰極室25並施加直流電壓於陽極11與陰極12之間的狀態下，由EDI裝置102之脫鹽室23b的入口側23b1通入被處理水。
在EDI裝置102中，推測對被處理水進行以下之處理。
被處理水內之硼接觸填充於脫鹽室23b之入口側23b1區域的陰離子交換體AER時，解離成為陰離子而吸附在陰離子交換體AER上。此外，被處理水內之硼的一部分未吸附在陰離子交換體AER上而殘留在被處理水中。殘留有硼之被處理水流入脫鹽室23b內填充陽離子交換體CER之部分(區域)。
此時，在脫鹽室23b中，藉由陽極11與陰極12間之施加電壓產生水之解離反應，並生成氫離子及氫氧離子。如此，吸附在脫鹽室23b內之陰離子交換體AER上的陰離子(硼)藉由該氫氧離子進行離子交換並由陰離子交換體AER游離。游離之陰離子透過陰離子交換膜32移動至濃縮室22，接著由濃縮室22排出成為濃縮水。
通過脫鹽室23b填充陰離子交換體AER之部分的被處理水流入脫鹽室23b填充陽離子交換體CER之部分時，被處理水包含之陽離子吸附在陽離子交換體CER上。接著，吸附在陽離子交換體CER上之陽離子藉由水之解離反應生成之氫離子進行離子交換並由陽離子交換體CER游離。游離之陽離子透過陽離子交換膜33移動至濃縮室24，接著由濃縮室24排出成為濃縮水。
被處理水內之氫氧離子透過陰離子交換膜32移動至濃縮室22，接著由濃縮室22排出成為濃縮水。
此外，被處理水內之氫氧離子與由陽離子交換體CER進行離子交換並放出之氫離子及藉由水解離產生之氫離子反應而成為水(H2O)。因此，由脫鹽室23b流出之被處理水中的氫氧離子濃度比在脫鹽室23b中不存在陽離子交換體CER的情形低。此外，被處理水內之氫氧離子可能代替硼(陰離子)吸附在陰離子交換體AER上。因此，當被處理水中之氫氧離子濃度過高時，後段陰離子交換體AER之硼(陰離子)的吸附效率可能降低。因此，被處理水內之氫氧離子與吸附在陽離子交換體CER上之氫離子反應成為水(H2O)而減少，藉此後段EDI裝置103內之陰離子交換體AER的硼(陰離子)吸附效率變好。
由EDI裝置102之脫鹽室23b流出之被處理水由入口側23c1流入EDI裝置103之脫鹽室23c。
在EDI裝置103中，推測進行以下之處理。
由脫鹽室23b流出之被處理水流入脫鹽室23c填充陽離子交換體CER之區域時，對被處理水進行與在脫鹽室23b填充陽離子交換體CER之區域進行之處理同樣的處理。因此，由脫鹽室23c填充陽離子交換體CER之區域流出的被處理水中的氫氧離子濃度比在脫鹽室23c中不存在陽離子交換體CER的情形低。
通過脫鹽室23c填充陽離子交換體CER之區域的被處理水流入脫鹽室23c填充陰離子交換體AER之區域。
被處理水內之硼接觸填充於脫鹽室23c之出口側23c2的陰離子交換體AER時，解離成為陰離子而吸附在陰離子交換體AER上。此時，由於被處理水通過陽離子交換體CER，在被處理水中之氫氧離子的濃度比通過陽離子交換體CER前低。因此，填充於脫鹽室23c之出口側23c2區域的陰離子交換體AER的硼(陰離子)吸附效率提高。因此，可使由脫鹽室23c流出之處理水中的硼低濃度化。
此外，藉由使用多數EDI裝置，可使處理水中之硼低濃度化。因此，相較於例如在1個EDI裝置之脫鹽室中依「陰離子交換體→陽離子交換體→陰離子交換體」之順序填充離子交換體的情形，可達成如下之效果。
(1)可抑制EDI裝置中之電流的偏流。
例如，在1台EDI裝置之脫鹽室中依「陰離子交換體→陽離子交換體→陰離子交換體」之順序填充離子交換體時，因為陰離子交換體與陽離子交換體間之電阻不同，所以依據該電阻之差異而產生電流之偏流。
相對於此，使用多數EDI裝置時，相較於使用1台EDI裝置之情形，可減少填充於1個脫鹽室中之離子交換體種類，因此可減少根據離子交換體之電阻差異產生的電流偏流。
(2)因為可分配電極板，所以容易控電流值。
電極板在電流密度高時，容易劣化。此外，構成EDI裝置之離子交換膜或離子交換樹脂在離子負荷少之狀態下以高電流值運轉時亦有發生電氣燒毀等之劣化的傾向。例如，藉由降低離子負荷少之後段EDI裝置的電流值，應可進行更安定之運轉。
(3)可減少對後段EDI裝置的負荷。
由於後段EDI裝置處理在該前段EDI裝置中處理之處理水，相較於處理完全未處理之被處理水的情形，處理之負荷降低。因此，後段EDI裝置之劣化進行程度亦比前段EDI裝置少，故可假設可使用更長之時間。後段EDI裝置之交換頻率應可比前段EDI裝置少。
<第二實施例>
圖8係顯示本發明第二實施形態之水處理裝置202的圖。
水處理裝置202具有EDI裝置101及EDI裝置103。EDI裝置101之脫鹽室23a及EDI裝置103之脫鹽室23c依序串聯地連通。被處理水流入脫鹽室23a。接著，由脫鹽室23a流出之水由入口側23c1流入脫鹽室23c。在EDI裝置101與EDI裝置103之間，在濃縮室未串聯地連通之情形下分別供給供給水。供給水分別供給至EDI裝置101之電極室(陰極室、陽極室)及EDI裝置103之電極室(陰極室、陽極室)中。
接著，說明在水處理裝置202之脫鹽室23a及23c中進行之水處理。
在EDI裝置101及103中，在通入供給水至陽極室21、濃縮室22與24及陰極室25並施加直流電壓於陽極11與陰極12之間的狀態下，由EDI裝置101之脫鹽室23a通入被處理水。
在EDI裝置101中，推定進行與使用第一實施形態之填充於脫鹽室23b之入口側23b1區域的陰離子交換體AER進行之處理同樣的處理。由EDI裝置101之脫鹽室23a流出之被處理水由入口側23c1流入EDI裝置103之脫鹽室23c。在EDI裝置103中，推定進行與藉由第一實施形態所示之EDI裝置103進行之處理同樣的處理。
