WO2022074975A1 - 純水製造システムおよび純水製造方法 - Google Patents

純水製造システムおよび純水製造方法 Download PDF

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Abstract

処理水の水質の高純度化を実現するとともに、製造コストの上昇を抑えることができる純水製造システムおよび純水製造方法を提供する。純水製造システム１が、逆浸透膜装置４と、逆浸透膜装置４の後段に配置された電気式脱イオン水製造装置５と、逆浸透膜装置４の処理条件を制御する制御装置８と、を含む。制御装置８は、電気式脱イオン水製造装置５の特定の物質の除去率が閾値以下になり、かつ、電気式脱イオン水製造装置５の処理水の特定の物質の濃度が規定値以下で比抵抗が規定値以上になるように逆浸透膜装置４の処理条件を制御する。

Description

純水製造システムおよび純水製造方法
　本発明は、純水製造システムおよび純水製造方法に関する。
　従来、半導体の洗浄等のために超純水が用いられており、半導体の高性能化に伴い、より高純度の純水や超純水が求められている。純水製造システムは、特許文献１に記載されているように、逆浸透膜装置（ＲＯ装置）および電気式脱イオン水製造装置（ＥＤＩ装置）等により構成されている。
特開平11-244853号公報
　処理水の水質の高純度化が求められる一方で、超純水製造におけるコストダウンが求められている。ＥＤＩ装置において水質の高純度化を達成するためには、ＥＤＩ装置に印加する電流を大きくする必要がある。しかし、ＥＤＩ装置に印加する電流を大きくすると製造コストが高くなる。
　本発明は、処理水の水質の高純度化を実現するとともに、製造コストの上昇を抑えることができる純水製造システムおよび純水製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の純水製造システムは、逆浸透膜装置と、逆浸透膜装置の後段に配置された電気式脱イオン水製造装置と、逆浸透膜装置の処理条件を制御する制御装置と、を含み、制御装置は、電気式脱イオン水製造装置の特定の物質の除去率が閾値以下になり、かつ、電気式脱イオン水製造装置の処理水の特定の物質の濃度が規定値以下で比抵抗が規定値以上になるように逆浸透膜装置の処理条件を制御することを特徴とする。
　本発明によると、処理水の水質の高純度化を実現するとともに、製造コストの上昇を抑えることができる純水製造システムおよび純水製造方法を提供することができる。
本発明の第１の実施形態に係る純水製造システムの概略構成図である。 図１に示す純水製造システムの変形例の概略構成図である。 図１に示す純水製造システムの他の変形例の概略構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る純水製造システムの概略構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る純水製造システムの概略構成図である。 本発明の第４の実施形態に係る純水製造システムの概略構成図である。 本発明の第５の実施形態に係る純水製造システムの概略構成図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
　［第１の実施形態］
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る純水製造システムの概略構成図である。本実施形態の純水製造システム１は、ポンプ３と、逆浸透膜装置（ＲＯ装置）４と、電気式脱イオン水製造装置（ＥＤＩ装置）５とが、被処理水の流れ方向に沿って、この順番に接続されている。被処理水供給配管２１を流れる被処理水は、ポンプ３で昇圧されて、ＲＯ装置４に供給される。ＲＯ装置４に供給された被処理水は逆浸透膜に通水されて濃縮水と透過水とが得られる。ＲＯ装置４の濃縮室には濃縮水配管２２が接続され、透過室には透過水配管２３が接続されている。濃縮水配管２２には濃縮水が流れ、透過水配管２３には透過水が流れる。濃縮水配管２２には、背圧弁７が設けられている。ＲＯ装置４の透過水は、透過水配管２３を介してＥＤＩ装置５に被処理水として供給され、被処理水中のイオン成分やホウ素等が除去される。ポンプ３の前段には薬液注入設備２が設けられている。薬液注入設備２は、薬液タンク及び薬液注入ポンプ２Ａと、薬液注入配管２Ｂとを備えている。薬液注入配管２Ｂはポンプ３の前段で被処理水供給配管２１に接続されている。薬液タンクから薬液注入配管２Ｂを経由して、被処理水供給配管２１を流れる被処理水に薬液が注入される。また、本実施形態の純水製造システム１には、ＲＯ装置４の処理条件を制御する制御装置８と、ＥＤＩ装置５の上流側と下流側の配管から分岐するサンプリングライン２４，２５に接続され、サンプリングライン２４，２５を経由して供給された水の不純物濃度を測定する測定装置６と、が設けられている。各図面において、液体や気体等が流動可能に接続された部分を実線で示し、液体や気体等の流動を伴わず電力や電気信号の伝達が可能な部分を破線で示している。
