TWI739540B - 水處理系統及超純水製造系統與水處理方法 - Google Patents

水處理系統及超純水製造系統與水處理方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供可以簡易之結構提高電子連續式去離子水製造裝置(EDI)之硼去除效率的水處理系統。 水處理系統2包含具有將含硼之被處理水去鹽的去鹽室43及供濃縮水流通之濃縮室42、44的EDI25、將要供應至去鹽室43之被處理水或要供應至濃縮室42、44之濃縮水冷卻的冷卻機構24。或者，水處理系統2包含具有將含硼之被處理水去鹽的去鹽室43、供濃縮水流通之濃縮室42、44、及供電極水流通之電極室41、45的EDI25、調整被處理水或要供應至濃縮室42、44之濃縮水的溫度之冷卻機構24、依據被處理水、EDI25之處理水、濃縮水或電極水之溫度，將冷卻機構24控制成將要供應至去鹽室43之被處理水或要供應至濃縮室42、44之濃縮水的溫度調整成10~23℃之範圍的控制機構27。

Description

水處理系統及超純水製造系統與水處理方法
本申請案係依據2019年10月24日申請之日本申請案亦即日本專利申請案2019-193568，且主張依據該申請案之優先權。此申請案因參照而將其全體納入本申請案。
本發明係有關於水處理系統及超純水製造系統與水處理方法。
以往，在半導體裝置之製造製程或液晶裝置之製造製程，使用高度去除了有機物、離子成分、微粒子、細菌等之純水(含超純水)作為清洗水。特別是有關於在包含半導體裝置之電子零件的清洗製程使用之純水，對其水質之要求逐年提高。其要求之一環係近年要求硼之減低。已知有弱酸成分亦即硼以逆滲透膜裝置(以下稱為RO裝置)或電子連續式去離子水製造裝置(以下稱為EDI)去除之技術(日本專利公報第4045658號)。為高度去除硼，亦有使用硼選擇性離子交換樹脂之情形。
上述方法因需要用以選擇性地去除硼之設備，故導致購置成本之增加。
本發明之目的係提供可以簡易之結構提高EDI之硼去除效率的水處理系統及水處理方法。
根據本發明之一態樣，水處理系統包含電子連續式去離子水製造裝置及冷卻機構，該電子連續式去離子水製造裝置具有將含有硼之被處理水去鹽的去鹽室及供濃縮水流通之濃縮室；該冷卻機構將要供應至去鹽室之被處理水或要供應至濃縮室之濃縮水冷卻。
根據本發明之另一態樣，水處理系統包含電子連續式去離子水製造裝置、冷卻機構及控制機構，該電子連續式去離子水製造裝置具有將含有硼之被處理水去鹽的去鹽室、供濃縮水流通之濃縮室、及供電極水流通之電極室；該冷卻機構調整被處理水或要供應至濃縮室之濃縮水的溫度；該控制機構依據被處理水、電子連續式去離子水製造裝置之處理水、濃縮水或電極水之溫度，將冷卻機構控制成將要供應至去鹽室之被處理水或要供應至濃縮室之濃縮水的溫度調整成10~23℃之範圍。
根據本發明之又另一態樣，水處理方法包含下列步驟：在包含具有將含有硼之被處理水去鹽的去鹽室與供濃縮水流通之濃縮室的電子連續式去離子水製造裝置之水處理系統，以冷卻機構冷卻被處理水或要供應至濃縮室之濃縮水；將業經冷卻之被處理水或濃縮水供應至電子連續式去離子水製造裝置，在去鹽室將被處理水去鹽。
根據本發明，可提供可以簡易之結構提高EDI之硼去除效率的水處理系統及水處理方法。
上述及其他本申請案之目的、特徵及優點藉參照例示了本申請案之附加圖式的以下敘述之詳細說明應可清楚明白。
[用以實施發明之形態]
