純水の製造方法
【課題】被処理水に酸を添加して脱気処理した後、多段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、ＲＯ膜分離装置の入口水のｐＨ変動を抑え、ＲＯ処理に好適なｐＨ条件を安定に維持することにより、高水質の純水を製造する。
【解決手段】脱気処理２後の水を活性炭３と接触させ、活性炭接触後の水を多段に直列配置したＲＯ膜分離装置４〜６に順次通水する。
【効果】脱気処理水を活性炭処理することでｐＨを安定させ、多段ＲＯ処理の給水を容易に最適ｐＨ条件に調整することにより、高純度の純水を安定に製造する。
【解決手段】脱気処理２後の水を活性炭３と接触させ、活性炭接触後の水を多段に直列配置したＲＯ膜分離装置４〜６に順次通水する。
【効果】脱気処理水を活性炭処理することでｐＨを安定させ、多段ＲＯ処理の給水を容易に最適ｐＨ条件に調整することにより、高純度の純水を安定に製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は純水の製造方法に係り、特に、被処理水に酸を添加して脱気処理した後、多段に直列配置した逆浸透（ＲＯ）膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、ＲＯ膜分離装置の入口水のｐＨ変動を抑え、ＲＯ膜分離処理に好適なｐＨ条件を安定に維持することにより、高水質の純水を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、市水、井水、工水、回収水、その他の水から純水（一次純水）を製造する方法として、これらの水を必要に応じて前処理（除濁、除塩素）した後、酸を添加して脱炭酸処理し、脱炭酸処理水を２段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水処理（２段ＲＯ処理）する方法がある。
【０００３】
また、このような２段ＲＯ処理において、処理水質の改善を図るために、ＲＯ膜分離装置の給水に水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等のアルカリを注入し、ＲＯ膜分離装置に供給される水中に残留する炭酸（ＣＯ2）をイオン化（ＨＣＯ3-，ＣＯ32-）してＲＯ処理する方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特公平６−４９１９１号公報には、原水に酸を添加した後、脱炭酸塔で脱炭酸処理し、脱炭酸処理水にアルカリを添加した後、２段ＲＯ処理する方法が記載され、また、特公平８−２９３１５号公報には、原水に酸を添加した後、脱気装置で脱炭酸処理し、脱気処理水にアルカリを添加した後、２段ＲＯ処理する方法が記載されている。
【０００５】
なお、このようにして得られる２段ＲＯ処理水は、必要に応じてイオン交換処理を施して、更に純度を高める。
【０００６】
また、水の純度をより一層高めるために３段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水処理（３段ＲＯ処理）する方法も公知であり、例えば、特開平５−２２０４７９号公報には、第１段目のＲＯ膜として負荷電膜を用い、第１段目のＲＯ処理水（第１段目のＲＯ膜分離装置の透過水）にアルカリを添加した後、第２段目のＲＯ膜分離装置及び第３段目のＲＯ膜分離装置に順次通水し、第２，３段目のＲＯ膜分離装置の濃縮水を前段のＲＯ膜分離装置に返送する方法が記載されている。更に、特開平７−１６５６５号公報には、３段ＲＯ処理において、２段目のＲＯ膜分離装置の濃縮水のｐＨに基いて２段目のＲＯ膜分離装置の給水にアルカリを添加する方法が記載されている。
【０００７】
なお、従来、超純水製造工程において、活性炭処理を採用する場合があるが、従来の活性炭処理工程は、ＴＯＣの吸着除去や塩素の除去を目的とするものであり、脱炭酸処理後のＲＯ膜分離装置への給水のｐＨ調整を目的としたものはない。
【特許文献１】特公平６−４９１９１号公報
【特許文献２】特公平８−２９３１５号公報
【特許文献３】特開平５−２２０４７９号公報
【特許文献４】特開平７−１６５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の方法のうち、特公平６−４９１９１号公報及び同８−２９３１５号公報に開示される方法では、酸添加後の水のｐＨ幅を小さく押えても、脱炭酸処理後のｐＨは酸添加後のｐＨ幅の５倍以上の変動を示す。
【０００９】
例えば、図２は、水に硫酸（Ｈ2ＳＯ4）を添加した後、膜脱気装置で脱気処理した場合の膜脱気装置入口水（酸添加後の水）のｐＨ変動と膜脱気装置出口水（脱気処理後の水）のｐＨ変動を示すグラフであるが、膜脱気装置入口水のｐＨを４．８〜４．９の範囲に抑えても、膜脱気装置出口水のｐＨは５．３〜５．８と大きく変動していることがわかる。
【００１０】
このように酸添加後のｐＨ幅が±０．０５であっても、脱気処理後のｐＨ幅は±０．２５にもなるのは、膜脱気装置の入口水のｐＨ条件のわずかな変化により、脱気膜におけるＣＯ2除去性能が異なるものとなり、脱気処理後のｐＨが大きく変動することによる。
【００１１】
以上のように、酸添加後脱炭酸処理する方法では、脱炭酸処理水のｐＨ幅が大きいことから、ＲＯ処理に際してアルカリを添加した場合、ｐＨ幅を例えば±０．０５というように小さくすることは極めて困難であり、ＲＯ膜分離装置の給水はｐＨ変動の大きいものとなる。
【００１２】
特に、特開平５−２２０４７９号公報に記載される３段ＲＯ処理のように、後段のＲＯ処理の濃縮水を前段のＲＯ膜分離装置に返送する方法を採用した場合には、当該ＲＯ膜分離装置の入口水のｐＨを一定に制御することは極めて困難なものとなる。なお、この方法のように、低圧の後段のＲＯ処理の濃縮水を高圧の前段のＲＯ膜分離装置に戻すためには、更に、この返送のためのブースターポンプ等の高圧ポンプが必要となり、コスト高騰につながる。
【００１３】
また、特開平７−１６５６５号公報に記載されるように、ＲＯ膜分離装置の濃縮水のｐＨに基いてアルカリ添加量を制御する方法では、ＲＯ膜分離装置における滞留時間に相当する時間のタイムラグが生じる。このため、水質変動に対応してｐＨを制御することが難しい。
【００１４】
ところで、ＲＯ膜分離装置による処理においては、その給水の水質に応じて最適なｐＨ条件が存在し、高水質のＲＯ処理水を得るためには、ＲＯ膜分離装置の給水をその最適ｐＨ条件に調整する必要がある。