　本発明の純水製造システム１の主な特徴は、制御装置８の制御動作にある。図１に示す実施形態では、測定装置６が、ＥＤＩ装置５に供給されるＥＤＩ処理前の被処理水のホウ素濃度と、ＥＤＩ装置５から排出されるＥＤＩ処理後の処理水のホウ素濃度とを測定する。そして、測定装置６は、測定したホウ素濃度に基づいて、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率を算出する。制御装置８は、測定装置６が算出したＥＤＩ装置５のホウ素除去率を入力し、入力したホウ素除去率に基づいて、ＲＯ装置４の処理条件、すなわち、図１に示す実施形態では、薬液注入設備２の運転を制御して、ＲＯ装置４に供給される被処理水のｐＨを調節する。なお、本明細書では、ある装置に供給され当該装置による処理が行われる前の液体を被処理水と称し、当該装置において処理が行われて当該装置から排出される処理済みの液体を処理水と称する。ホウ素除去率は、以下の式で求められる。
ホウ素除去率［％］＝（１－処理水中のホウ素濃度／被処理水中のホウ素濃度）×１００
　本実施形態の技術的意義について説明する。純水製造システム１の本来の目的としては、ＥＤＩ装置５から排出されるＥＤＩ処理後の処理水のホウ素濃度を低くしなければならない。一般に、ＥＤＩ装置５に印加する電流を大きくすると、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率が高くなり、ＥＤＩ処理後の処理水のホウ素濃度が低くなる。しかし、ホウ素除去率がある程度上昇すると、それ以上に印加電流を大きくしても、処理能力があまり向上せず、ホウ素除去率があまり上昇しない段階に到達することを、発明者は見出した。すなわち、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率がある閾値に達すると、印加電流をそれ以上大きくしてもホウ素除去率があまり上昇しないため、エネルギー効率が悪くなる。また、供給する電流を大きくするために消費電力が上昇し、コストが高くなるにもかかわらず、ホウ素除去の効果はさほど向上しないため、費用対効果に乏しくなる。すなわち、エネルギー効率および費用対効果が良好な状態でＥＤＩ装置５を作動させてホウ素を除去するためには、ホウ素除去率が閾値以下の範囲でＥＤＩ装置５を作動させることが好ましいことを見出した。そして、この閾値は、９９．７％であることを実験的に見出した。
　このように、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率が閾値（９９．７％）以下の場合に、ＥＤＩ処理のエネルギー効率や費用対効果が優れていることが判明した。ただし、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率が９９．７％以下になるようにＥＤＩ装置５の処理条件を調整すると、ＥＤＩ装置５のホウ素除去の能力が低下する分、ＥＤＩ処理後の処理水のホウ素濃度が高くなる可能性があり、純水製造システム１の本来の目的から逸脱するため好ましくない。そこで、ＥＤＩ装置５を、ホウ素除去率が９９．７％以下の範囲で作動させて高いエネルギー効率および高い費用対効果を実現させつつ、ＥＤＩ処理後の処理水のホウ素濃度を低くすることが望ましい。ＥＤＩ装置５で処理された処理水のホウ素濃度は５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）以下であることが好ましく、比抵抗は１７ＭΩ・ｃｍ以上であることが好ましい。従って、５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）をホウ素濃度の規定値とし、１７ＭΩ・ｃｍを比抵抗の規定値とする。このような観点から、本発明では、ＥＤＩ装置５自体の処理条件ではなく、ＥＤＩ装置５の前段に位置するＲＯ装置４の処理条件、例えばＲＯ装置４の被処理水のｐＨ、回収率、圧力、水温のいずれか１つ以上を制御することによって、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率を閾値（９９．７％）以下とし、かつ、ＥＤＩ装置５の処理水のホウ素濃度が規定値（５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ））以下で比抵抗が規定値（１７ＭΩ・ｃｍ）以上になるように作動させる。なお、ＥＤＩ装置５のホウ素除去の能力を維持するために、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率は９０％以上であることが好ましい。仮にＥＤＩ装置５の処理水のホウ素濃度が５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）より大きくなった場合には、ＥＤＩ装置５に印加する電流を上げて運転する。ただし、その場合、ＥＤＩ装置５の消費電力が閾値（３５０Ｗ・ｈ／ｍ3）を超えない範囲で、ＥＤＩ装置５に印加する電流を上げる。