因此，與第一實施形態同樣地，填充於脫鹽室23c之出口側23c2之區域的陰離子交換體AER的硼(陰離子)吸附效率提高。因此，可使由脫鹽室23c流出之處理水中的硼低濃度化。
<第三實施形態>
圖9係顯示本發明第三實施形態之水處理裝置203的圖。
水處理裝置203具有EDI裝置102及EDI裝置101。EDI裝置102之脫鹽室23b及EDI裝置101之脫鹽室23a依序串聯地連通。被處理水由入口側23b1流入脫鹽室23b。由脫鹽室23b流出之水流入脫鹽室23a。在EDI裝置102與EDI裝置101之間，在濃縮室未串聯地連通之情形下分別供給供給水。供給水分別供給至EDI裝置102之電極室(陰極室、陽極室)及EDI裝置101之電極室(陰極室、陽極室)中。
接著，說明在水處理裝置203之脫鹽室23b及23a中進行之水處理。
在EDI裝置102及101中，在通入供給水至陽極室21、濃縮室22與24及陰極室25並施加直流電壓於陽極11與陰極12之間的狀態下，由EDI裝置102之脫鹽室23b的入口側23b1通入被處理水。
在EDI裝置102中，推定進行與藉由第一實施形態所示之EDI裝置102進行之處理同樣的處理。由EDI裝置102之脫鹽室23b的出口側23b2流出之被處理水流入EDI裝置101之脫鹽室23a。在EDI裝置101中，推定進行與使用第一實施形態之填充於脫鹽室23c之出口側23c2區域的陰離子交換體AER進行之處理同樣的處理。
因此，與第一實施形態同樣地，填充於脫鹽室23a之陰離子交換體AER的硼(陰離子)吸附效率提高，可使由脫鹽室23a流出之處理水中的硼低濃度化。
<第四實施形態>
圖10係顯示本發明第四實施形態之水處理裝置204的圖。
水處理裝置204具有EDI裝置104及EDI裝置101。EDI裝置104之小脫鹽室23d-1、EDI裝置104之小脫鹽室23d-2及EDI裝置101之脫鹽室23a依序串聯地連通。被處理水由小脫鹽室23d-1流入。在EDI裝置104與EDI裝置101之間，在濃縮室未串聯地連通之情形下分別供給供給水。供給水分別供給至EDI裝置104之電極室(陰極室、陽極室)及EDI裝置101之電極室(陰極室、陽極室)中。
接著，說明在水處理裝置204之小脫鹽室23d-1、23d-2及脫鹽室23a中進行之水處理。
在EDI裝置104及101中，在通入供給水至陽極室21、濃縮室22與24及陰極室25並施加直流電壓於陽極11與陰極12之間的狀態下，由EDI裝置104之小脫鹽室23d-1通入被處理水。
在EDI裝置104之小脫鹽室23d-1中，推定進行與使用第一實施形態之填充於脫鹽室23b之入口側23b1區域的陰離子交換體AER進行之處理同樣的處理。由小脫鹽室23d-1流出之被處理水流入小脫鹽室23d-2。在小脫鹽室23d-2中，推定進行與使用第一實施形態之填充於脫鹽室23b之出口側23b2區域的陽離子交換體CER進行之處理同樣的處理。由小脫鹽室23d-2流出之被處理水流入EDI裝置101之脫鹽室23a。在EDI裝置101中，推定進行與使用第一實施形態之填充於脫鹽室23c之出口側23c2區域的陰離子交換體AER進行之處理同樣的處理。
因此，與第一實施形態同樣地，填充於脫鹽室23a之陰離子交換體AER的硼(陰離子)吸附效率提高，可使由脫鹽室23a流出之處理水中的硼低濃度化。
<第五實施形態>
圖11係顯示本發明第五實施形態之水處理裝置205的圖。
水處理裝置205具有EDI裝置101及EDI裝置105。EDI裝置101之脫鹽室23a、EDI裝置105之小脫鹽室23e-2、及EDI裝置105之小脫鹽室23e-1依序串聯地連通。被處理水由脫鹽室23a流入。在EDI裝置101與EDI裝置105之間，在濃縮室未串聯地連通之情形下分別供給供給水。供給水分別供給至EDI裝置101之電極室(陰極室、陽極室)及EDI裝置105之電極室(陰極室、陽極室)中。
接著，說明在水處理裝置205之脫鹽室23a、小脫鹽室23e-2及23e-1中進行之水處理。
在EDI裝置101及105中，在通入供給水至陽極室21、濃縮室22與24及陰極室25並施加直流電壓於陽極11與陰極12之間的狀態下，由EDI裝置101之脫鹽室23a通入被處理水。
在EDI裝置101之小脫鹽室23a中，推定進行與使用第一實施形態之填充於脫鹽室23b之入口側23b1區域的陰離子交換體AER進行之處理同樣的處理。由脫鹽室23a流出之被處理水流入EDI裝置105之小脫鹽室23e-2。
在小脫鹽室23e-2中，推定進行與使用第一實施形態之填充於脫鹽室23c之入口側23c1區域的陽離子交換體CER進行之處理同樣的處理。由小脫鹽室23e-2流出之被處理水流入小脫鹽室23e-1。在小脫鹽室23e-1中，推定進行與使用第一實施形態之填充於脫鹽室23c之出口側23c2區域的陰離子交換體AER進行之處理同樣的處理。
因此，與第一實施形態同樣地，填充於小脫鹽室23e-1之陰離子交換體AER的硼(陰離子)吸附效率提高。因此，可使由小脫鹽室23e-1流出之處理水中的硼低濃度化。
<第六實施形態>
圖12係顯示本發明第六實施形態之水處理裝置206的圖。
水處理裝置206具有EDI裝置106及EDI裝置101。EDI裝置106之小脫鹽室23f-1、EDI裝置106之小脫鹽室23f-2、及EDI裝置101之脫鹽室23a依序串聯地連通。 被處理水由小脫鹽室23f-1流入。在EDI裝置106與EDI裝置101之間，在濃縮室未串聯地連通之情形下分別供給供給水。供給水分別供給至EDI裝置106之電極室(陰極室、陽極室)及EDI裝置101之電極室(陰極室、陽極室)中。