【００１５】
しかしながら、従来においては、上述の如く、ＲＯ膜分離装置の給水のｐＨを最適ｐＨ条件に調整することが難しく、このため、良好な水質の処理水を安定に得ることができなかった。
【００１６】
本発明は上記従来の問題点を解決し、被処理水に酸を添加して脱気処理した後、多段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、ＲＯ膜分離装置の入口水のｐＨ変動を抑え、ＲＯ処理に好適なｐＨ条件を安定に維持することにより、高水質の純水を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の純水の製造方法は、被処理水に酸を添加して脱気処理した後、多段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、脱気処理後の水を活性炭と接触させ、該活性炭接触後の水を多段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水することを特徴とする。
【００１８】
脱気処理水を活性炭で処理して得られる水のｐＨは、脱気処理水より若干高く、小さいｐＨ幅で安定している。この活性炭処理水のｐＨ幅が小さく安定するのは、活性炭処理における撹拌、滞留、加圧効果等の物理的作用によるものが主であり、一部にイオンの吸脱着による化学的安定作用があると考えられる。また、活性炭処理水のｐＨが脱気処理水のｐＨより高いのは、活性炭には、炭酸（ＣＯ2）をイオン化（ＨＣＯ3-，ＣＯ32-）する触媒的な化学作用があるためと考えられる。このような物理、化学的なｐＨ安定化作用は、本発明に係る研究によってはじめて明らかになったものである。活性炭のほかに濾過砂のようなものを用いても物理的作用は期待できるが、上記のような化学的作用は期待できないため、ｐＨ安定効果は落ちるものである。
【００１９】
本発明では、このように脱気処理水を活性炭処理することでｐＨを安定させ、多段ＲＯ処理の給水を容易に最適ｐＨ条件に調整することにより、高純度の純水を安定に製造する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の純水の製造方法によれば、被処理水に酸を添加して脱気処理した後、多段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、ＲＯ膜分離装置の入口水のｐＨ変動を抑え、ＲＯ処理に好適なｐＨ条件を安定に維持することにより、高水質の純水を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は本発明の純水の製造方法の実施の形態を示す系統図である。
【００２３】
図示の方法は、脱気処理水を３段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水して純水を製造するものであり、まず、市水、工水、井水、回収水（半導体製造工程等排出される使用済超純水）等に必要に応じて凝集沈殿、浮上、濾過、活性炭吸着などの前処理を施して得られる原水を、原水タンク１からポンプＰ−１で抜き出し、酸を添加した後、脱気装置２で脱気処理する。なお、ここで添加される酸としては硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、塩酸（ＨＣｌ）等が好適であり、その添加量は原水中の炭酸イオン、重炭酸イオンを炭酸の形態に変換するようなｐＨとなるような量であり、処理温度にもよるが、通常、脱気装置２に導入される水のｐＨが５以下、好ましくは５〜４以下、より好ましくは５〜４．５となる量とするのが好ましい。ｐＨ４より低くすると、後述するようにＲＯ処理に好適なｐＨに調整するアルカリ剤が多くなり、好ましくない。従って、酸添加後、撹拌機Ｍ−１で十分に混合均一化した水のｐＨをｐＨ計Ｈ−１で計測し、このｐＨ計Ｈ−１に連動する薬注ポンプＰ−２により、上記ｐＨ範囲となるように酸添加量を制御する。制御方法としては、比例制御、またはＰＩＤ制御などのコントローラにより制御する。
【００２４】
脱気装置２としては、気体分離膜の一方の側に給水し、他方の透過側を減圧して水中のガス成分を除去する膜脱気装置、気液接触充填材に散水し、ガスを真空ポンプで吸引する真空脱気装置等を使用することができる。脱気装置２では、原水中の炭酸が炭酸ガスとして水から分離、除去される。脱気（脱炭酸）された水のｐＨは、多少上昇する。この上昇度は脱炭酸量に関係し、脱炭酸量の変化により脱気装置２からの流出水のｐＨは変動する。なお、この脱気処理により、水中の溶存酸素も除去される。
【００２５】
脱気装置２の流出水は次いで活性炭塔３に通水される。この活性炭塔３としては、粒状活性炭の充填層を形成したものを使用し、下降流又は上向流で通水する。通水条件には特に制限はないが、通水流速としてはＳＶ＝１０〜３０ｈｒ-1が適当である。
【００２６】
一般に、活性炭の充填層内には、微生物等が繁殖して目詰りし、１週間〜数カ月程度で逆洗したり、活性炭を取り替えたりする必要があるが、本発明では脱気処理により微生物の増殖に必要な溶存酸素が除去された水が導入されるため、活性炭塔内の微生物繁殖の問題がなく、目詰り等のトラブルも殆どない。このため、活性炭の取り替えの必要はなく、また、逆洗頻度も著しく少なくて足り、年に数回の逆洗で十分な機能を得ることができる。
【００２７】
この活性炭塔３に通水することにより得られる活性炭処理水のｐＨは、脱気処理水のｐＨよりも若干高い値で、極めて小さい変動幅で安定する。
【００２８】
例えば、脱気装置２の入口水のｐＨが４．８〜４．９の場合、前述の如く、脱気装置２の出口水のｐＨは脱気処理の程度の差により、ｐＨ５．３〜５．８と大きく変動するが、これを活性炭塔３に通水して得られる活性炭塔３の出口水はｐＨ６．０〜６．１程度と、ｐＨ変動幅は極めて小さく、ｐＨ値が安定する。
【００２９】
活性炭塔３の流出水は、必要により酸又はアルカリを添加してＲＯ処理に好適なｐＨ値に調整した後、第１段目のＲＯ膜分離装置（以下「第１ＲＯ装置」と称す。）４、第２段目のＲＯ膜分離装置（以下「第２ＲＯ装置」と称す。）５、第３段目のＲＯ膜分離装置（以下「第３ＲＯ装置」と称す。）６に順次通水して純水を得る。
【００３０】
ところで、ＲＯ処理に当り、ＲＯ処理の給水のｐＨは得られる処理水（透過水）の水質に大きく影響し、ＲＯ処理に好適なｐＨ値が存在する。また、この好適なｐＨ値は原水水質（主に全炭酸濃度）によって異なる。