以下，參照圖式，就本發明之數個實施形態作說明。圖1係本發明第1實施形態之超純水製造系統1的概略結構圖。超純水製造系統1包含從前處理水製造一次純水之一次純水製造裝置(以下稱為水處理系統2)、及位於水處理系統2之後段，將從水處理系統2供應之一次純水進一步處理而製造二次純水(超純水亦即處理水)的二次純水製造裝置(以下稱為子系統3)。以子系統3所製造之二次純水供應至使用點8。前處理水係以過濾器或砂濾裝置(圖中未示)處理了城市用水等之過濾水，貯存於過濾水槽4。貯存於過濾水槽4之過濾水藉過濾水泵5供應至水處理系統2。將以水處理系統2與子系統3處理之水稱為被處理水。以水處理系統2處理之被處理水、具體為供應至電子連續式去離子水製造裝置之被處理水含有硼，特別是硼濃度為10ng/L(ppt)以上時，本發明發揮很大之效果。在以下之說明中，「前段」「後段」係指在被處理水流通之方向的上游側與下游側。在子系統3，「前段」「後段」並非以再循環管路L3為基準，而是以配置裝置之第2管路L2為基準而定義。
在水處理系統2，沿著供被處理水流通之第1管路L1，於被處理水流通之方向從上游側至下游側，依序串聯配置有第1熱交換器21、第1逆滲透膜裝置(以下稱為第1RO裝置22A)、第2逆滲透膜裝置(以下稱為第2RO裝置22B)、第1膜脫氣裝置23、第2熱交換器24(水溫調整機構)、電子連續式去離子水製造裝置(以下稱為EDI25)。雖然第2RO裝置22B亦可省略，但藉將二個RO裝置串聯配置，可降低要供應至去鹽室43之被處理水的導電率。第1膜脫氣裝置23與第2RO裝置22B不論何者配置於上游側皆可。即，第1膜脫氣裝置23亦可設於第1RO裝置22A與第2RO裝置22B之間。此時，第2熱交換器24位於第2RO裝置22B與EDI25之間。第1熱交換器21調整要供應至第1RO裝置22A之被處理水的溫度。水的黏性當溫度低時高，當溫度高時則低。當將溫度低之被處理水供應至第1RO裝置22A時，因高黏性，被處理水不易透過膜，而有不易獲得所期流量之情形。要供應至第1RO裝置22A之被處理水的溫度以第1熱交換器21調整成25℃左右。被處理水之第1RO裝置22A的入口溫度為25℃以上時、或可確保就算使因低水溫而具高黏性的被處理水透過膜，也能夠獲得所期流量之過濾水泵5的壓力時等，亦可省略第1熱交換器21。第1膜脫氣裝置23設於第2RO裝置22B與EDI25之間，而去除被處理水中之溶解氣體。被處理水經過第2熱交換器24而供應至EDI25。因而，對EDI25供應經設於其前段之第1及第2RO裝置22A、22B與第1膜脫氣裝置23處理之被處理水。溶解於被處理水中之碳酸(溶解二氧化碳)少時、或藉以第1RO裝置22A等調整pH而在第1膜脫氣裝置23之前段去除碳酸時，EDI25之負荷減少。在該等情形，可省略第1膜脫氣裝置23，溶解氣體以子系統3之第2膜脫氣裝置34去除。亦可於水處理系統2適宜追加中間槽或泵。
圖2A顯示EDI25之概略結構。EDI25具有收容陽極(圖中未示)之陽極室41、收容陰極(圖中未示)之陰極室45、位於陽極室41與陰極室45之間，可將被處理水去鹽之去鹽室43、位於陽極室41與陰極室45之間，在去鹽室43之陽極側與去鹽室43鄰接的第1濃縮室42、在去鹽室43之陰極側與去鹽室43鄰接的第2濃縮室44。第1濃縮室42隔著第1陽離子交換膜47與陽極室41鄰接，第2濃縮室44隔著第1陰離子交換膜51與陰極室45鄰接。去鹽室43隔著第2陰離子交換膜48與第1濃縮室42鄰接，隔著第2陽離子交換膜50與第2濃縮室44鄰接。去鹽室43於電壓之施加方向分割成第1小去鹽室43A與第2小去鹽室43B，第1小去鹽室43A與第2小去鹽室43B以由陽離子交換膜、陰離子交換膜、雙極膜等構成之中間離子交換膜49分隔。
於EDI25連接有供被處理水流動之被處理水管路L4、供處理水流動之處理水管路L5、供濃縮水流動之濃縮水管路L6、供電極水流動之電極水管路L7。被處理水管路L4連接於第1小去鹽室43A，處理水管路L5連接於第2小去鹽室43B，濃縮水管路L6連接於第1濃縮室42與第2濃縮室44，電極水管路L7連接於陽極室41與陰極室45。此外，被處理水管路L4對應連接第1管路L1中EDI25之上游側的區間、第1小去鹽室43A與第2小去鹽室43B之管路，處理水管路L5對應第1管路L1中EDI25之下游側的區間。