接著，說明在水處理裝置206之小脫鹽室23f-1、23f-2及脫鹽室23a中進行之水處理。
在EDI裝置106及101中，在通入供給水至陽極室21、濃縮室22與24及陰極室25並施加直流電壓於陽極11與陰極12之間的狀態下，由EDI裝置106之小脫鹽室23f-1通入被處理水。
在EDI裝置106之小脫鹽室23f-1中，推定進行與使用第一實施形態之填充於脫鹽室23b之入口側23b1區域的陰離子交換體AER進行之處理同樣的處理。由小脫鹽室23f-1流出之被處理水由小脫鹽室23f-2之入口側23f-21(填充陽離子交換體CER之部分)通入小脫鹽室23f-2。在小脫鹽室23f-2之入口側23f-21填充陽離子交換體CER之的區域中，推定進行與使用第一實施形態之填充於脫鹽室23b之出口側23b2區域的陽離子交換體CER進行之處理同樣的處理。通過小脫鹽室23f-2填充陽離子交換體CER之區域的被處理水通入小脫鹽室23f-2填充陰離子交換體AER的部分。在小脫鹽室23f-2填充陰離子交換體AER的部分中，推定進行與使用第一實施形態之填充於脫鹽室23c之出口側23c2區域的陰離子交換體AER進行之處理同樣的處理。
通過小脫鹽室23f-2填充陰離子交換體AER之區域的被處理水通入EDI裝置101之脫鹽室23a。在脫鹽室23a中，推定進行與使用第一實施形態之填充於脫鹽室23c之出口側23c2區域的陰離子交換體AER進行之處理同樣的處理。
因此，與第一實施形態同樣地，填充於脫鹽室23a之陰離子交換體AER的硼(陰離子)吸附效率提高。因此，可使由脫鹽室23a流出之處理水中的硼低濃度化。
<第七實施形態>
圖13係顯示本發明第七實施形態之水處理裝置207的圖。
水處理裝置207具有2台EDI裝置106。以下，被處理水最初通入之EDI裝置106稱為「第一段EDI裝置106-1」，且被處理水最後通入之EDI裝置106稱為「最終段EDI裝置106-2」。
第一段EDI裝置106-1之小脫鹽室23f-1、第一段EDI裝置106-1之小脫鹽室23f-2、最終段EDI裝置106-2之小脫鹽室23f-1、及最終段EDI裝置106-2之小脫鹽室23f-2依序串聯地連通。被處理水由第一段EDI裝置106-1之小脫鹽室23f-1流入。在第一段EDI裝置106-1與最終段EDI裝置106-2之間，在濃縮室未串聯地連通之情形下分別供給供給水。供給水分別供給至第一段EDI裝置106-1之電極室(陰極室、陽極室)及最終段EDI裝置106-2之電極室(陰極室、陽極室)中。
接著，說明在水處理裝置207之各脫鹽室中進行的水處理。
在第一段EDI裝置106-1及最終段EDI裝置106-2中，在通入供給水至陽極室21、濃縮室22與24及陰極室25並施加直流電壓於陽極11與陰極12之間的狀態下，由第一段EDI裝置106-1之小脫鹽室23f-1通入被處理水。
在第一段EDI裝置106-1中，推定進行與藉由第六實施形態之EDI裝置106(請參照圖12)之處理同樣的處理。由第一段EDI裝置106-1流出之被處理水通入最終 段EDI裝置106-2之小脫鹽室23f-1。在最終段EDI裝置106-2中，推定對由第一段EDI裝置106-1流出之被處理水，進行與藉由第六實施形態之EDI裝置106(請參照圖12)之處理同樣的處理。
因此，填充於最終段EDI裝置106-2之小脫鹽室23f-2的陰離子交換體AER的硼(陰離子)吸附效率提高，可使由最終段EDI裝置106-2之小脫鹽室23f-2流出之處理水中的硼低濃度化。
<第八實施形態>
圖14係顯示本發明第八實施形態之水處理裝置208的圖。
水處理裝置208具有EDI裝置106及EDI裝置105。EDI裝置106之小脫鹽室23f-1、EDI裝置106之小脫鹽室23f-2、EDI裝置105之小脫鹽室23e-2、及EDI裝置105之小脫鹽室23e-1依序串聯地連通。被處理水由小脫鹽室23f-1流入。在EDI裝置106與EDI裝置105之間，在濃縮室未串聯地連通之情形下分別供給供給水。供給水分別供給至EDI裝置106之電極室(陰極室、陽極室)及EDI裝置105之電極室(陰極室、陽極室)中。
接著，說明在水處理裝置208之各脫鹽室中進行之水處理。
在EDI裝置106及105中，在通入供給水至陽極室21、濃縮室22與24及陰極室25並施加直流電壓於陽極11與陰極12之間的狀態下，由EDI裝置106之小脫鹽室23f-1通入被處理水。
在EDI裝置106中，推定進行與藉由第六實施形態之EDI裝置106(請參照圖12)之處理同樣的處理。由EDI裝置106流出之被處理水通入EDI裝置105之小脫 鹽室23e-2。在EDI裝置105中，推定進行與藉由第五實施形態之EDI裝置105(請參照圖11)之處理同樣的處理。
因此，填充於最終段EDI裝置105之小脫鹽室23e-1的陰離子交換體AER的硼(陰離子)吸附效率提高，可使由小脫鹽室23e-1流出之處理水中的硼低濃度化。
在以上說明之各實施形態中，圖示之結構只是一例，且本發明不限於該結構。
例如，在上述各實施形態中可使用使用2台EDI裝置之水處理裝置。但是，若多數之脫鹽室中，陰離子交換體單獨地填充於被處理水最初通入之第一段脫鹽室的最上游部及輸出處理水之最終段脫鹽室的最下游部，且至少一陽離子交換體填充於串聯地連通之多數之脫鹽室的一部份，即第一段脫鹽室之最上游部及最終段脫鹽室之最下游部間的部分，則EDI裝置之數目不限於2台，亦可為3台以上。