【００３１】
例えば、図３，４は、３段ＲＯ処理の給水と得られる処理水（第３ＲＯ装置の透過水）の比抵抗との関係を示すグラフであり、図３は全炭酸濃度が１４ｐｐｍの原水（水道水単独）を脱気処理した後３段ＲＯ処理する場合を示し、図４は全炭酸濃度が４．３ｐｐｍの原水（水道水：回収水＝３：７）を脱気処理した後３段ＲＯ処理する場合を示すものであるが、これらのグラフから、３段ＲＯ処理の給水のｐＨは、原水の全炭酸濃度が１４ｐｐｍの場合はｐＨ７．１程度が好ましく、原水の全炭酸濃度が４．３ｐｐｍの場合は、ｐＨ６．０〜６．１程度が好ましいことがわかる。このように、原水の全炭酸濃度に応じて、ＲＯ処理の最適ｐＨ値が異なるものとなり、全炭酸濃度が高い程最適ｐＨ値が高くなるが、これは、原水の全炭酸濃度に対応して脱気処理後の全炭酸濃度も高くなり、その分、炭酸のイオン化に必要なアルカリ量が増えるためである。アルカリ添加量を最適ｐＨ値より多くすると逆にアルカリ負荷が大となり生産水比抵抗は低下してくるため、最適ｐＨ範囲が存在する。
【００３２】
このようなことから、ＲＯ処理の給水は、その原水の水質に応じて最適ｐＨ値に調整する必要がある。この場合、最適ｐＨは原水の水質により、一概に特定できないので、装置運転開始に先立ち、最終処理水（純水）に要求される純度とＲＯ処理の給水のｐＨとの関係を、給水ｐＨを変化させることにより確認し、最適ｐＨ値を予め設定しておくのが好ましい。
【００３３】
このＲＯ処理の給水のｐＨ調整は、狭いｐＨ範囲で制御できる程、得られる処理水の純度が高いものとなるが、本発明では、活性炭処理によりｐＨ値が安定した水をＲＯ処理の給水とするため、ｐＨ調整により狭いｐＨ範囲に容易に制御することができる。
【００３４】
前述の如く、脱気処理水を活性炭処理して得られる水のｐＨは約６．０〜６．１であるため、図４に示す如く、原水の全炭酸濃度が４．３ｐｐｍの場合には特にｐＨ調整することなくＲＯ処理することができる。
【００３５】
また、図３に示す如く、原水の全炭酸濃度が比較的多い場合には、一般にアルカリを添加してｐＨを高める必要があり、逆に原水の全炭酸濃度が比較的少ない場合には、一般に酸を添加してｐＨを下げる必要がある。
【００３６】
ここで、アルカリとしては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等を用いることができ、また、酸としては、ＨＣｌ，Ｈ2ＳＯ4等を用いることができる。
【００３７】
図１においては、活性炭塔３の流出水に必要に応じて酸又はアルカリを添加後、撹拌機Ｍ−２で十分に混合均一化した水のｐＨをｐＨ計Ｈ−２で計測し、このｐＨ計Ｈ−１に連動するポンプＰ−３，Ｐ−４により、好適ｐＨ値となるように制御する。
【００３８】
ｐＨ調整後の水は、高圧ポンプＰ−５で加圧して第１ＲＯ装置４に供給する。この第１ＲＯ装置４の給水圧力は、原水の塩類濃度にもよるが、通常の場合、５〜７．５ｋｇ／ｃｍ2とすると、原水中の塩類，ＴＯＣの殆どを排除することができる。この第１ＲＯ装置４の濃縮水は系外へ排出し、透過水は、第１ＲＯ装置４に給水される活性炭塔３の流出水と同様に、ｐＨ計Ｈ−３とこれに連動するポンプＰ−６，Ｐ−７により必要に応じて酸又はアルカリを添加した後撹拌機Ｍ−３で混合し、再度ｐＨ調整した後、第２ＲＯ装置５に供給する。第２ＲＯ装置５では第２ＲＯ装置４の透過水中に微量残留する塩類が除去され、一次純水となる。特に、この第２ＲＯ装置５では残留アニオンを効果的に除去でき、アニオンは殆ど残らない。
【００３９】
第２ＲＯ装置５の透過水は更に第３ＲＯ装置６に供給し、極微量残留するイオンが除去された透過水を、高純度の一次純水として取り出す。
【００４０】
この一次純水は、イオン交換装置又は、サブシステム（二次純水装置）に送られ、更に高度処理され、得られた超純水は、半導体製造工程や医薬品製造工程等に供給される。
【００４１】
一方、第２ＲＯ装置５及び第３ＲＯ装置６の濃縮水は、第１ＲＯ装置４でＲＯ処理された透過水から得られる比較的良好な水質の水であるため、水回収率の向上の面から、これを前段工程に戻して再処理する。この場合、この濃縮水をＲＯ処理のｐＨ調整後の工程に戻すとｐＨ変動の恐れがあり、また、高圧ポンプＲ５の下流側に戻すには、前述の如く、別途ポンプを必要とするため、この高圧ポンプ及びｐＨ調整位置よりも前段に戻すのが好ましい。濃縮水の好適な返送先としては、酸添加前の原水ラインや活性炭塔３の前後が考えられるが、特に、図示の如く、活性炭塔３の入口側に返送するのが好ましい。即ち、原水ラインに返送した場合には、脱気装置２の被処理水が増え不経済である。活性炭塔３の出口側に返送した場合にはこのような問題はないが、活性炭塔３の入口側に返送し、活性炭処理することにより、活性炭処理によるｐＨ安定化作用でｐＨ変動幅が小さく抑えられ、極めて有利である。
【００４２】
なお、図１では、ＲＯ処理のｐＨ調整を第１ＲＯ装置４の入口側と第２ＲＯ装置５の入口側の双方で行うが、このｐＨ調整は、第１ＲＯ装置４の入口側のみ、或いは、第２ＲＯ装置５の入口側のみで行っても良い。
【００４３】
第１ＲＯ装置４の入口側でｐＨ調整すると、原水中の塩類の大部分を除去する第１ＲＯ装置４が最適条件となるため、効率的な処理を行える。また、第２ＲＯ装置５の入口側でｐＨ調整すると、この水は、第１ＲＯ装置４で塩類の大部分が除去されているため、水中のイオンの影響を受けることなく容易にｐＨ調整することができ、ｐＨ調整のための酸又はアルカリが少量で足りるという利点がある。
【００４４】
図１の如く、第１ＲＯ装置４の入口側と第２ＲＯ装置５の入口側の両方でｐＨ調整した場合には、上記効果を共に得ることができる上に、一方のｐＨ調整手段にトラブルが発生した場合でも、他方のｐＨ調整手段でこれを補って、水質を安定化することができる。
【００４５】
本発明において、ＲＯ処理のＲＯ膜としては、各ＲＯ装置共に、脱塩率の高いＲＯ膜、特に脱塩率９９．５％以上のＲＯ膜を使用するのが好ましい。
【００４６】
特に、図１に示す如く、３段ＲＯ処理する場合、第３ＲＯ装置６に流入する第２ＲＯ装置５の透過水は、既に２段階のＲＯ処理を経ることで、十分に純度が高められたものである。このように純度の高い第２ＲＯ装置５の透過水をＲＯ処理する第３ＲＯ装置６のＲＯ膜としては、低塩類濃度域における脱塩率の高いＲＯ膜を用いるのが好ましい。このようなＲＯ膜であれば、２段ＲＯ処理により既にイオン濃度が相当に低減された第２ＲＯ装置の透過水中のイオンを極低濃度にまで除去して、著しく高水質の処理水を得ることができる。