第1小去鹽室43A與第2小去鹽室43B藉由被處理水管路L4串聯連接，被處理水依第1小去鹽室43A、第2小去鹽室43B之順序流通。被處理水在第1小去鹽室43A與第2小去鹽室43B於彼此相反之方向(逆流)流通。雖省略圖示，亦可設二個以上之去鹽室。此時，於各去鹽室之兩側配置濃縮室。即，於陽極室41與陰極室45之間交互配置濃縮室與去鹽室，陽極室41及陰極室45與濃縮室鄰接。亦可省略劃分陽極室41之第1陽離子交換膜47，第1濃縮室42兼作陽極室41。同樣地，亦可省略劃分陰極室45之第1陰離子交換膜51，第2濃縮室44兼作陰極室45。在陽極室41與陰極室45，電極水於與在第1濃縮室42及第2濃縮室44流動之濃縮水相反之方向流通。在圖示之例中，對陽極室41與陰極室45並行供應電極水，亦可將例如離開陰極室45之電極水供應至陽極室41。
於第1小去鹽室43A填充有陰離子交換樹脂AER，在第2小去鹽室43B，於被處理水之流通方向在上游側填充有陽離子交換樹脂CER，在下游側填充有陰離子交換樹脂AER。因而，被處理水依陰離子交換樹脂AER、陽離子交換樹脂CER、陰離子交換樹脂AER之順序流通。此種樹脂之填充方法在有效率地去除被處理水所含之硼方面有效。於第1及第2濃縮室42、44單床填充有陰離子交換樹脂。填充於第1及第2濃縮室42、44之陰離子交換樹脂由於具有導電性，故可抑制陽極、陰極間之電阻的增大。因而，於第1及第2濃縮室42、44亦可單床填充陽離子交換樹脂，也可混床填充陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂作為具有導電性之材料。雖省略圖示，亦可於第1及第2濃縮室42、44填充離子交換纖維取代離子交換樹脂。即，雖然宜於第1及第2濃縮室42、44填充有一些離子交換體，但只要電阻之增大在可容許之範圍，亦可不填充離子交換體。
EDI25之結構不限圖2A所示之結構。舉例而言，亦可如圖2B所示，於第2小去鹽室43B僅填充陽離子交換樹脂。此時，被處理水在第1小去鹽室43A與第2小去鹽室43B宜於相同之方向流通。或者，亦可如圖2C所示，去鹽室43不分割成小去鹽室，而形成為單一之去鹽室。於去鹽室43混床(MB)填充陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂。
接著，就第2熱交換器24(水溫調整機構)，更詳細地說明。第2熱交換器24設於EDI25之前段，正確為第2RO裝置22B與EDI25之間，更正確為第1膜脫氣裝置23與EDI25之間，而將要供應至EDI25之去鹽室43的被處理水之溫度調整成大約10~23℃，較佳為15~23℃之範圍。藉將被處理水之溫度調整成此範圍，可提高EDI25之硼去除效率。關於此，在實施例更詳細地說明。由於被處理水之溫度在第1RO裝置22A之入口調整成25℃左右，故在本實施形態中，被處理水以第2熱交換器24冷卻。第2熱交換器24可使用殼管式、板式等一般之熱交換器。
於第2熱交換器24連接有供冷卻水流通之冷卻配管28，於冷卻配管28設有用以調整冷卻水之流量的閥29。為調整溫度，而設有溫度計26及控制機構27。溫度計26設於第1管路L1的第2熱交換器24與EDI25之間，而測定要供應至EDI25之去鹽室43的被處理水之溫度。控制機構27依據以溫度計26所測定之被處理水的溫度，控制閥29之開度，將要供應至EDI25之去鹽室43的被處理水之溫度調整成10~23℃、較佳為15~23℃之範圍。如此進行，控制機構27可控制第2熱交換器24之作動。控制機構27可以組入至超純水製造系統1之控制用電腦(圖中未示)的軟體實現。熱交換方式不限，亦可為空冷式等其他方式，可使用將被處理水之溫度調整成10~23℃、較佳為15~23℃之範圍的任意熱交換機構。前處理水之溫度為低溫時或過濾水泵5之壓力充裕時，亦有令被處理水之第1RO裝置22A的入口溫度不足25℃之情形。此時，第2熱交換器24亦可加溫被處理水。溫度計26亦可設於被處理水管路L4、處理水管路L5、濃縮水管路L6之入口側或出口側、電極水管路L7之入口側或出口側中任一者。溫度計26按設置之管路，測定被處理水、處理水、濃縮水或電極水之溫度。被處理水與處理水之溫度有相關關係，濃縮水及電極水之溫度亦與被處理水之溫度有相關關係。因而，不論將溫度計26設置於該等管路L4~L7中的哪一個，皆可控制EDI25之被處理水的溫度。一例係在以下所述之實施例4(圖2A所示之結構)中，被處理水之溫度為24.9℃時，處理水之溫度為25.4℃，濃縮水(出口側)之溫度為25.1℃，電極水(出口側)之溫度為26.4℃。