此外，在各實施形態中，在陽極與陰極間配置有由[濃縮室(C)｜陰離子交換膜(AEM)｜脫鹽室(D)｜陽離子交換膜(CEM)｜濃縮室(C)]構成之基本結構(單元組)。但是，亦可在電極間並置多數個如此之單元組，且以一端為陽極並以另一端為陰極電性地串聯連接多數個單元組以增大處理能力。
在此情形中，可在鄰接之單元組間共有相鄰的濃縮室。因此，EDI裝置之結構亦可使用[陽極室｜C｜AEM｜D｜CEM｜C｜AEM｜D｜CEM｜C｜AEM｜D｜CEM｜...｜C｜陰極室]之結構。如此串聯構造之EDI裝置中的脫鹽室數亦稱為「脫鹽室單元對數」。
在如此之串聯構造中，最接近陽極室之脫鹽室即使在與陽極室之間未中介獨立之濃縮室，陽極室本身亦可具有作為濃縮室之機能，且最接近陰極室之脫鹽室即使在與陰極室之間未中介獨立之濃縮室，陰極室本身亦可具有作為濃縮室之機能。為減少因施加直流電壓消耗之電力，亦可在濃縮室、陽極室及陰極室中之至少一室中填充離子交換體，以降低EDI裝置之電阻。
在各實施形態中，雖然使用純水作為由陰極室流入陽極室之供給水，但供給至陰極室或陽極室之供給水可不為純水，亦可為例如被處理水。此外，同一EDI裝置內之陰極室與陽極室可未連接，亦可並聯地連接。
在各實施形態中，雖然供給純水至各濃縮室，但亦可供給第二段之EDI裝置輸出的處理水來取代純水。此外，第二段之EDI裝置輸出的處理水亦可供給至第二段之EDI裝置之各濃縮室，且由第二段之EDI裝置的各濃縮室排出的水亦可供給至第一段之EDI裝置的各濃縮室。另外，被處理水亦可供給至第一段之EDI裝置的各濃縮室。
[實施例]
接著，說明本發明之實施例及比較例。
實施例及比較例使用具有2台EDI裝置並串聯地連通各EDI裝置之脫鹽室的水處理裝置。以下，2台之EDI裝置中，被處理水最初通入之EDI裝置稱為「第一段EDI裝置」，且通入由第一段EDI裝置流出之被處理水的EDI裝置(最終段EDI裝置)稱為「第二段EDI裝置」。
<實施例1至8>
實施例1至8之水處理裝置使用圖7至圖14所示之第一至第八實施形態的水處理裝置201至208(請參照表1)。
接著，說明在比較例中使用之EDI裝置301。
圖15係顯示EDI裝置301之圖。EDI裝置301使用在脫鹽室23g中以混床形態填充陰離子交換體A及陰離子交換體K的EDI裝置。
接著，說明比較例1至4之水處理裝置。
圖16至圖19係分別顯示比較例1至4之水處理裝置的圖。
在比較例1中，如圖16所示地使用EDI裝置301作為第一段EDI裝置及第二段EDI裝置。在比較例2中，如圖17所示地使用EDI裝置301作為第一段EDI裝置且使用EDI裝置103作為第二段EDI裝置。在比較例3中，如圖18所示地使用EDI裝置301作為第一段EDI裝置且使用EDI裝置102作為第二段EDI裝置。在比較例4中，如圖19所示地使用EDI裝置101作為第一段EDI裝置且使用EDI裝置301作為第二段EDI裝置。
實施例1至8及比較例1至4中之EDI裝置的規格、通水流量、施加電流、被處理水之水質等的運轉條件如下。
．使用陰離子交換樹脂[商品名：AMBERJET(註冊商標)4002(強鹼性陰離子交換樹脂4002)、Dow Chemical公司製]作為陰離子交換體，且使用陽離子交換樹脂[商品名：AMBERJET(註冊商標)1020(強酸性陽離子交換樹脂1020)、Dow Chemical公司製]作為陽離子交換體。
．在填充陰離子交換樹脂及陽離子交換樹脂之脫鹽室23b、23c、小脫鹽室23f-2、脫鹽室23g中，陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂之體積比例為1：1。
．單元(脫鹽室、濃縮室、陽極室、陰極室)之容積為100mm×100mm×10mm。
．脫鹽室單元對數為1單元對。
．使用2段RO(逆滲透膜)處理水(導電率：3至4μS/cm、硼濃度：90至100μgB/L)，作為通入第一段EDI裝置之被處理水。
．被處理水流量為20L/h。
．在陽極與陰極間流動之電流值為0.4A。
．使用來自另一系統之純水作為供給至濃縮室之供給水。
．供給至濃縮室之供給水流量為5L/h。
．使用來自另一系統之純水作為供給至陽極室之供給水及供給至陰極室之供給水。
．供給至陽極室之供給水流量及供給至陰極室之供給水流量為5L/h。
表1係顯示實施例1至8及比較例1至4中之處理水的硼濃度(單位：ngB/L)測量結果。在表1中示意地顯示各EDI裝置之脫鹽室狀態(陰離子交換樹脂及陽離子交換樹脂等之填充形態)。在表1中，以「A」表示陰離子交換樹脂層，以「K」表示陽離子交換樹脂層，且陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂之混合層顯示為「MB」。
〔表1〕
Figure 105131148-A0305-02-0029-1
由實施例1至8及比較例1至4之處理水的硼濃度可知，只串聯地連通2台EDI裝置之各脫鹽室，無法使硼濃度成為50ngB/L以下。此外，使硼濃度成為50ngB/L以下最好是在例如半導體製程中使用之純水中。
另一方面，如實施例1至8地，在第一段EDI裝置之脫鹽室最上游部的區域單獨地填充陰離子交換樹脂，在第二段(最終段)EDI裝置之脫鹽室最下游部的區域單獨地填充陰離子交換樹脂，且在其間的部分填充陽離子交換樹脂，藉此可使硼濃度成為50ngB/L以下。
由實施例1與實施例2、3之比較、比較例1至3與比較例4之比較可知，在第一段EDI裝置之脫鹽室以單床形態填充陰離子交換樹脂，或，在第二段EDI裝置之脫鹽室以單床形態填充陰離子交換樹脂，藉此可進一步減少處理水之硼濃度。