【００４７】
とりわけ、この第３段ＲＯ装置６のＲＯ膜としては、正に荷電したＲＯ膜を使用するのが好ましい。
【００４８】
即ち、前述の如く、第１ＲＯ装置４では原水中の塩類、ＴＯＣの殆どが除去され、第２ＲＯ装置５では特に残留アニオンが除去される。従って、第３ＲＯ装置６では、カチオンを反発してカチオンを効果的に除去する正荷電膜を用い、特に残留カチオンを効率的に除去するのが好ましい。
【００４９】
なお、通常のＲＯ膜は負荷電膜が一般的であり、アニオン除去効果が高い。
【００５０】
本発明において３段ＲＯ処理を行う場合、第１ＲＯ装置及び第２ＲＯ装置のＲＯ膜としては、日東電工株式会社製「ＥＳ２０」、東レ株式会社製「ＳＵ９１０」等の負荷電膜を用いるのが好ましい。また、第３ＲＯ装置のＲＯ膜としては、塩類濃度１〜１０ｐｐｍというような低塩類濃度域における脱塩率が９９％以上のＲＯ膜、例えば、日東電工社製「ＮＴＲ−７１９ＨＦ」，「ＥＳ１０Ｃ」（共にＮａＣｌ濃度１〜１０ｐｐｍでのＮａＣｌ阻止率９９％以上）等の正荷電膜を用いるのが好ましい。
【００５１】
なお、図１には、３段ＲＯ処理を行う例を示したが、本発明ではＲＯ処理は２段以上の多段であれば良く、２段ＲＯ処理であっても良い。
【００５２】
しかし、３段ＲＯ処理を行うことにより、一層の高純度化が図れ、従来の一次純水装置で用いられているイオン交換装置を省略することができるため、好ましくは３段ＲＯ処理とする。
【００５３】
即ち、イオン交換装置を必要とする場合には、イオン交換樹脂の再生のための操作や薬剤、再生廃液の処理が必要となり、装置や操作が複雑となる上に、コストが高騰する。従って、３段ＲＯ処理を採用してイオン交換装置を省略するのが有利である。
【００５４】
ただし、３段ＲＯ処理を採用した場合でも、より高純度の純水が必要とされる場合には、小容量の非再生型イオン交換装置で処理した後、サブシステムに送るようにしても良い。
【実施例】
【００５５】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００５６】
実施例１
図１に示す方法に従って、水道水と半導体工場の回収水とを水道水：回収水＝３：７で混合した水（全炭酸濃度４．３ｐｐｍ）を原水として処理を行った。この水の３段ＲＯ処理の好適ｐＨ値は、図４に示す如く、約ｐＨ６．０〜６．１である。
【００５７】
まず、原水に酸（Ｈ2ＳＯ4）を添加してｐＨ４．７〜４．８にした後、膜脱気装置（大日本インキ工業社製「ＳＥＰＡＲＥＬ ＥＦ０４０Ｐ」）２に通水し、真空ポンプ（リーチャリー社製「ＶＣＥ−４０」）で吸引した。その後、活性炭（ＣＷ１０／３２）塔３にＳＶ＝２０ｈｒ-1で通水した。
【００５８】
活性炭塔３の出口水のｐＨは６．０〜６．１であったので、この水をｐＨ調整することなくそのまま、高圧ポンプＰ−５で運転圧１５ｋｇ／ｃｍ2で３段ＲＯ処理した。用いたＲＯ膜は、第１ＲＯ装置４及び第２ＲＯ装置５では日東電工社製ポリアクリルアミドＲＯ膜「ＥＳ−２０」（４インチ）であり、第３ＲＯ装置６では日東電工社製ポリアクリルアミドＲＯ膜「ＥＳ１０Ｃ」である。
【００５９】
その結果、第３ＲＯ装置の透過水として、比抵抗１６〜１７ＭΩ／ｃｍの高純度の純水を安定に得ることができた。
【００６０】
なお、この実施例における原水タンク１の出口水のｐＨ，活性炭塔３の出口水のｐＨ及び得られた純水の比抵抗の経時変化を図５に示す。
【００６１】
比較例１
実施例１において、脱気処理水を活性炭塔に通水せずに直接ｐＨ調整して３段ＲＯ処理したこと以外は同様にして処理を行った。
【００６２】
その結果、脱気処理水のｐＨは５．２〜５．８の範囲で大きく変動し、この脱気処理水にＮａＯＨを添加してｐＨ６．０〜６．１に調整したものの、３段ＲＯ処理の給水のｐＨは結果的にｐＨ５．９〜６．５の間で変動したため、得られた純水の比抵抗は６〜１６ＭΩ／ｃｍとなった。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の純水の製造方法の実施の形態を示す系統図である。
【図２】膜脱気装置の入口水と出口水のｐＨ変動を示すグラフである。
【図３】３段ＲＯ処理の給水のｐＨと得られる処理水の比抵抗との関係を示すグラフである。
【図４】３段ＲＯ処理の給水のｐＨと得られる処理水の比抵抗との関係を示すグラフである。
【図５】実施例１における原水タンク１の出口水のｐＨ，活性炭塔３の出口水のｐＨ及び得られた純水の低抵抗の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１ 原水タンク
２ 脱気装置
３ 活性炭塔
４ 第１ＲＯ装置
５ 第２ＲＯ装置
６ 第３ＲＯ装置
Ｐ−１，Ｐ−２，Ｐ−３，Ｐ−４，Ｐ−６，Ｐ−７ ポンプ
Ｐ−５ 高圧ポンプ
Ｍ−１，Ｍ−２，Ｍ−３ 撹拌機
Ｈ−１，Ｈ−２，Ｈ−３ ｐＨ計
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は純水の製造方法に係り、特に、被処理水に酸を添加して脱気処理した後、多段に直列配置した逆浸透（ＲＯ）膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、ＲＯ膜分離装置の入口水のｐＨ変動を抑え、ＲＯ膜分離処理に好適なｐＨ条件を安定に維持することにより、高水質の純水を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、市水、井水、工水、回収水、その他の水から純水（一次純水）を製造する方法として、これらの水を必要に応じて前処理（除濁、除塩素）した後、酸を添加して脱炭酸処理し、脱炭酸処理水を２段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水処理（２段ＲＯ処理）する方法がある。
【０００３】
また、このような２段ＲＯ処理において、処理水質の改善を図るために、ＲＯ膜分離装置の給水に水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等のアルカリを注入し、ＲＯ膜分離装置に供給される水中に残留する炭酸（ＣＯ2）をイオン化（ＨＣＯ3-，ＣＯ32-）してＲＯ処理する方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特公平６−４９１９１号公報には、原水に酸を添加した後、脱炭酸塔で脱炭酸処理し、脱炭酸処理水にアルカリを添加した後、２段ＲＯ処理する方法が記載され、また、特公平８−２９３１５号公報には、原水に酸を添加した後、脱気装置で脱炭酸処理し、脱気処理水にアルカリを添加した後、２段ＲＯ処理する方法が記載されている。