如在實施例所詳細說明，隨著被處理水之溫度的降低，EDI25之硼去除率單調增加。因而，從硼去除率之觀點來看，被處理水之溫度低較佳。另一方面，子系統3之被處理水的溫度需以熱交換器31調整成在使用點為預定範圍。當要供應至子系統3之被處理水的溫度過低時，為了在子系統3加溫被處理水，而耗費多餘之能量。因而，要供應至EDI25之去鹽室43的被處理水之溫度的下限宜為10℃左右。此外，在本實施形態中，在水處理系統2(第2熱交換器24)，需要用以冷卻被處理水之能量(例如用以製造冷水之電能)，通常被處理水在以子系統3之第2管路L2與再循環管路L3構成的循環管路循環之際，因純水泵7之熱輸入等而升溫。因此，以第2熱交換器24冷卻被處理水這點使得第3熱交換器31之負荷降低，設第2熱交換器24這點在超純水製造系統1全體來看，不致導致較大之能量的增加。
如在實施例所詳細說明，藉於第1及第2濃縮室42、44填充離子交換樹脂，不論被處理水之溫度或導電率如何，皆可使陽極、陰極間之電壓大致一定。因而，為了不因冷卻低導電率之被處理水，使EDI25之耗費能量增加，宜於第1及第2濃縮室42、44填充離子交換樹脂。藉如本實施形態般將RO裝置串聯配置二段，被處理水之導電率為大約5μS/cm以下。
第1膜脫氣裝置23設於第2熱交換器24之前段。第1膜脫氣裝置23主要以去除溶解二氧化碳及溶解氧為目的，當被處理水之溫度降低時，有氣體之溶解度增加，脫氣性能降低之可能性。因此，將未以第2熱交換器24冷卻之被處理水供應至第1膜脫氣裝置23。
EDI25連接於貯存一次純水之子槽6。經EDI25處理之水(一次純水)貯存於子槽6，藉純水泵7供應至子系統3。在子系統3，沿著供被處理水流通之第2管路L2，於被處理水流通之方向從上游側至下游側，串聯配置有第3熱交換器31、UV氧化裝置32、精鍊樹脂塔33、第2膜脫氣裝置34、超濾膜裝置35。以子系統3所製造之二次純水供應至使用點8。未在使用點8使用之二次純水藉再循環管路L3，返回至子系統3。再循環管路L3連接於子槽6。
誠如前述，被處理水在以第2管路L2及再循環管路L3構成的循環管路循環之際，因純水泵7之熱輸入等，溫度變動。因此，被處理水以第3熱交換器31調整溫度。接著，被處理水被UV氧化裝置32照射紫外線。以藉紫外線照射而產生之OH自由基，將被處理水中所含之TOC分解成二氧化碳或有機酸。被處理水進一步被送至精鍊樹脂塔33，去除離子成分。精鍊樹脂塔33係離子交換樹脂填充於圓柱體之非再生型離子交換裝置。通過精鍊樹脂塔33之被處理水被送至第2膜脫氣裝置34，去除溶解氧。進一步，以超濾裝置去除被處理水所含之微粒子，而製造二次純水。將如此進行而製造之二次純水送至使用點8。
(第2實施形態) 圖3係本發明第2實施形態之超純水製造系統1的概略結構圖。在此，主要說明與第1實施形態之差異。省略了說明之結構與第1實施形態相同。在本實施形態中，二台EDI串聯配置，相對於第1實施形態，追加了前段之EDI。後段之EDI可與第1實施形態之EDI25相同，亦可不同。在以下之說明中，將前段之EDI稱為第1EDI25A，將設於第1EDI25A之後段的EDI稱為第2EDI25B。第2EDI25B之被處理水為第1EDI25A之處理水。藉將二台EDI串聯配置，可更改善一次純水之水質。第1EDI25A之處理水的導電率為0.055~0.10μS/cm(比電阻為10.0~18.2MΩ•cm左右)，硼濃度減低至10~100ng/L左右。第2熱交換器24位於第1EDI25A與第2EDI25B之間。藉於後段設置熱交換器，可減低要處理之流量，而可使熱交換器小型化。此外，誠如後述，假定二氧化矽當水溫降低時，去除率降低。在EDI，由於二氧化矽之去除率高於硼，故於以前段之第1EDI25A去除某程度之二氧化矽後，宜降低水溫。