　図１に示す実施形態では、制御装置８が、測定装置６で算出されたＥＤＩ装置５のホウ素除去率が９９．７％を超えたことを検知した場合に、ＲＯ装置４の被処理水のｐＨを調整して、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率を９９．７％以下にし、かつＥＤＩ装置５の処理水のホウ素濃度が５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）以下で比抵抗が１７ＭΩ・ｃｍ以上になるようにする。具体的には、制御装置８がＲＯ装置４の前段の薬液注入設備２からの薬液の注入量を制御して、ＲＯ装置４に供給される被処理水にｐＨ調整剤（本実施例ではアルカリ剤）を注入してｐＨを上昇させる。これにより、ＲＯ装置４でのホウ素除去性能（ホウ素除去率）が向上するため、ＥＤＩ装置５の印加電流が一定であるとＥＤＩ装置５の処理水のホウ素濃度が低下する。そこで、印加電流が一定である場合のＥＤＩ装置５の処理水のホウ素濃度の低下度合いに応じて、ＥＤＩ装置５に印加する電流を下げて、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率を下げて運転することが可能になる。ＥＤＩ装置５に印加する電流の調整は、制御装置８が行ってもよい。その場合は、例えば、制御装置８が、低下したＥＤＩ装置５の処理水のホウ素濃度と、ホウ素濃度の規定値との差分をとって、電流値を算出する。
　ＥＤＩ装置５のホウ素除去率が９９．７％以下になるように、薬液注入設備２からの薬液の注入量を制御することで、エネルギー効率および費用対効果が良好な状態でＥＤＩ装置５を作動させることができる。しかも、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率が、例えば９９．５％以上、９９．７％以下になるように、薬液注入設備２からの薬液の注入量を制御することで、ＲＯ装置４とＥＤＩ装置５とを含む純水製造システム１全体のホウ素除去率を高く維持することができる。過剰なｐＨ調整剤の注入は、ＥＤＩ処理水の比抵抗低下や造水コスト増加につながるため、ｐＨは９．２～１０．０の範囲で調整されることが好ましい。なお、ＲＯ装置４に供給される被処理水にｐＨ調整剤を注入してｐＨを上昇させても、ＲＯ装置４の他の処理条件（回収率、温度、圧力）が変化することはない。
　本発明の純水製造システムに含まれるＲＯ装置４は、詳細には図示していないが、１本以上のＲＯ膜エレメントが充てんされた圧力容器(ベッセル)を、単数、または複数組み合わせて使用するものである。圧力容器を複数組み合わせる場合の構成に制限はなく、複数の圧力容器を直列または並列に複数段組み合わせて構成されたものを用いてもよい。使用するＲＯ膜エレメントの種類は、使用用途や、被処理水質や、求められる処理水質や、回収率等に応じて、制限なく選択することができる。具体的には極超低圧型、超低圧型、低圧型、中圧型、高圧型のいずれのＲＯ膜エレメントを用いてもよい。
　なお、ＥＤＩ装置５は、イオン交換樹脂の再生を別途に行うことなく脱イオン水を製造できる装置である。具体的には、ＥＤＩ装置５は、カチオン（陽イオン）のみを透過させるカチオン交換膜とアニオン（陰イオン）のみを透過させるアニオン交換膜との間にイオン交換樹脂などからなるイオン交換体（アニオン交換体及び／またはカチオン交換体）を充填して脱塩室を構成し、カチオン交換膜及びアニオン交換膜の外側に濃縮室を配置し、脱塩室とその両側の濃縮室とからなるものを基本構成としてこれを陽極と陰極との間に配置したものである。このＥＤＩ装置５は、陽極と陰極との間に電流を印加しつつ、脱塩室に被処理水を通水することによって運転されるものである。ただし、本発明においては、ＥＤＩ装置５の具体的な構造については特に制限せず、どのようなものを用いてもよい。