【０００５】
なお、このようにして得られる２段ＲＯ処理水は、必要に応じてイオン交換処理を施して、更に純度を高める。
【０００６】
また、水の純度をより一層高めるために３段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水処理（３段ＲＯ処理）する方法も公知であり、例えば、特開平５−２２０４７９号公報には、第１段目のＲＯ膜として負荷電膜を用い、第１段目のＲＯ処理水（第１段目のＲＯ膜分離装置の透過水）にアルカリを添加した後、第２段目のＲＯ膜分離装置及び第３段目のＲＯ膜分離装置に順次通水し、第２，３段目のＲＯ膜分離装置の濃縮水を前段のＲＯ膜分離装置に返送する方法が記載されている。更に、特開平７−１６５６５号公報には、３段ＲＯ処理において、２段目のＲＯ膜分離装置の濃縮水のｐＨに基いて２段目のＲＯ膜分離装置の給水にアルカリを添加する方法が記載されている。
【０００７】
なお、従来、超純水製造工程において、活性炭処理を採用する場合があるが、従来の活性炭処理工程は、ＴＯＣの吸着除去や塩素の除去を目的とするものであり、脱炭酸処理後のＲＯ膜分離装置への給水のｐＨ調整を目的としたものはない。
【特許文献１】特公平６−４９１９１号公報
【特許文献２】特公平８−２９３１５号公報
【特許文献３】特開平５−２２０４７９号公報
【特許文献４】特開平７−１６５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の方法のうち、特公平６−４９１９１号公報及び同８−２９３１５号公報に開示される方法では、酸添加後の水のｐＨ幅を小さく押えても、脱炭酸処理後のｐＨは酸添加後のｐＨ幅の５倍以上の変動を示す。
【０００９】
例えば、図２は、水に硫酸（Ｈ2ＳＯ4）を添加した後、膜脱気装置で脱気処理した場合の膜脱気装置入口水（酸添加後の水）のｐＨ変動と膜脱気装置出口水（脱気処理後の水）のｐＨ変動を示すグラフであるが、膜脱気装置入口水のｐＨを４．８〜４．９の範囲に抑えても、膜脱気装置出口水のｐＨは５．３〜５．８と大きく変動していることがわかる。
【００１０】
このように酸添加後のｐＨ幅が±０．０５であっても、脱気処理後のｐＨ幅は±０．２５にもなるのは、膜脱気装置の入口水のｐＨ条件のわずかな変化により、脱気膜におけるＣＯ2除去性能が異なるものとなり、脱気処理後のｐＨが大きく変動することによる。
【００１１】
以上のように、酸添加後脱炭酸処理する方法では、脱炭酸処理水のｐＨ幅が大きいことから、ＲＯ処理に際してアルカリを添加した場合、ｐＨ幅を例えば±０．０５というように小さくすることは極めて困難であり、ＲＯ膜分離装置の給水はｐＨ変動の大きいものとなる。
【００１２】
特に、特開平５−２２０４７９号公報に記載される３段ＲＯ処理のように、後段のＲＯ処理の濃縮水を前段のＲＯ膜分離装置に返送する方法を採用した場合には、当該ＲＯ膜分離装置の入口水のｐＨを一定に制御することは極めて困難なものとなる。なお、この方法のように、低圧の後段のＲＯ処理の濃縮水を高圧の前段のＲＯ膜分離装置に戻すためには、更に、この返送のためのブースターポンプ等の高圧ポンプが必要となり、コスト高騰につながる。
【００１３】
また、特開平７−１６５６５号公報に記載されるように、ＲＯ膜分離装置の濃縮水のｐＨに基いてアルカリ添加量を制御する方法では、ＲＯ膜分離装置における滞留時間に相当する時間のタイムラグが生じる。このため、水質変動に対応してｐＨを制御することが難しい。
【００１４】
ところで、ＲＯ膜分離装置による処理においては、その給水の水質に応じて最適なｐＨ条件が存在し、高水質のＲＯ処理水を得るためには、ＲＯ膜分離装置の給水をその最適ｐＨ条件に調整する必要がある。
【００１５】
しかしながら、従来においては、上述の如く、ＲＯ膜分離装置の給水のｐＨを最適ｐＨ条件に調整することが難しく、このため、良好な水質の処理水を安定に得ることができなかった。
【００１６】
本発明は上記従来の問題点を解決し、被処理水に酸を添加して脱気処理した後、３段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、ＲＯ膜分離装置の入口水のｐＨ変動を抑え、ＲＯ処理に好適なｐＨ条件を安定に維持することにより、高水質の純水を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の純水の製造方法は、被処理水に酸を添加して脱気処理した後、３段に直列配置した逆浸透膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、３段目の逆浸透膜分離装置の逆浸透膜が正荷電膜であり、脱気処理後の水を活性炭と接触させ、該活性炭接触後の水を３段に直列配置した前記逆浸透膜分離装置に順次通水することを特徴とする。
【００１８】
脱気処理水を活性炭で処理して得られる水のｐＨは、脱気処理水より若干高く、小さいｐＨ幅で安定している。この活性炭処理水のｐＨ幅が小さく安定するのは、活性炭処理における撹拌、滞留、加圧効果等の物理的作用によるものが主であり、一部にイオンの吸脱着による化学的安定作用があると考えられる。また、活性炭処理水のｐＨが脱気処理水のｐＨより高いのは、活性炭には、炭酸（ＣＯ2）をイオン化（ＨＣＯ3-，ＣＯ32-）する触媒的な化学作用があるためと考えられる。このような物理、化学的なｐＨ安定化作用は、本発明に係る研究によってはじめて明らかになったものである。活性炭のほかに濾過砂のようなものを用いても物理的作用は期待できるが、上記のような化学的作用は期待できないため、ｐＨ安定効果は落ちるものである。
【００１９】
本発明では、このように脱気処理水を活性炭処理することでｐＨを安定させ、３段ＲＯ処理の給水を容易に最適ｐＨ条件に調整することにより、高純度の純水を安定に製造する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の純水の製造方法によれば、被処理水に酸を添加して脱気処理した後、３段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、ＲＯ膜分離装置の入口水のｐＨ変動を抑え、ＲＯ処理に好適なｐＨ条件を安定に維持することにより、高水質の純水を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は本発明の純水の製造方法の実施の形態を示す系統図である。