(第3實施形態) 圖4係本發明第3實施形態之超純水製造系統1的概略結構圖。在此，主要說明與第1實施形態之差異。省略了說明之結構與第1實施形態相同。在本實施形態，第2熱交換器24設於第1RO裝置22A與第2RO裝置22B之間。如前述，第1膜脫氣裝置23由於藉處理未冷卻之被處理水而提高脫氣效率，故設於第1RO裝置22A與第2熱交換器24之間。
RO裝置之硼去除率於被處理水低溫時提高。另一方面，在RO裝置之一次側(入口側)離子被濃縮。因此，當將低溫之被處理水供應至RO裝置時，在RO裝置之一次側各離子物種之溶解度降低，有離子析出之可能性。特別是在離子濃度高之第1RO裝置22A的一次側此傾向高。相對於此，由於在第2RO裝置22B之一次側離子成分的濃度降低，故離子析出之可能性小。藉將相對高溫之被處理水供應至第1RO裝置22A，可抑制離子之析出的可能性，藉將相對低溫之被處理水供應至第2RO裝置22B，可提高硼去除率。
(變形例) 第2熱交換器24設於被處理水管路L4之濃縮水管路L6及電極水管路L7之分岔部的下游測，可設於此以外之位置。如圖5A所示，第2熱交換器24可設於被處理水管路L4之上述分岔部的上游測(圖中A部)、或濃縮水管路L6(圖中B部)。為利用EDI之處理水作為濃縮水及電極水的結構時，如圖5B所示，第2熱交換器24除了設於被處理水管路L4外，亦可設於濃縮水管路L6(圖中A部)。如該等之例般，於濃縮水管路L6設第2熱交換器24時，濃縮水之溫度降低。藉此，不易產生從濃縮室42、44往去鹽室43之濃度擴散，硼去除效率提高。要供應至濃縮室42、44之濃縮水的溫度與被處理水同樣地，調整成大約10~23℃、較佳為15~23℃之範圍。如圖5C所示，第2熱交換器24亦可設於過濾水槽4之上游的前處理水供應管路L8(圖中A部)。或者，亦可於過濾水槽4連接設有第2熱交換器24(圖中B部)之循環管路L9，而直接冷卻貯存於過濾水槽4之過濾水(前處理水)。此外，在圖5，將濃縮室42、44與電極室41、45分別以一個房間顯示。
(實施例) 使用圖2A所示之EDI25(以下僅稱為EDI)，進行了數個試驗。於表1顯示各試驗之概要。
[表1]
  實施例1 實施例2 實施例3-1 實施例3-2 實施例4 實施例5
被處理水 規格 二段RO滲透水 二段RO滲透水 二段RO滲透水
二段RO滲透水+添加NaCl
硼濃度 (μg/L) 20~100 5~20 10~20
二氧化矽濃度 (μg/L)   5~20 50~100
導電率 (μS/cm) 0.3~0.4 0.4*1 1.0~1.5 3.0~5.0
3.6*2
EDI結構 去鹽室結構 圖2(c) 圖2(a) 圖2(b)
各室尺寸 (cm) 10×10×1 15×28×1
去鹽室數 1 5
EDI 填充樹脂 去鹽室 MB 第1小去鹽室：AER 第2小去鹽室：CER/AER 第1小去鹽室：AER 第2小去鹽室：CER
濃縮室 AER 無 AER 無 AER
陽極室 CER
陰極室 AER
運轉條件 處理水流量 (L/h) 10 500 750
濃縮水流量 (L/h) 5 50 75
電極水流量 (L/h) 5 18 18
電流 (A) 0.1 5 2.5
電流密度 (A/dm2 ) 0.1 1.2 0.6
MB：陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂之混床、AER：陰離子交換樹脂之單床、CER：陽離子交換樹脂之單床 *1被處理水為二段RO滲透水時 *2被處理水為二段RO滲透水+添加NaCl時