由實施例2至3與實施例4至5之比較可知，串聯地連通之脫鹽室中的至少一個脫鹽室係具有中間離子交換膜、第一小脫鹽室及第二小脫鹽室的脫鹽室(以下稱為「D2脫鹽室」)，藉此可進一步減少處理水之硼濃度。但是，D2脫鹽室串聯地連接時，通水壓差恐有上升之虞。因此，若如實施例4至6地不增加D2脫鹽室之台數至必要數以上，可使處理水之硼濃度為目標值(例如，50ngB/L)以下，則在通水壓差方面是有利的。
由實施例7與實施例8之比較可知，藉由在最終段(第二段)EDI裝置之最小游部的脫鹽室以單床形態填充陰離子交換樹脂，可進一步減少處理水之硼濃度。
<實施例9至10>
接著，參照圖20說明實施例9至10之水處理裝置。
實施例9係在實施例1中，第二段EDI裝置之脫鹽室中之陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂的體積比為一定(陽離子交換樹脂：陰離子交換樹脂=9：1)的狀態下，變更第一段EDI裝置之脫鹽室中之陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂的體積比(在5%至100%之間變更陰離子交換樹脂之體積比)的例子。
實施例10係在實施例1中，第一段EDI裝置之脫鹽室中之陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂的體積比為一定(陰離子交換樹脂：陽離子交換樹脂=1：9)的狀態下，變更第二段EDI裝置之脫鹽室中之陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂的體積比(在5%至100%之間變更陰離子交換樹脂之體積比)的例子。
圖20係顯示實施例9至10中之處理水的硼濃度測量結果的圖。此外，在圖20中示意地顯示各EDI裝置之脫鹽室的狀態(陰離子交換樹脂及陽離子交換樹脂等之填充狀態)，以「A」或「AER」表示陰離子交換樹脂，並以「K」表示陽離子交換樹脂。
在圖20中，實施例9之測量結果係設第一段EDI裝置之陰離子交換樹脂比例為5%時的處理水的硼濃度為「1」，畫出使陰離子交換樹脂之比例增加時的處理水之硼濃度減少程度作為去除比率。另一方面，實施例10之測量結果係設第二段EDI裝置之陰離子交換樹脂比例為5%時的處理水的硼濃度為「1」，畫出使陰離子交換樹脂之比例增加時的處理水之硼濃度減少程度作為去除比率。實施例9、10在與實施例1至8、比較例1至4同樣之給水負荷條件下實施通水試驗(例如，使用2段RO透過水作為被處理水，通入第一段EDI裝置之脫鹽室的被處理水的硼濃度為90至100μgB/L)。
由實施例9、10可知，陰離子交換樹脂之比例越高，處理水之硼濃度越低。此外，就陰離子交換樹脂之比例而言，比較5%與10%時，確認處理水之硼濃度減少程度在10%時比小於10%時顯著地變大。這意味單獨地填充於第一段脫鹽室最上游部之陰離子交換體體積對第一段脫鹽室體積的比及單獨地填充於最終 段脫鹽室最下游部之陰離子交換體體積對最終段脫鹽室體積的比為10%以上時，處理水之硼濃度的減少程度顯著地變大。
此外，就陰離子交換樹脂之比例為50%以上的情形而言，比較10至小於50%之比例時，確認處理水之硼濃度的減少效果大。這意味單獨地填充於第一段脫鹽室最上游部之陰離子交換體體積對第一段脫鹽室體積的比及單獨地填充於最終段脫鹽室最下游部之陰離子交換體體積對最終段脫鹽室體積的比為50%以上時，處理水之硼濃度的減少程度顯著地變大。
<實施例11至13>
接著，參照圖21與表2說明實施例11至13之水處理裝置。
Figure 105131148-A0305-02-0032-2
實施例11係在實施例1中，關於通入第一段EDI裝置中之脫鹽室的被處理水，在以每公升100微克之程度使二氧化矽與硼之濃度為一定(二氧化矽：98μgSiO2/L、硼：97μgB/L)的狀態下，變更碳酸之濃度(mgCO2/L)的例子。
實施例12係在實施例1中，關於通入第一段EDI裝置中之脫鹽室的被處理水，在使硼與碳酸之濃度為一定(硼：97μgB/L、碳酸：5mgCO2/L)的狀態下，變更二氧化矽之濃度(μgSiO2/L)的例子。
實施例13係在實施例1中，關於通入第一段EDI裝置中之脫鹽室的被處理水，在使二氧化矽與碳酸之濃度為一定(二氧化矽：98μgSiO2/L、碳酸：5mgCO2/L)的狀態下，變更硼之濃度(μgB/L)的例子。
表2係顯示實施例11至13中之處理水的硼濃度測量結果。在圖21中，以「A」表示陰離子交換樹脂，並以「K」表示陽離子交換樹脂。
由實施例11至13可確認，通入第一段EDI裝置之脫鹽室的被處理水中的碳酸濃度為5mgCO2/L以下，二氧化矽濃度為100μgSiO2/L以下且硼濃度為100μgB/L以下時，處理水之硼濃度為50ngB/L以下。
此外，在實施例13中，通入第一段EDI裝置之脫鹽室的被處理水硼濃度為大約200(198)μgB/L時，令陽極與陰極間流動之電流為0.8A進行試驗後，結果無法使處理水之硼濃度為50ngB/L以下。因此，確認只單純地增加電流值無法使處理水之硼濃度為50ngB/L以下。
<實施例14>
接著，參照圖22與表3說明實施例14之水處理裝置。
Figure 105131148-A0305-02-0034-4
實施例14係在實施例8中，關於通入第一段EDI裝置中之小脫鹽室23f-1的被處理水，在使二氧化矽與碳酸之濃度為一定(二氧化矽：101μgSiO2/L、碳酸：5mgCO2/L)的狀態下，變更硼之濃度(μgB/L)的例子。