【００２３】
図示の方法は、脱気処理水を３段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水して純水を製造するものであり、まず、市水、工水、井水、回収水（半導体製造工程等排出される使用済超純水）等に必要に応じて凝集沈殿、浮上、濾過、活性炭吸着などの前処理を施して得られる原水を、原水タンク１からポンプＰ−１で抜き出し、酸を添加した後、脱気装置２で脱気処理する。なお、ここで添加される酸としては硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、塩酸（ＨＣｌ）等が好適であり、その添加量は原水中の炭酸イオン、重炭酸イオンを炭酸の形態に変換するようなｐＨとなるような量であり、処理温度にもよるが、通常、脱気装置２に導入される水のｐＨが５以下、好ましくは５〜４以下、より好ましくは５〜４．５となる量とするのが好ましい。ｐＨ４より低くすると、後述するようにＲＯ処理に好適なｐＨに調整するアルカリ剤が多くなり、好ましくない。従って、酸添加後、撹拌機Ｍ−１で十分に混合均一化した水のｐＨをｐＨ計Ｈ−１で計測し、このｐＨ計Ｈ−１に連動する薬注ポンプＰ−２により、上記ｐＨ範囲となるように酸添加量を制御する。制御方法としては、比例制御、またはＰＩＤ制御などのコントローラにより制御する。
【００２４】
脱気装置２としては、気体分離膜の一方の側に給水し、他方の透過側を減圧して水中のガス成分を除去する膜脱気装置、気液接触充填材に散水し、ガスを真空ポンプで吸引する真空脱気装置等を使用することができる。脱気装置２では、原水中の炭酸が炭酸ガスとして水から分離、除去される。脱気（脱炭酸）された水のｐＨは、多少上昇する。この上昇度は脱炭酸量に関係し、脱炭酸量の変化により脱気装置２からの流出水のｐＨは変動する。なお、この脱気処理により、水中の溶存酸素も除去される。
【００２５】
脱気装置２の流出水は次いで活性炭塔３に通水される。この活性炭塔３としては、粒状活性炭の充填層を形成したものを使用し、下降流又は上向流で通水する。通水条件には特に制限はないが、通水流速としてはＳＶ＝１０〜３０ｈｒ-1が適当である。
【００２６】
一般に、活性炭の充填層内には、微生物等が繁殖して目詰りし、１週間〜数カ月程度で逆洗したり、活性炭を取り替えたりする必要があるが、本発明では脱気処理により微生物の増殖に必要な溶存酸素が除去された水が導入されるため、活性炭塔内の微生物繁殖の問題がなく、目詰り等のトラブルも殆どない。このため、活性炭の取り替えの必要はなく、また、逆洗頻度も著しく少なくて足り、年に数回の逆洗で十分な機能を得ることができる。
【００２７】
この活性炭塔３に通水することにより得られる活性炭処理水のｐＨは、脱気処理水のｐＨよりも若干高い値で、極めて小さい変動幅で安定する。
【００２８】
例えば、脱気装置２の入口水のｐＨが４．８〜４．９の場合、前述の如く、脱気装置２の出口水のｐＨは脱気処理の程度の差により、ｐＨ５．３〜５．８と大きく変動するが、これを活性炭塔３に通水して得られる活性炭塔３の出口水はｐＨ６．０〜６．１程度と、ｐＨ変動幅は極めて小さく、ｐＨ値が安定する。
【００２９】
活性炭塔３の流出水は、必要により酸又はアルカリを添加してＲＯ処理に好適なｐＨ値に調整した後、第１段目のＲＯ膜分離装置（以下「第１ＲＯ装置」と称す。）４、第２段目のＲＯ膜分離装置（以下「第２ＲＯ装置」と称す。）５、第３段目のＲＯ膜分離装置（以下「第３ＲＯ装置」と称す。）６に順次通水して純水を得る。
【００３０】
ところで、ＲＯ処理に当り、ＲＯ処理の給水のｐＨは得られる処理水（透過水）の水質に大きく影響し、ＲＯ処理に好適なｐＨ値が存在する。また、この好適なｐＨ値は原水水質（主に全炭酸濃度）によって異なる。
【００３１】
例えば、図３，４は、３段ＲＯ処理の給水と得られる処理水（第３ＲＯ装置の透過水）の比抵抗との関係を示すグラフであり、図３は全炭酸濃度が１４ｐｐｍの原水（水道水単独）を脱気処理した後３段ＲＯ処理する場合を示し、図４は全炭酸濃度が４．３ｐｐｍの原水（水道水：回収水＝３：７）を脱気処理した後３段ＲＯ処理する場合を示すものであるが、これらのグラフから、３段ＲＯ処理の給水のｐＨは、原水の全炭酸濃度が１４ｐｐｍの場合はｐＨ７．１程度が好ましく、原水の全炭酸濃度が４．３ｐｐｍの場合は、ｐＨ６．０〜６．１程度が好ましいことがわかる。このように、原水の全炭酸濃度に応じて、ＲＯ処理の最適ｐＨ値が異なるものとなり、全炭酸濃度が高い程最適ｐＨ値が高くなるが、これは、原水の全炭酸濃度に対応して脱気処理後の全炭酸濃度も高くなり、その分、炭酸のイオン化に必要なアルカリ量が増えるためである。アルカリ添加量を最適ｐＨ値より多くすると逆にアルカリ負荷が大となり生産水比抵抗は低下してくるため、最適ｐＨ範囲が存在する。
【００３２】
このようなことから、ＲＯ処理の給水は、その原水の水質に応じて最適ｐＨ値に調整する必要がある。この場合、最適ｐＨは原水の水質により、一概に特定できないので、装置運転開始に先立ち、最終処理水（純水）に要求される純度とＲＯ処理の給水のｐＨとの関係を、給水ｐＨを変化させることにより確認し、最適ｐＨ値を予め設定しておくのが好ましい。
【００３３】
このＲＯ処理の給水のｐＨ調整は、狭いｐＨ範囲で制御できる程、得られる処理水の純度が高いものとなるが、本発明では、活性炭処理によりｐＨ値が安定した水をＲＯ処理の給水とするため、ｐＨ調整により狭いｐＨ範囲に容易に制御することができる。
【００３４】
前述の如く、脱気処理水を活性炭処理して得られる水のｐＨは約６．０〜６．１であるため、図４に示す如く、原水の全炭酸濃度が４．３ｐｐｍの場合には特にｐＨ調整することなくＲＯ処理することができる。
【００３５】
また、図３に示す如く、原水の全炭酸濃度が比較的多い場合には、一般にアルカリを添加してｐＨを高める必要があり、逆に原水の全炭酸濃度が比較的少ない場合には、一般に酸を添加してｐＨを下げる必要がある。
【００３６】
ここで、アルカリとしては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等を用いることができ、また、酸としては、ＨＣｌ，Ｈ2ＳＯ4等を用いることができる。
【００３７】