在實施例1中，改變了要供應至EDI之被處理水的溫度而求出EDI之硼去除率。於圖6顯示結果。硼去除率隨著水溫之降低而上升。特別是在23℃硼去除率急遽上升，在水溫為23℃以下，獲得了85%以上之硼去除率。根據圖6所示之近似直線，水溫為22℃時之硼去除率為88.5%，水溫為21℃時之硼去除率為89.4%。又，水溫為30℃時之硼去除率為72.8%，水溫為29℃時之硼去除率為73.9%。從此可知，藉使水溫降低1℃，硼去除率約上升1%。是故，以將要供應至EDI之被處理水冷卻成冷卻後之水溫比冷卻前之水溫降低1℃以上為較佳。如在上述變形例所說明般，冷卻要供應至第1及第2濃縮室42、44之濃縮水時，亦是藉將供應至第1及第2濃縮室42、44之濃縮水冷卻成水溫降低1℃以上，而獲得同樣之效果。
接著，求出對第1及第2濃縮室42、44(以下僅稱為濃縮室)之離子交換樹脂的填充之有無與陽極、陰極間之電壓的關係。於圖7顯示結果。實施例2除了未於濃縮室填充陰離子交換樹脂外，與實施例1相同。在實施例2，當要供應至EDI之被處理水的溫度降低時，電壓上升。亦即，當為提高硼去除效率，而降低要供應至EDI之被處理水的溫度時，能量耗費增加。相對於此，在實施例1，不論要供應至EDI之被處理水的溫度如何，電壓皆一定。即使為提高硼去除效率而降低要供應至EDI之被處理水的溫度，亦不會導致能量耗費之增加。電壓之大小亦是實施例1較低，實施例1比起實施例2，能量耗費較少。因而，從能量效率之觀點來看，於濃縮室填充離子交換樹脂較有利。
接著，求出被處理水之導電率、對濃縮室之離子交換樹脂的填充之有無與陽極、陰極間之電壓的關係。於圖8A、圖8B顯示結果。實施例3由實施例3-1與實施例3-2構成，在實施例3-1，與實施例1同樣地於濃縮室填充有陰離子交換樹脂，在實施例3-2，與實施例2同樣地未於濃縮室填充離子交換樹脂。在實施例3-1、3-2，被處理水使用了二段RO滲透水(導電率低)、於二段RO滲透水添加有NaCl之物(導電率高)。在實施例3-1(圖8A)，不管被處理水之導電率及要供應至EDI之被處理水的溫度如何，電壓皆抑制為低。雖然實施例3-2(圖8B)獲得了大約與實施例2相同之結果，但可看出導電率低之被處理水電壓比導電率高之被處理水增加的傾向。亦即，為了以高能量效率製造硼含有率低之超純水，於濃縮室填充離子交換樹脂較有利。
在實施例1~3，於單一去鹽室43混床填充有樹脂，為了確認其他的去鹽室43之結構及其他的樹脂填充方法亦可獲得相同之效果，而進行了實施例4、5。實施例4之去鹽室43的結構與樹脂填充方法如圖2A所示。去鹽室43區分成二個小去鹽室，於其中一者填充有陰離子交換樹脂，於另一者填充有陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂。實施例5之去鹽室43的結構與樹脂之填充方法如圖2B所示。去鹽室43區分成二個小去鹽室，於其中一者填充有陰離子交換樹脂，於另一者填充有陽離子交換樹脂。與實施例1同樣地，改變了要供應至EDI之被處理水的溫度而求出EDI之硼去除率。於圖9顯示實施例4之結果，於圖10顯示實施例5之結果。硼去除率隨著水溫之降低而上升，而獲得了與實施例1同樣之結果。在實施例4，水溫為19.7℃時之硼去除率為99.7%。從此點，要供應至EDI之去鹽室的被處理水之溫度以調整成大約10~19.7℃、較佳為15~19.7℃之範圍為更理想。在實施例5，亦一併求出二氧化矽去除率。二氧化矽去除率隨著水溫之降低而降低，顯示與硼去除率相反之傾向。為抑制二氧化矽之影響，被處理水所含之二氧化矽濃度為低較佳，宜為例如100μg/L(ppb)以下。
詳細地顯示、說明了本發明之數個較佳的實施形態，應理解在不脫離附加之請求項的旨趣或範圍下，可進行各種變更及修正。