　図２に示す本実施形態の変形例では、制御装置８が、測定装置６で算出されたＥＤＩ装置５のホウ素除去率が９９．７％を超えたことを検知した場合に、ＲＯ装置４の回収率を調整して、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率を９９．７％以下にし、かつＥＤＩ装置５の処理水のホウ素濃度が５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）以下で比抵抗が１７ＭΩ・ｃｍ以上になるようにする。具体的には、ＲＯ装置４の前段に接続されたポンプ３のインバータ値と、ＲＯ装置４に接続された背圧弁７とを調節して、ＲＯ装置４の回収率を高くする。例えば、ポンプ３のインバータ値を上げて背圧弁７を絞る、または、ポンプ３のインバータ値を変更させずに背圧弁７を絞る、またはポンプ３のインバータ値を上げて背圧弁７の開度は変更しないという方法で、ＲＯ装置４の回収率を高くする。ＲＯ装置４の回収率とは、ＲＯ装置４に供給される被処理水（原水）の量に対する、ＲＯ装置４を透過する処理水（透過水）の量の比である。この回収率を任意の幅で段階的に高くすることにより、ＲＯ装置４の処理水（透過水）中のイオン濃度が上昇し、それによってＥＤＩ装置５のホウ素除去率が下がる。また、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率が低くなった結果、ＥＤＩ装置５の処理水のホウ素濃度が５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）より大きくなってしまったり、比抵抗が１７ＭΩ・ｃｍより小さくなってしまう場合には、逆にＲＯ装置４の回収率を低くして、ＲＯ装置４の処理水中のイオン濃度を下げることで、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率が９９．７％以下の状態で、処理水のホウ素濃度５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）以下、比抵抗１７ＭΩ・ｃｍ以上を維持することが可能になる。
　ＥＤＩ装置５のホウ素除去率が９９．７％以下になるように、ポンプ３のインバータ値と背圧弁７とを調節することで、エネルギー効率および費用対効果が良好な状態でＥＤＩ装置５を作動させることができる。しかも、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率が、例えば９９．５％以上、９９．７％以下になるように、ポンプ３のインバータ値と背圧弁７を制御することで、ＲＯ装置４とＥＤＩ装置５とを含む純水製造システム１全体のホウ素除去率を高く維持することができる。なお、図２に示す純水製造システム１では、図１に示されているような薬液注入設備２は備えていなくてもよい。
　図２に示す本実施形態の変形例と同様な構成において、制御装置８が、測定装置６で算出されたＥＤＩ装置５のホウ素除去率が９９．７％を超えたことを検知した場合に、ＲＯ装置４にかかる圧力を調整して、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率を９９．７％以下にし、かつＥＤＩ装置５の処理水のホウ素濃度が５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）以下で比抵抗が１７ＭΩ・ｃｍ以上になるようにすることもできる。この実施例では、ＲＯ装置４の前段に接続されたポンプ３のインバータ値と、ＲＯ装置４に接続された背圧弁７とを調節して、ＲＯ装置４にかかる圧力を低くする。ＲＯ装置４にかかる圧力が低くなることにより、ＲＯ装置４の処理水中のイオン濃度が上昇し、それによってＥＤＩ装置５のホウ素除去率が低くなる。また、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率が低くなった結果、処理水のホウ素濃度が５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）より大きくなってしまったり、比抵抗が１７ＭΩ・ｃｍより小さくなってしまう場合には、逆にＲＯ装置４にかかる圧力を高くして、ＲＯ装置４の処理水中のイオン濃度を下げることで、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率が９９．７％以下の状態で、処理水のホウ素濃度５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）以下、比抵抗１７ＭΩ・ｃｍ以上を維持することが可能になる。
　ＥＤＩ装置５のホウ素除去率が９９．７％以下になるように、ポンプ３のインバータ値と背圧弁７とを調節することで、エネルギー効率および費用対効果が良好な状態でＥＤＩ装置５を作動させることができる。しかも、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率が、例えば９９．５％以上、９９．７％以下になるように、ポンプ３のインバータ値と背圧弁７を制御することで、ＲＯ装置４とＥＤＩ装置５とを含む純水製造システム１全体のホウ素除去率を高く維持することができる。