図１においては、活性炭塔３の流出水に必要に応じて酸又はアルカリを添加後、撹拌機Ｍ−２で十分に混合均一化した水のｐＨをｐＨ計Ｈ−２で計測し、このｐＨ計Ｈ−１に連動するポンプＰ−３，Ｐ−４により、好適ｐＨ値となるように制御する。
【００３８】
ｐＨ調整後の水は、高圧ポンプＰ−５で加圧して第１ＲＯ装置４に供給する。この第１ＲＯ装置４の給水圧力は、原水の塩類濃度にもよるが、通常の場合、５〜７．５ｋｇ／ｃｍ2とすると、原水中の塩類，ＴＯＣの殆どを排除することができる。この第１ＲＯ装置４の濃縮水は系外へ排出し、透過水は、第１ＲＯ装置４に給水される活性炭塔３の流出水と同様に、ｐＨ計Ｈ−３とこれに連動するポンプＰ−６，Ｐ−７により必要に応じて酸又はアルカリを添加した後撹拌機Ｍ−３で混合し、再度ｐＨ調整した後、第２ＲＯ装置５に供給する。第２ＲＯ装置５では第２ＲＯ装置４の透過水中に微量残留する塩類が除去され、一次純水となる。特に、この第２ＲＯ装置５では残留アニオンを効果的に除去でき、アニオンは殆ど残らない。
【００３９】
第２ＲＯ装置５の透過水は更に第３ＲＯ装置６に供給し、極微量残留するイオンが除去された透過水を、高純度の一次純水として取り出す。
【００４０】
この一次純水は、イオン交換装置又は、サブシステム（二次純水装置）に送られ、更に高度処理され、得られた超純水は、半導体製造工程や医薬品製造工程等に供給される。
【００４１】
一方、第２ＲＯ装置５及び第３ＲＯ装置６の濃縮水は、第１ＲＯ装置４でＲＯ処理された透過水から得られる比較的良好な水質の水であるため、水回収率の向上の面から、これを前段工程に戻して再処理する。この場合、この濃縮水をＲＯ処理のｐＨ調整後の工程に戻すとｐＨ変動の恐れがあり、また、高圧ポンプＲ５の下流側に戻すには、前述の如く、別途ポンプを必要とするため、この高圧ポンプ及びｐＨ調整位置よりも前段に戻すのが好ましい。濃縮水の好適な返送先としては、酸添加前の原水ラインや活性炭塔３の前後が考えられるが、特に、図示の如く、活性炭塔３の入口側に返送するのが好ましい。即ち、原水ラインに返送した場合には、脱気装置２の被処理水が増え不経済である。活性炭塔３の出口側に返送した場合にはこのような問題はないが、活性炭塔３の入口側に返送し、活性炭処理することにより、活性炭処理によるｐＨ安定化作用でｐＨ変動幅が小さく抑えられ、極めて有利である。
【００４２】
なお、図１では、ＲＯ処理のｐＨ調整を第１ＲＯ装置４の入口側と第２ＲＯ装置５の入口側の双方で行うが、このｐＨ調整は、第１ＲＯ装置４の入口側のみ、或いは、第２ＲＯ装置５の入口側のみで行っても良い。
【００４３】
第１ＲＯ装置４の入口側でｐＨ調整すると、原水中の塩類の大部分を除去する第１ＲＯ装置４が最適条件となるため、効率的な処理を行える。また、第２ＲＯ装置５の入口側でｐＨ調整すると、この水は、第１ＲＯ装置４で塩類の大部分が除去されているため、水中のイオンの影響を受けることなく容易にｐＨ調整することができ、ｐＨ調整のための酸又はアルカリが少量で足りるという利点がある。
【００４４】
図１の如く、第１ＲＯ装置４の入口側と第２ＲＯ装置５の入口側の両方でｐＨ調整した場合には、上記効果を共に得ることができる上に、一方のｐＨ調整手段にトラブルが発生した場合でも、他方のｐＨ調整手段でこれを補って、水質を安定化することができる。
【００４５】
本発明において、ＲＯ処理のＲＯ膜としては、各ＲＯ装置共に、脱塩率の高いＲＯ膜、特に脱塩率９９．５％以上のＲＯ膜を使用するのが好ましい。
【００４６】
特に、図１に示す如く、３段ＲＯ処理する場合、第３ＲＯ装置６に流入する第２ＲＯ装置５の透過水は、既に２段階のＲＯ処理を経ることで、十分に純度が高められたものである。このように純度の高い第２ＲＯ装置５の透過水をＲＯ処理する第３ＲＯ装置６のＲＯ膜としては、低塩類濃度域における脱塩率の高いＲＯ膜を用いるのが好ましい。このようなＲＯ膜であれば、２段ＲＯ処理により既にイオン濃度が相当に低減された第２ＲＯ装置の透過水中のイオンを極低濃度にまで除去して、著しく高水質の処理水を得ることができる。
【００４７】
従って、この第３段ＲＯ装置６のＲＯ膜としては、正に荷電したＲＯ膜を使用する。
【００４８】
即ち、前述の如く、第１ＲＯ装置４では原水中の塩類、ＴＯＣの殆どが除去され、第２ＲＯ装置５では特に残留アニオンが除去される。従って、第３ＲＯ装置６では、カチオンを反発してカチオンを効果的に除去する正荷電膜を用い、特に残留カチオンを効率的に除去する。
【００４９】
なお、通常のＲＯ膜は負荷電膜が一般的であり、アニオン除去効果が高い。
【００５０】
本発明において３段ＲＯ処理を行う場合、第１ＲＯ装置及び第２ＲＯ装置のＲＯ膜としては、日東電工株式会社製「ＥＳ２０」、東レ株式会社製「ＳＵ９１０」等の負荷電膜を用いるのが好ましい。また、第３ＲＯ装置のＲＯ膜としては、塩類濃度１〜１０ｐｐｍというような低塩類濃度域における脱塩率が９９％以上のＲＯ膜、例えば、日東電工社製「ＮＴＲ−７１９ＨＦ」，「ＥＳ１０Ｃ」（共にＮａＣｌ濃度１〜１０ｐｐｍでのＮａＣｌ阻止率９９％以上）等の正荷電膜を用いる。
【００５１】
なお、図１には、３段ＲＯ処理を行う例を示したが、本発明では３段ＲＯ処理を行うことにより、一層の高純度化が図れ、従来の一次純水装置で用いられているイオン交換装置を省略することができるため、３段ＲＯ処理とする。
【００５２】
即ち、イオン交換装置を必要とする場合には、イオン交換樹脂の再生のための操作や薬剤、再生廃液の処理が必要となり、装置や操作が複雑となる上に、コストが高騰する。従って、３段ＲＯ処理を採用してイオン交換装置を省略するのが有利である。
【００５３】
ただし、３段ＲＯ処理を採用した場合でも、より高純度の純水が必要とされる場合には、小容量の非再生型イオン交換装置で処理した後、サブシステムに送るようにしても良い。
【実施例】
【００５４】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００５５】
実施例１
図１に示す方法に従って、水道水と半導体工場の回収水とを水道水：回収水＝３：７で混合した水（全炭酸濃度４．３ｐｐｍ）を原水として処理を行った。この水の３段ＲＯ処理の好適ｐＨ値は、図４に示す如く、約ｐＨ６．０〜６．１である。
【００５６】
まず、原水に酸（Ｈ2ＳＯ4）を添加してｐＨ４．７〜４．８にした後、膜脱気装置（大日本インキ工業社製「ＳＥＰＡＲＥＬ ＥＦ０４０Ｐ」）２に通水し、真空ポンプ（リーチャリー社製「ＶＣＥ−４０」）で吸引した。その後、活性炭（ＣＷ１０／３２）塔３にＳＶ＝２０ｈｒ-1で通水した。