1:超純水製造系統 2:水處理系統 3:子系統 4:過濾水槽 5:過濾水泵 6:子槽 7:純水泵 8:使用點 21:第1熱交換器 22A:第1RO裝置(第1逆滲透膜裝置) 22B:第2RO裝置(第2逆滲透膜裝置) 23:第1膜脫氣裝置 24:熱交換機構(第2熱交換器) 25:EDI(電子連續式去離子水製造裝置) 25A:第1EDI(第1電子連續式去離子水製造裝置) 25B:第2EDI(第2電子連續式去離子水製造裝置) 26:溫度計 27:控制機構 28:冷卻配管 29:閥 31:第3熱交換器 32:UV氧化裝置 33:精鍊樹脂塔 34:第2膜脫氣裝置 35:超濾膜裝置 41:陽極室(電極室) 42:第1濃縮室 43:去鹽室 43A:第1小去鹽室 43B:第2小去鹽室 44:第2濃縮室 45:陰極室(電極室) 47:第1陽離子交換膜 48:第2陰離子交換膜 49:中間離子交換膜 50:第2陽離子交換膜 51:第1陰離子交換膜 AER:陰離子交換樹脂 CER:陽離子交換樹脂 L1:第1管路 L2:第2管路 L3:再循環管路 L4:被處理水管路 L5:處理水管路 L6:濃縮水管路 L7:電極水管路 L8:前處理水供應管路 L9:循環管路
圖1係本發明第1實施形態之超純水製造系統的概略結構圖。 圖2A係顯示EDI之概略結構的圖。 圖2B係顯示圖2A之EDI的變形例之概略結構的圖。 圖2C係顯示圖2A之EDI的變形例之概略結構的圖。 圖3係本發明第2實施形態之超純水製造系統的概略結構圖。 圖4係本發明第3實施形態之超純水製造系統的概略結構圖。 圖5A係顯示第2熱交換器之其他設置場所的圖。 圖5B係顯示第2熱交換器之其他設置場所的圖。 圖5C係顯示第2熱交換器之其他設置場所的圖。 圖6係顯示實施例1之水溫與硼去除率的關係之散佈圖。 圖7係顯示實施例2之水溫與EDI的電壓之關係的散佈圖。 圖8A係顯示實施例3-1之水溫與EDI的電壓之關係的散佈圖。 圖8B係顯示實施例3-2之水溫與EDI的電壓之關係的散佈圖。 圖9係顯示實施例4之水溫與硼去除率的關係之散佈圖。 圖10係顯示實施例5之水溫與硼及二氧化矽的去除率之關係的散佈圖。
1:超純水製造系統
2:水處理系統
3:子系統
4:過濾水槽
5:過濾水泵
6:子槽
7:純水泵
8:使用點
21:第1熱交換器
22A:第1RO裝置(第1逆滲透膜裝置)
22B:第2RO裝置(第2逆滲透膜裝置)
23:第1膜脫氣裝置
24:熱交換機構(第2熱交換器)
25:EDI(電子連續式去離子水製造裝置)
26:溫度計
27:控制機構
28:冷卻配管
29:閥
31:第3熱交換器
32:UV氧化裝置
33:精鍊樹脂塔
34:第2膜脫氣裝置
35:超濾膜裝置
L1:第1管路
L2:第2管路
L3:再循環管路

Claims (18)

  1. 一種水處理系統，包含：電子連續式去離子水製造裝置，具有將含有硼之被處理水去鹽的去鹽室及供濃縮水流通之濃縮室；冷卻機構，將要供應至該去鹽室之被處理水或要供應至該濃縮室之濃縮水冷卻；及控制機構，其依據該被處理水、該電子連續式去離子水製造裝置之處理水或該濃縮水之溫度，控制該冷卻機構以將要供應至該去鹽室之該被處理水或要供應至該濃縮室之該濃縮水的溫度調整至15~23℃之範圍。
  2. 如請求項1之水處理系統，其中，該冷卻機構將該被處理水或該濃縮水冷卻1℃以上。
  3. 一種水處理系統，包含：電子連續式去離子水製造裝置，其具有將含有硼之被處理水去鹽的去鹽室、供濃縮水流通之濃縮室、及供電極水流通之電極室；冷卻機構，其調整該被處理水或要供應至該濃縮室之該濃縮水的溫度；及控制機構，其依據該被處理水、該電子連續式去離子水製造裝置之處理水、該濃縮水或該電極水之溫度，控制該冷卻機構以將要供應至該去鹽室之該被處理水或要供應至該濃縮室之該濃縮水的溫度調整至15~23℃之範圍。
  4. 如請求項3之水處理系統，包含：被處理水管路，連接於該電子連續式去離子水製造裝置，供該被處理水流動；處理水管路，連接於該電子連續式去離子水製造裝置，供該處理水流動；濃縮水管路，連接於該電子連續式去離子水製造裝置，供該濃縮水流動；電極水管路，連接於該電子連續式去離子水製造裝置，供該電極水流動；溫度計，設於該被處理水管路、該處理水管路、該濃縮水管路及該電極水管路中任一者，而測定該被處理水、該處理水、該濃縮水、或該電極水之溫度。