　図３に示す本実施形態の変形例では、制御装置８が、測定装置６で算出されたＥＤＩ装置５のホウ素除去率が９９．７％を超えたことを検知した場合に、ＲＯ装置４に供給される被処理水の水温を調整して、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率を９９．７％以下にし、かつＥＤＩ装置５の処理水のホウ素濃度が５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）以下で比抵抗が１７ＭΩ・ｃｍ以上になるようにする。具体的には、純水製造システム１のポンプ３の前段に熱交換器９が接続され、熱交換器９に、熱源または冷却源の流入量を調節する弁１０が接続されている。この純水製造システム１において、制御装置８が、測定装置６で算出されたＥＤＩ装置５のホウ素除去率が９９．７％を超えたことを検知した場合に、制御装置８が、ＲＯ装置４の前段の熱交換器９に接続された弁１０を調節して、熱交換器９に流入する熱源または冷却源の流入量を制御し、被処理水の水温を上昇させる。被処理水の水温が高くなることにより、ＲＯ装置４の処理水中のイオン濃度が上昇し、それによってＥＤＩ装置５のホウ素除去率が低くなる。また、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率が低くなった結果、処理水のホウ素濃度が５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）より大きくなってしまったり、比抵抗が１７ＭΩ・ｃｍより小さくなってしまう場合には、逆に被処理水の水温を低下させ、ＲＯ装置４の処理水中のイオン濃度を下げることで、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率が９９．７％以下の状態で、処理水のホウ素濃度５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）以下、比抵抗１７ＭΩ・ｃｍ以上を維持することが可能になる。
　ＥＤＩ装置５のホウ素除去率が９９．７％以下になるように、熱交換器９に接続された弁１０を調節することで、エネルギー効率および費用対効果が良好な状態でＥＤＩ装置５を作動させることができる。しかも、ＲＯ装置４とＥＤＩ装置５とを含む純水製造システム１全体のホウ素除去率を高く維持することができる。図３に示す純水製造システム１では、図１に示されているような薬液注入設備２は備えていなくてもよい。
　本実施形態のうち、図１に示す実施形態の具体的な実施例と比較例の実験結果を表１に示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示す実施例１～４の実験結果によると、ＲＯ装置４に供給する被処理水のｐＨを高くして（ｐＨ＝９．２～１０．０）、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率を９９．７％以下にすることで、ＥＤＩ装置５の消費電力を低く抑えつつ（消費電力＝１５５Ｗ・ｈ／ｍ3～１９３Ｗ・ｈ／ｍ3）、純水製造システム１全体のホウ素除去率を高く維持できる（ホウ素除去率＝９９．８％～９９．９％）。それにより、ＥＤＩ装置５の処理水のホウ素濃度を低くすることができる（ホウ素濃度＝２０ｐｐｔ～４５ｐｐｔ）。なお、表中に記載されているＲＯ装置４の被処理水および処理水のＮａ濃度およびホウ素濃度の単位はμｇ／Ｌ（ｐｐｂ）である。ＥＤＩ装置５の処理水のホウ素濃度の単位はｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）である。ＥＤＩ装置５の消費電力は処理流量あたりの消費電力であって、以下の式に基づいて算出した数値（単位はＷ・ｈ／ｍ3）で示している。
ＥＤＩ装置の処理流量あたりの消費電力＝（電圧×電流）÷処理流量
　表１に示されている比較例１～２の実験結果によると、ＲＯ装置４に供給する被処理水のｐＨをＥＤＩ装置５のホウ素除去率と無関係に設定し、ＥＤＩ装置５の電流設定値を高くして、ホウ素除去率が９９．７％より大きくなった場合（ホウ素除去率＝９９．７６％）に、ＥＤＩ装置５の消費電力が高くなる（消費電力＝３５３Ｗ・ｈ／ｍ3～３９４Ｗ・ｈ／ｍ3）。純水製造システム１全体のホウ素除去率は高いものの（ホウ素除去率＝９９．８％～９９．９％）、ＥＤＩ装置５の消費電力が高いため、エネルギー効率が低く、コスト高になる。また、比較例３は、ナトリウムリークのために比抵抗が低下しており、好ましくない。
　なお、表１に示す実施例１～４および比較例１～３におけるＲＯ装置４の回収率は９０％であって、実施例１～４のＲＯ装置４のホウ素除去率は４５％～７７％である。比較例１～３のＲＯ装置４のホウ素除去率は２８％～８１％である。
　本実施形態のうち、図２に示す実施形態の具体的な実施例と比較例の実験結果を、表２に示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示す実施例５～８の実験結果によると、ＲＯ装置４に供給する被処理水の回収率を高くして（回収率＝６０％～９０％）、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率を９９．７％以下にすることで、ＥＤＩ装置５の消費電力を低く抑えつつ（消費電力＝１６２Ｗ・ｈ／ｍ3～１８３Ｗ・ｈ／ｍ3）、純水製造システム１全体のホウ素除去率を高く維持することができる（ホウ素除去率＝９９．８％～９９．９％）。