表3係顯示實施例14中之處理水的硼濃度測量結果。在圖22中，以「A」表示陰離子交換樹脂，並以「K」表示陽離子交換樹脂。
由實施例11至13可知，串聯地連通未藉中間離子交換膜區分之脫鹽室(以下稱為「D1脫鹽室」時，為使處理水之硼濃度為50ngB/L以下，只要使通入第一段EDI裝置中之被處理水的硼濃度為100μgB/L以下即可。
但是，如實施例4至8所示地，可在水處理裝置中藉由增加具有D2脫鹽室之EDI裝置來減少處理水的硼濃度。關於這一點，確認在實施例14中，即使通入第一段EDI裝置之被處理水的硼濃度比在實施例13中之被處理水的硼濃度高大約300(298)μgB/L，亦可使處理水之硼濃度為50ngB/L以下。
在此，說明在串聯地連通之脫鹽室最上游部單獨地填充陰離子交換樹脂的理由。被處理水內之硼可在接觸固體鹼之陰離子交換樹脂時促進成為陰離子的解離，結果，陰離子交換樹脂之吸附去除效率變好。
接著，說明在串聯地連通之脫鹽室最下游部單獨地填充陰離子交換樹脂，並在最上游部與最下游部間至少填充陽離子交換樹脂的理由。相較於不使用陽離子交換樹脂去除陽離子成分而將被處理水通入最下游部之陰離子交換樹脂的情形，使用陽離子交換樹脂去除被處理水內之陽離子成分後，將被處理水通入最下游部之陰離子交換樹脂可減少存在通入最下游部之陰離子交換樹脂的被處理水中的氫氧離子濃度，因此使用陰離子交換樹脂之硼去除效率變好。
此外，實施例7之最終段的第二小脫鹽室中，由於離子交換樹脂形成多床形態(陰離子交換樹脂及陽離子交換樹脂分別填充之形態)，流過第二小脫鹽室之電流產生偏流。該偏流係起因於陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂間之電阻差，且係在陰離子交換樹脂及陽離子交換樹脂中電阻較低者有較多電流流動的現象。相對於此，實施例8之最終段的第二小脫鹽室中以單床形態填充陰離子交換樹脂，因此相較於實施例7不易產生偏流，且硼之去除效率變好。
接著，說明使用D2脫鹽室之優點。如上所述地，在多床形態之脫鹽室中電流會偏流。因此，相較於在1個脫鹽室中以多床形態填充陰離子交換樹脂及陽離子交換樹脂，在D2脫鹽室之2個小脫鹽室中以單床形態分別填充陰離子交換樹脂及陽離子交換樹脂可使電流更有效率地流入陰離子交換樹脂，因此脫鹽效率變好。但是，相較於D1脫鹽室，由於D2脫鹽室之流路長成為大約2倍，所以恐 有通水壓差變高之虞。因此，藉由在可達成在處理水中之目標硼濃度的範圍內減少採用D2脫鹽室之EDI裝置數，可降低通水壓差之上升。
在此，「脫鹽室之最上游部」係指被處理水流入脫鹽室時最初通過之(一定之)部分，而「脫鹽室之最下游部」係指被處理水由脫鹽室流出至外部時最後通過之(一定之)部分。「脫鹽室之最上游部」及「脫鹽室之最下游部」不一定指物理之上下關係，例如，亦包含如被處理水由脫鹽室之上部側面流入，接著由脫鹽室之下部側面流出等的情形。
11‧‧‧陽極
12‧‧‧陰極
21‧‧‧陽極室
22‧‧‧濃縮室
23b、23c‧‧‧脫鹽室
23b1、23c1‧‧‧入口側
23b2、23c2‧‧‧出口側
24‧‧‧濃縮室
25‧‧‧陰極室
31‧‧‧陽離子交換膜
32‧‧‧陰離子交換膜
33‧‧‧陽離子交換膜
34‧‧‧陰離子交換膜
102、103‧‧‧EDI裝置
111‧‧‧逆滲透膜裝置
112‧‧‧脫碳酸膜裝置
201‧‧‧水處理裝置
AER‧‧‧陰離子交換體
CER‧‧‧陽離子交換體

Claims (13)

  1. 一種水處理裝置，具有多數之電氣式去離子水製造裝置，其特徵為：該多數之電氣式去離子水製造裝置中的各電氣式去離子水製造裝置在陽極與陰極之間設有脫鹽室，該脫鹽室係藉由位於該陽極側之陰離子交換膜及位於該陰極側之陽離子交換膜加以區隔並填充有離子交換體，該多數之電氣式去離子水製造裝置中之各個該脫鹽室係串聯地連通，該串聯地連通之多數之脫鹽室通入含有硼之被處理水並流出處理水，在該被處理水最初通入之第一段的該脫鹽室的最上游部、及流出該處理水之最終段的該脫鹽室的最下游部，單獨地填充陰離子交換體，在該多數之脫鹽室的一部分之位於該第一段脫鹽室的最上游部、與該最終段脫鹽室的最下游部兩者間之部分，至少填充陽離子交換體，且「單獨地填充於該第一段脫鹽室之最上游部的陰離子交換體體積」佔「該第一段脫鹽室體積」的比例、及「單獨地填充於該最終段脫鹽室之最下游部的陰離子交換體體積」佔「該最終段脫鹽室體積」的比例為10%以上。
  2. 如申請專利範圍第1項之水處理裝置，其中，在該第一段脫鹽室或該最終段脫鹽室中以單床形態填充陰離子交換體。
  3. 如申請專利範圍第1項之水處理裝置，其中，該多數之脫鹽室中之至少一脫鹽室具有：中間離子交換膜，其位於該陰離子交換膜與該陽離子交換膜之間；第一小脫鹽室，其藉由該陰離子交換膜與該中間離子交換膜區隔；及第二小脫鹽室，其藉由該陽離子交換膜與該中間離子交換膜區隔， 該第一小脫鹽室與該第二小脫鹽室係串聯地連通。
  4. 如申請專利範圍第3項之水處理裝置，其中，該第一段脫鹽室具有該中間離子交換膜、該第一小脫鹽室及該第二小脫鹽室，在該第一段脫鹽室中，該第一小脫鹽室位於該第二小脫鹽室之上游側，且在該第一小脫鹽室以單床形態填充陰離子交換體。
  5. 如申請專利範圍第3項之水處理裝置，其中，該最終段脫鹽室具有該中間離子交換膜、該第一小脫鹽室及該第二小脫鹽室，在該最終段脫鹽室中，該第一小脫鹽室位於該第二小脫鹽室之下游側，且在該第一小脫鹽室以單床形態填充陰離子交換體。