  5. 如請求項4之水處理系統，其中，該溫度計設於該冷卻機構與該電子連續式去離子水製造裝置之間，用以測定該被處理水之該溫度。
  6. 如請求項1至請求項5中任一項之水處理系統，更包含：逆滲透膜裝置，設於該電子連續式去離子水製造裝置之前段；該冷卻機構位於該逆滲透膜裝置與該電子連續式去離子水製造裝置之間。
  7. 如請求項6之水處理系統，其中，該逆滲透膜裝置係第1逆滲透膜裝置，該水處理系統更包含設於該第1逆滲透膜裝置之後段且為該電子連續式去離子水製造裝置之前段的第2逆滲透膜裝置，該冷卻機構位於該第1逆滲透膜裝置與該第2逆滲透膜裝置之間。
  8. 如請求項6之水處理系統，更包含：膜脫氣裝置，設於該逆滲透膜裝置與該電子連續式去離子水製造裝置之間；該冷卻機構位於該膜脫氣裝置與該電子連續式去離子水製造裝置之間。
  9. 如請求項6之水處理系統，其中，該逆滲透膜裝置係第1逆滲透膜裝置，該水處理系統更包含設於該第1逆滲透膜裝置之後段的第2逆滲透膜裝置、及設於該第2逆滲透膜裝置之後段且為該電子連續式去離子水製造裝置之前段的膜脫氣裝置，該冷卻機構位於該膜脫氣裝置與該電子連續式去離子水製造裝置之間。
  10. 如請求項6之水處理系統，其中，該逆滲透膜裝置係第1逆滲透膜裝置，該水處理系統更包含設於該第1逆滲透膜裝置之後段的膜脫氣裝置、及設於該膜脫氣裝置之後段且為該電子連續式去離子水製造裝置之前段的第2逆滲透膜裝置，該冷卻機構位於該第2逆滲透膜裝置與該電子連續式去離子水製造裝置之間。
  11. 如請求項1至請求項5中任一項之水處理系統，其中，該電子連續式去離子水製造裝置係第2電子連續式去離子水製造裝置，該水處理系統更包含設於該第2電子連續式去離子水製造裝置之前段的第1電子連續式去離子水製造裝置， 該冷卻機構設於該第1電子連續式去離子水製造裝置與該第2電子連續式去離子水製造裝置之間。
  12. 如請求項1至請求項5中任一項之水處理系統，其中，該被處理水所含之硼的濃度為10ng/L以上。
  13. 如請求項1至請求項5中任一項之水處理系統，其中，於該濃縮室填充有離子交換體。
  14. 一種超純水製造系統，包含：如請求項1至請求項13中任一項之水處理系統；子系統，位於該水處理系統之後段，將從該水處理系統所供應之處理水作為被處理水進一步加以處理後供應至使用點；及再循環管路，使未在該使用點使用之處理水返回至該子系統。
  15. 一種水處理方法，包含下列步驟：在具有將含有硼之被處理水去鹽的去鹽室與供濃縮水流通之濃縮室的電子連續式去離子水製造裝置，以冷卻機構冷卻該被處理水或要供應至該濃縮室之該濃縮水；及將業經冷卻之該被處理水或該濃縮水供應至該電子連續式去離子水製造裝置，在該去鹽室將該被處理水去鹽； 依據該被處理水、該電子連續式去離子水製造裝置之處理水或該濃縮水之溫度，將要供應至該去鹽室之該被處理水或要供應至該濃縮室之該濃縮水的溫度調整至15~23℃之範圍。
  16. 一種水處理方法，包含下述步驟：在具有將含有硼之被處理水去鹽的去鹽室、供濃縮水流通之濃縮室、及供電極水流通之電極室的電子連續式去離子水製造裝置，以冷卻機構調整該被處理水或要供應至該濃縮室之該濃縮水；依據該被處理水、該電子連續式去離子水製造裝置之處理水、該濃縮水或該電極水之溫度，將要供應至該去鹽室之該被處理水或要供應至該濃縮室之該濃縮水的溫度調整至15~23℃之範圍。
  17. 如請求項15或請求項16之水處理方法，其中，該被處理水所含之硼的濃度為10ng/L以上。
  18. 如請求項15或請求項16之水處理方法，其中，要供應至該去鹽室之被處理水的導電率為5μS/cm以下。
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