　表２に示されている比較例４ではＲＯ装置４の回収率がＥＤＩ装置５のホウ素除去率と無関係に設定され、ＥＤＩ装置５の処理水中のホウ素濃度が高く（ホウ素濃度＝７０ｐｐｔ）、十分な処理水質を満たしていない。すなわち、比較例４の純水製造システムでは、高純度の純水を製造することができない。
　なお、表２に示す実施例５～８および比較例４におけるＲＯ装置４に供給する被処理水のｐＨは９．２であって、実施例５～８のＲＯ装置４のホウ素除去率は４５％～６０％である。比較例４のＲＯ装置４のホウ素除去率は３８％である。
　［第２の実施形態］
　図４は、本発明の第２の実施形態に係る純水製造システム１の概略構成図である。本実施形態の純水製造システム１は、複数のＲＯ装置４Ａ，４Ｂを有している。複数のＲＯ装置４Ａ，４Ｂは直列に接続され、前段のＲＯ装置４Ａの処理水が、後段のＲＯ装置４Ｂで再度処理される構成である。ＲＯ装置の数は２つに限定されず、３つ以上であってもよい。本実施形態の制御装置８は、第１の実施形態と同様にＥＤＩ装置５のホウ素除去率を９９．７％以下にし、かつＥＤＩ装置５の処理水のホウ素濃度が５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）以下で比抵抗が１７ＭΩ・ｃｍ以上になるようにするための制御（例えば被処理水のｐＨの制御）を、最後段のＲＯ装置（図４に示す構成ではＲＯ装置４Ｂ）を対象として行う。その他の構成は第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、本実施形態において、最後段のＲＯ装置４Ｂの回収率または圧力または水温を制御することによって、ＥＤＩ装置５を、ホウ素除去率が９９．７％以下の範囲で作動させるようにしてもよい。
　［第３の実施形態］
　図５は、本発明の第３の実施形態に係る純水製造システム１の概略構成図である。本実施形態の純水製造システム１は、ＲＯ装置の前段に脱気装置（脱炭酸装置）１１が設けられている。この構成では、図１に示す実施例と同様に、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率を９９．７％以下にし、かつＥＤＩ装置５の処理水のホウ素濃度が５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）以下で比抵抗が１７ＭΩ・ｃｍ以上になるようにするためにＲＯ装置の被処理水のｐＨを調整する前に、脱気装置１１によって、被処理水中の溶存ガス、主に二酸化炭素を除去する。それにより、ＲＯ装置の被処理水のｐＨの調整（例えばｐＨを９．２～１０．０にすること）をより精度良く行え、ＲＯ装置のホウ素除去率を正確に制御することができる。なお、図５に示すように、第２の実施形態と同様に複数のＲＯ装置が設けられている場合には、最後段のＲＯ装置（図５に示す構成ではＲＯ装置４Ｂ）の前段に脱気装置１１を配置し、最後段のＲＯ装置（図５に示す構成ではＲＯ装置４Ｂ）の被処理水のｐＨを調整することで、ＥＤＩ装置５のホウ素除去率を９９．７％以下にすればよい。その他の構成は第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、本実施形態において、最後段のＲＯ装置４Ｂの回収率または圧力または水温を制御することによって、ＥＤＩ装置５を、ホウ素除去率が９９．７％以下の範囲で作動させるようにしてもよい。
　［第４の実施形態］
　図６は、本発明の第４の実施形態に係る純水製造システム１の概略構成図である。本実施形態の純水製造システム１は、複数段（図示されている例では２段）のＥＤＩ装置５Ａ，５Ｂを有している。複数のＥＤＩ装置５Ａ，５Ｂは直列に配置され、前段のＥＤＩ装置５Ａの処理水が、後段のＥＤＩ装置５Ｂで再度処理される構成である。ＥＤＩ装置の数は２つに限定されず、３つ以上であってもよい。本実施形態の制御装置８は、複数のＥＤＩ装置５Ａ，５Ｂのそれぞれのホウ素除去率がいずれも閾値（９９．７％）以下になり、かつ最後段のＥＤＩ装置５Ｂの処理水のホウ素濃度が５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）以下で比抵抗が１７ＭΩ・ｃｍ以上になるように、このＥＤＩ装置５Ｂの前段に位置するＲＯ装置４の処理条件（例えば被処理水のｐＨ）の制御を行う。その他の構成は第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、本実施形態において、ＲＯ装置４の回収率または圧力または水温を制御することによって、ＥＤＩ装置５Ａ，５Ｂを、ホウ素除去率が９９．７％以下の範囲で作動させるようにしてもよい。また、複数のＲＯ装置４を有し、各ＥＤＩ装置５Ａ，５Ｂの前段にそれぞれＲＯ装置４が配置されている場合には、個々のＥＤＩ装置５Ａ，５Ｂのそれぞれのホウ素除去率が９９．７％以下になり、かつＥＤＩ装置５Ａ，５Ｂのそれぞれの処理水のホウ素濃度が５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）以下で比抵抗が１７ＭΩ・ｃｍ以上になるように、各ＲＯ装置４の処理条件をそれぞれ個別に制御すればよい。また、ＥＤＩ装置５Ａ，５Ｂの後段にホウ素除去用の樹脂装置（図示せず）を設置して、処理水のホウ素濃度を一層低減することもできる。