  6. 如申請專利範圍第3項之水處理裝置，其中，設有2個以上之該電氣式去離子水製造裝置，該第一段及該最終段脫鹽室分別具有該中間離子交換膜、該第一小脫鹽室及該第二小脫鹽室，在該第一段及該最終段脫鹽室中，該第一小脫鹽室位於該第二小脫鹽室之上游側，在該第一小脫鹽室以單床形態填充陰離子交換體，在該第二小脫鹽室之最上游部單獨地填充陽離子交換體，且在該第二小脫鹽室之該最上游部以外的部分單獨地填充陰離子交換體。
  7. 如申請專利範圍第3項之水處理裝置，其中，設有2個以上之該電氣式去離子水製造裝置， 該第一段及該最終段脫鹽室分別具有該中間離子交換膜、該第一小脫鹽室及該第二小脫鹽室，在該第一段脫鹽室中，該第一小脫鹽室位於該第二小脫鹽室之上游側，在該第一小脫鹽室以單床形態填充陰離子交換體，在該第二小脫鹽室之最上游部單獨地填充陽離子交換體，且在該第二小脫鹽室之該最上游部以外的部分單獨地填充陰離子交換體，在該最終段脫鹽室中，該第一小脫鹽室位於該第二小脫鹽室之下游側，在該第一小脫鹽室以單床形態填充陰離子交換體，且在該第二小脫鹽室以單床形態填充陽離子交換體。
  8. 如申請專利範圍第1項之水處理裝置，其中，該第一段脫鹽室之上游側設有逆滲透膜裝置。
  9. 如申請專利範圍第1項之水處理裝置，其中，該第一段脫鹽室之上游側設有脫碳酸膜裝置。
  10. 一種水處理方法，其使用水處理裝置，該水處理裝置包含在陽極與陰極間具有脫鹽室之多數之電氣式去離子水製造裝置，該脫鹽室係藉由位於該陽極側之陰離子交換膜、及位於該陰極側之陽離子交換膜加以區隔並填充有離子交換體，該多數之電氣式去離子水製造裝置中之各個該脫鹽室係串聯地連通，且該串聯地連通之多數之脫鹽室通入含有硼之被處理水並流出處理水，而在該被處理水最初通入之第一段的該脫鹽室的最上游部、及流出該處理水之最終段的該脫鹽室的最下游部單獨地填充陰離子交換體，且在該多數之脫鹽室一部分之位於該第一段脫鹽室的最上游部、與該最終段脫鹽室的最下游部間之部分至少填充陽 離子交換體，且「單獨地填充於該第一段脫鹽室之最上游部的陰離子交換體體積」佔「該第一段脫鹽室體積」的比例、及「單獨地填充於該最終段脫鹽室之最下游部的陰離子交換體體積」佔「該最終段脫鹽室體積」的比例為10%以上，該水處理方法係一面在該陽極與該陰極間施加直流電壓，一面將該被處理水通入該串聯地連通之多數之脫鹽室，以處理該被處理水並流出該處理水。
  11. 如申請專利範圍第10項之水處理方法，其中，通入該第一段電氣式去離子水製造裝置之被處理水的二氧化矽濃度係100μgSiO2/L以下。
  12. 如申請專利範圍第10或11項之水處理方法，其中，通入該第一段電氣式去離子水製造裝置之被處理水的硼濃度係100μgB/L以下。
  13. 如申請專利範圍第10或11項之水處理方法，其中，通入該第一段電氣式去離子水製造裝置之被處理水的碳酸濃度係5mgCO2/L以下。
TW105131148A 2015-09-30 2016-09-29 水處理裝置及水處理方法 TWI701218B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015194388 2015-09-30
JP2015-194388 2015-09-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201725181A TW201725181A (zh) 2017-07-16
TWI701218B true TWI701218B (zh) 2020-08-11

Family

ID=58423283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105131148A TWI701218B (zh) 2015-09-30 2016-09-29 水處理裝置及水處理方法

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JP6507258B2 (zh)
KR (1) KR102075598B1 (zh)
CN (1) CN108137354B (zh)
SG (1) SG11201801842PA (zh)
TW (1) TWI701218B (zh)
WO (1) WO2017056792A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7011457B2 (ja) * 2017-12-19 2022-01-26 オルガノ株式会社 純水製造装置の殺菌方法
JP7129965B2 (ja) * 2019-12-25 2022-09-02 野村マイクロ・サイエンス株式会社 純水製造方法、純水製造システム、超純水製造方法及び超純水製造システム
CN113929194B (zh) * 2020-06-29 2023-06-09 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 水处理装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101827792A (zh) * 2007-07-30 2010-09-08 栗田工业株式会社 纯水制造装置及纯水制造方法
JP2012139687A (ja) * 2012-03-23 2012-07-26 Kurita Water Ind Ltd 純水製造装置及び純水製造方法