　以上説明した第１～４の実施形態では、測定装置６が、ＥＤＩ装置５に供給される被処理水のホウ素濃度と、ＥＤＩ装置５から排出される処理水のホウ素濃度とを測定して、ホウ素除去率を求めている。しかし、ＥＤＩ装置５の被処理水と処理水のホウ素濃度を別途測定して制御装置８に入力し、制御装置８がホウ素除去率を求める構成であってもよい。
　前述した第１～４の実施形態ではホウ素除去率が９９．７％以下の範囲でＥＤＩ装置５を作動させるとともに、良好な処理水質が得られるようにＲＯ装置４の処理条件を制御する。ホウ素濃度が２０μｇ／Ｌ（ｐｐｂ）～２００μｇ／Ｌ（ｐｐｂ）の原水をＲＯ装置４に供給して処理した後にＥＤＩ装置５を透過させて得られた処理水が、ホウ素濃度が５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）以下で比抵抗が１７ＭΩ・ｃｍ以上になるように制御して、高純度な水質のＥＤＩ処理水を低コストで供給できる。ＥＤＩ装置５のホウ素除去率と処理水質の両方を満足するように、ＲＯ装置４の処理水のｐＨと回収率と圧力と水温のうちの１つまたは複数を調整することができる。こうして、ＥＤＩ処理による効率の良いホウ素除去が可能になり、低コストで高品質の純水を製造できる。特に、ＥＤＩ装置５の前段に位置するＲＯ装置４のホウ素除去率が４０％～８０％であると、ＥＤＩ装置５の処理水中のホウ素が十分低減される。
　ＥＤＩ装置５に供給する電流の大きさは、ホウ素除去率が９９．７％以下になる範囲であれば、特に限定されない。ただし、電流値を低下させ過ぎるとＥＤＩ装置５の処理水の水質低下を招くので、ＥＤＩ装置５の処理水の水質低下を生じないように電流値の下限値を決定することが好ましい。
　なお、本発明の純水製造システムによると、ホウ素濃度以外の水質、比抵抗、硬度、炭酸濃度、シリカ濃度等に関しても十分に低減することができる。例えばＲＯ装置４の処理水中のシリカ濃度を０．５μｇ／Ｌ（ｐｐｂ）～２０μｇ／Ｌ（ｐｐｂ）、ＥＤＩ装置５の処理水中のシリカ濃度を５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）以下にすることができる。このように、ＥＤＩ装置５の被処理水に含まれている特定の物質の除去率を基準として、ＲＯ装置４の処理条件を制御すればよい。この特定の物質が、前述したようにホウ素であってもよく、シリカであってもよく、その他の物質であってもよい。
　［第５の実施形態］
　図７は、本発明の第５の実施形態に係る純水製造システム１の概略構成図である。本実施形態の純水製造システム１は、図１に示す構成において、測定装置６の代わりに、電力測定装置１２がＥＤＩ装置５に接続されている。そして、電力測定装置１２が、ＥＤＩ装置５の消費電力が３５０Ｗ・ｈ／ｍ3を超えたことを検知した場合に、制御装置８が、ＥＤＩ装置５の前段に位置するＲＯ装置４の処理条件（例えば被処理水のｐＨ）の制御を行い、前述した図１に示す実施形態と同様にＥＤＩ装置５の消費電力を閾値（例えば３５０Ｗ・ｈ／ｍ3）以下にして、ＥＤＩ装置５の処理水のホウ素濃度が５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）以下で比抵抗が１７ＭΩ・ｃｍ以上になるように調節する。その他の構成は第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、本実施形態において、制御装置８が、ＲＯ装置４の回収率または圧力または水温を制御することによって、ＥＤＩ装置５の消費電力が３５０Ｗ・ｈ／ｍ3以下になるように調節することもできる。本実施形態でも、ＥＤＩ装置５を透過した処理水のホウ素濃度を５０ｎｇ／Ｌ（ｐｐｔ）以下、比抵抗を１７ＭΩ・ｃｍ以上にして、高純度な水質のＥＤＩ処理水を低コストで供給できる。電力測定装置１２を用いる代わりに、ＥＤＩ装置５に接続されている直流電源の表示値を読み込むことで、ＥＤＩ装置５の消費電力が３５０Ｗ・ｈ／ｍ3以下になるように、ＥＤＩ装置５の前段に位置するＲＯ装置４の処理条件（例えば被処理水のｐＨ）の制御を行うようにすることも可能である。
　なお、図２～６に示す構成においても、第５の実施形態と同様に、図示しないが測定装置６の代わりに電力測定装置１２をＥＤＩ装置５に接続するか、あるいはＥＤＩ装置５に接続されている直流電源の表示値を読み込むことで、ＥＤＩ装置５の消費電力が３５０Ｗ・ｈ／ｍ3以下になるように、ＥＤＩ装置５の前段に位置するＲＯ装置４の処理条件（例えば被処理水のｐＨ）の制御を行うようにすることも可能である。
　本発明においてＥＤＩ装置５を消費電力３５０Ｗ・ｈ／ｍ3以下で運転する方法には、ＲＯ装置４の処理条件の制御を行った上で、ＥＤＩ装置５に印加する電流を適切な大きさに調整することも含まれる。
　第３の実施形態と同様に本発明の純水製造システムに脱気装置１１を設ける場合、脱気装置１１の位置や数は任意に設定可能である。脱気装置１１をＲＯ装置４の前段に設置してもよく、さらにＲＯ装置４の後段にも追加の脱気装置１１を設置してもよい。ＲＯ装置４とＥＤＩ装置５との間に単段または複数段の脱気装置１１を設置してもよい。また、ＥＤＩ装置５の前段と後段とにそれぞれ単段または複数段の脱気装置１１を設置してもよい。その他、本発明の純水製造システム１は、図示しないが、紫外線酸化装置や、カートリッジポリッシャー（ＣＰ）や、Ｐｄ触媒担持樹脂（パラジウムや白金などの白金族金属触媒が担持されたイオン交換樹脂）等を含んでいてもよい。また、制御装置８が制御するＲＯ装置４の処理条件（被処理水のｐＨ、回収率、圧力、被処理水の水温のうちの少なくとも１つ）に応じて、図１～７に示す構成のうち必要な部材を追加したり不要な部材を省略したりすることも可能である。
　以上説明した純水製造システム１は、独立したシステムとして用いられてもよいが、超純水製造システムの一部として用いられてもよい。例えば、超純水製造システムの前処理システムと二次純水製造システムとの間に位置する一次純水製造システムとして、本発明の純水製造システムを用いることもできる。
１　　　純水製造システム
２　　　薬液注入設備
３　　　ポンプ
４，４Ａ，４Ｂ　　　逆浸透膜装置（ＲＯ装置）
５，５Ａ，５Ｂ　　　電気式脱イオン水製造装置（ＥＤＩ装置）
６　　　測定装置
７　　　背圧弁
８　　　制御装置
９　　　熱交換器
１０　　弁
１１　　脱気装置（脱炭酸装置）
１２　　電力測定装置
 

Claims (10)

  1. 　逆浸透膜装置と、前記逆浸透膜装置の後段に配置された電気式脱イオン水製造装置と、前記逆浸透膜装置の処理条件を制御する制御装置と、を含み、
    　前記制御装置は、前記電気式脱イオン水製造装置の特定の物質の除去率が閾値以下になり、かつ、前記電気式脱イオン水製造装置の処理水の前記特定の物質の濃度が規定値以下で比抵抗が規定値以上になるように、前記逆浸透膜装置の処理条件を制御することを特徴とする、純水製造システム。
  2. 　前記特定の物質の除去率はホウ素除去率である、請求項１に記載の純水製造システム。
  3. 　前記閾値は９９．７％である、請求項２に記載の純水製造システム。
  4. 　前記逆浸透膜装置のホウ素除去率が４０％以上８０％以下である、請求項２または３に記載の純水製造システム。
  5. 　逆浸透膜装置と、前記逆浸透膜装置の後段に配置された電気式脱イオン水製造装置と、前記逆浸透膜装置の処理条件を制御する制御装置と、を含み、
    　前記制御装置は、前記電気式脱イオン水製造装置の消費電力が閾値以下になり、かつ、前記電気式脱イオン水製造装置の処理水の特定の物質の濃度が規定値以下で比抵抗が規定値以上になるように、前記逆浸透膜装置の処理条件を制御することを特徴とする、純水製造システム。
  6. 　前記閾値は３５０Ｗ・ｈ／ｍ3である、請求項５に記載の純水製造システム。
  7. 　前記制御装置は、前記逆浸透膜装置の被処理水のｐＨ、回収率、圧力、水温のいずれか一つ以上を制御する、請求項１から６のいずれか１項に記載の純水製造システム。
  8. 　複数段の前記逆浸透膜装置を有し、前記制御装置は、最後段の前記逆浸透膜装置の処理条件を制御する、請求項１から７のいずれか１項に記載の純水製造システム。
  9. 　最後段の前記逆浸透膜装置の前段に脱気装置を有する、請求項８に記載の純水製造システム。
  10. 　逆浸透膜装置と、前記逆浸透膜装置の後段に配置された電気式脱イオン水製造装置と、を含む純水製造システムを用い、
    　前記電気式脱イオン水製造装置の特定の物質の除去率が閾値以下になり、かつ、前記電気式脱イオン水製造装置の処理水の前記特定の物質の濃度が規定値以下で比抵抗が規定値以上になるように設定した処理条件で、前記逆浸透膜装置を作動させ、
    　前記逆浸透膜装置を透過した液体を前記電気式脱イオン水製造装置に供給し、前記特定の物質の除去率が閾値以下になり、かつ、前記電気式脱イオン水製造装置の処理水の前記特定の物質の濃度が規定値以下で比抵抗が規定値以上になるように前記電気式脱イオン水製造装置を作動させることを特徴とする、純水製造方法。
     
     
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