JP2015083287A (ja) * 2013-10-25 2015-04-30 オルガノ株式会社 電気式脱イオン水製造装置及びその運転方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3568946D1 (en) * 1984-07-09 1989-04-27 Millipore Corp Improved electrodeionization apparatus and method
JPH0472567A (ja) * 1990-07-13 1992-03-06 Canon Inc 免疫的に活性な物質の測定方法および測定装置
JP3385553B2 (ja) * 1999-03-25 2003-03-10 オルガノ株式会社 電気式脱イオン水製造装置及び脱イオン水製造方法
JP3952127B2 (ja) * 1999-11-02 2007-08-01 栗田工業株式会社 電気脱イオン化処理方法
JP3794354B2 (ja) * 2002-07-08 2006-07-05 栗田工業株式会社 電気脱イオン装置
JP2004261643A (ja) * 2003-02-14 2004-09-24 Kurita Water Ind Ltd 電気脱イオン装置及びその運転方法
JP4363587B2 (ja) * 2003-06-09 2009-11-11 オルガノ株式会社 電気式脱イオン水製造装置の運転方法及び電気式脱イオン水製造装置
JP4400218B2 (ja) * 2004-01-09 2010-01-20 栗田工業株式会社 電気式脱イオン装置及び脱イオン方法
JP5719842B2 (ja) * 2010-06-03 2015-05-20 オルガノ株式会社 電気式脱イオン水製造装置
JP2012239965A (ja) * 2011-05-18 2012-12-10 Japan Organo Co Ltd 電気式脱イオン水製造装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101827792A (zh) * 2007-07-30 2010-09-08 栗田工业株式会社 纯水制造装置及纯水制造方法
JP2012139687A (ja) * 2012-03-23 2012-07-26 Kurita Water Ind Ltd 純水製造装置及び純水製造方法
JP2015083287A (ja) * 2013-10-25 2015-04-30 オルガノ株式会社 電気式脱イオン水製造装置及びその運転方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108137354A (zh) 2018-06-08
JP6507258B2 (ja) 2019-04-24
CN108137354B (zh) 2021-05-14
KR102075598B1 (ko) 2020-03-02
KR20180052765A (ko) 2018-05-18
TW201725181A (zh) 2017-07-16
WO2017056792A1 (ja) 2017-04-06
SG11201801842PA (en) 2018-04-27
JPWO2017056792A1 (ja) 2018-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20060027457A1 (en) Apparatus for electrodeionization and method for operating the same
WO2011152226A1 (ja) 電気式脱イオン水製造装置
TWI701218B (zh) 水處理裝置及水處理方法
KR102202285B1 (ko) 전기탈이온장치 및 이를 포함하는 초순수 제조 시스템
JP6105005B2 (ja) 電気式脱イオン水製造装置及び脱イオン水の製造方法
JP4856617B2 (ja) 電気式脱イオン水製造装置及びその運転方法
JP2012239965A (ja) 電気式脱イオン水製造装置
JP2002086152A (ja) 電気脱イオン装置の運転方法、電気脱イオン装置及び電気脱イオンシステム
JP5114307B2 (ja) 電気式脱イオン水製造装置
WO2012108310A1 (ja) 電気式脱イオン水製造装置
JP2020078772A (ja) 電気脱イオン装置及びこれを用いた脱イオン水の製造方法
JP5379025B2 (ja) 電気式脱イオン水製造装置
WO2011152227A1 (ja) 電気式脱イオン水製造装置
JP5806038B2 (ja) 電気式脱イオン水製造装置
JP6807250B2 (ja) 水処理装置
JP5940387B2 (ja) 電気式脱イオン水製造装置および脱イオン水製造方法
JP2018199136A (ja) 純水製造方法
JP6542091B2 (ja) 水処理装置および水処理方法
WO2023233848A1 (ja) 電気式脱イオン水製造装置とその運転方法
JP2019135054A (ja) 水処理装置および水処理方法
WO2022118577A1 (ja) 電気式脱イオン水製造装置および脱イオン水の製造方法
WO2013018818A1 (ja) 電気式脱イオン水製造装置
JP2022089406A (ja) 電気式脱イオン水製造装置および脱イオン水の製造方法
JP2022089407A (ja) 電気式脱イオン水製造装置および脱イオン水の製造方法
JP2023549032A (ja) 弱イオン化種の強化された除去のための電気脱イオン化構成