【００５７】
活性炭塔３の出口水のｐＨは６．０〜６．１であったので、この水をｐＨ調整することなくそのまま、高圧ポンプＰ−５で運転圧１５ｋｇ／ｃｍ2で３段ＲＯ処理した。用いたＲＯ膜は、第１ＲＯ装置４及び第２ＲＯ装置５では日東電工社製ポリアクリルアミドＲＯ膜「ＥＳ−２０」（４インチ）であり、第３ＲＯ装置６では日東電工社製ポリアクリルアミドＲＯ膜「ＥＳ１０Ｃ」である。
【００５８】
その結果、第３ＲＯ装置の透過水として、比抵抗１６〜１７ＭΩ／ｃｍの高純度の純水を安定に得ることができた。
【００５９】
なお、この実施例における原水タンク１の出口水のｐＨ，活性炭塔３の出口水のｐＨ及び得られた純水の比抵抗の経時変化を図５に示す。
【００６０】
比較例１
実施例１において、脱気処理水を活性炭塔に通水せずに直接ｐＨ調整して３段ＲＯ処理したこと以外は同様にして処理を行った。
【００６１】
その結果、脱気処理水のｐＨは５．２〜５．８の範囲で大きく変動し、この脱気処理水にＮａＯＨを添加してｐＨ６．０〜６．１に調整したものの、３段ＲＯ処理の給水のｐＨは結果的にｐＨ５．９〜６．５の間で変動したため、得られた純水の比抵抗は６〜１６ＭΩ／ｃｍとなった。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の純水の製造方法の実施の形態を示す系統図である。
【図２】膜脱気装置の入口水と出口水のｐＨ変動を示すグラフである。
【図３】３段ＲＯ処理の給水のｐＨと得られる処理水の比抵抗との関係を示すグラフである。
【図４】３段ＲＯ処理の給水のｐＨと得られる処理水の比抵抗との関係を示すグラフである。
【図５】実施例１における原水タンク１の出口水のｐＨ，活性炭塔３の出口水のｐＨ及び得られた純水の低抵抗の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
１ 原水タンク
２ 脱気装置
３ 活性炭塔
４ 第１ＲＯ装置
５ 第２ＲＯ装置
６ 第３ＲＯ装置
Ｐ−１，Ｐ−２，Ｐ−３，Ｐ−４，Ｐ−６，Ｐ−７ ポンプ
Ｐ−５ 高圧ポンプ
Ｍ−１，Ｍ−２，Ｍ−３ 撹拌機
Ｈ−１，Ｈ−２，Ｈ−３ ｐＨ計
【技術分野】
【０００１】
本発明は純水の製造方法に係り、特に、被処理水に酸を添加して脱気処理した後、多段に直列配置した逆浸透（ＲＯ）膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、ＲＯ膜分離装置の入口水のｐＨ変動を抑え、ＲＯ膜分離処理に好適なｐＨ条件を安定に維持することにより、高水質の純水を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、市水、井水、工水、回収水、その他の水から純水（一次純水）を製造する方法として、これらの水を必要に応じて前処理（除濁、除塩素）した後、酸を添加して脱炭酸処理し、脱炭酸処理水を２段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水処理（２段ＲＯ処理）する方法がある。
【０００３】
また、このような２段ＲＯ処理において、処理水質の改善を図るために、ＲＯ膜分離装置の給水に水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等のアルカリを注入し、ＲＯ膜分離装置に供給される水中に残留する炭酸（ＣＯ2）をイオン化（ＨＣＯ3-，ＣＯ32-）してＲＯ処理する方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特公平６−４９１９１号公報には、原水に酸を添加した後、脱炭酸塔で脱炭酸処理し、脱炭酸処理水にアルカリを添加した後、２段ＲＯ処理する方法が記載され、また、特公平８−２９３１５号公報には、原水に酸を添加した後、脱気装置で脱炭酸処理し、脱気処理水にアルカリを添加した後、２段ＲＯ処理する方法が記載されている。
【０００５】
なお、このようにして得られる２段ＲＯ処理水は、必要に応じてイオン交換処理を施して、更に純度を高める。
【０００６】
また、水の純度をより一層高めるために３段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水処理（３段ＲＯ処理）する方法も公知であり、例えば、特開平５−２２０４７９号公報には、第１段目のＲＯ膜として負荷電膜を用い、第１段目のＲＯ処理水（第１段目のＲＯ膜分離装置の透過水）にアルカリを添加した後、第２段目のＲＯ膜分離装置及び第３段目のＲＯ膜分離装置に順次通水し、第２，３段目のＲＯ膜分離装置の濃縮水を前段のＲＯ膜分離装置に返送する方法が記載されている。更に、特開平７−１６５６５号公報には、３段ＲＯ処理において、２段目のＲＯ膜分離装置の濃縮水のｐＨに基いて２段目のＲＯ膜分離装置の給水にアルカリを添加する方法が記載されている。
【０００７】
なお、従来、超純水製造工程において、活性炭処理を採用する場合があるが、従来の活性炭処理工程は、ＴＯＣの吸着除去や塩素の除去を目的とするものであり、脱炭酸処理後のＲＯ膜分離装置への給水のｐＨ調整を目的としたものはない。
【特許文献１】特公平６−４９１９１号公報
【特許文献２】特公平８−２９３１５号公報
【特許文献３】特開平５−２２０４７９号公報
【特許文献４】特開平７−１６５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の方法のうち、特公平６−４９１９１号公報及び同８−２９３１５号公報に開示される方法では、酸添加後の水のｐＨ幅を小さく押えても、脱炭酸処理後のｐＨは酸添加後のｐＨ幅の５倍以上の変動を示す。
【０００９】
例えば、図２は、水に硫酸（Ｈ2ＳＯ4）を添加した後、膜脱気装置で脱気処理した場合の膜脱気装置入口水（酸添加後の水）のｐＨ変動と膜脱気装置出口水（脱気処理後の水）のｐＨ変動を示すグラフであるが、膜脱気装置入口水のｐＨを４．８〜４．９の範囲に抑えても、膜脱気装置出口水のｐＨは５．３〜５．８と大きく変動していることがわかる。
【００１０】
このように酸添加後のｐＨ幅が±０．０５であっても、脱気処理後のｐＨ幅は±０．２５にもなるのは、膜脱気装置の入口水のｐＨ条件のわずかな変化により、脱気膜におけるＣＯ2除去性能が異なるものとなり、脱気処理後のｐＨが大きく変動することによる。
【００１１】
以上のように、酸添加後脱炭酸処理する方法では、脱炭酸処理水のｐＨ幅が大きいことから、ＲＯ処理に際してアルカリを添加した場合、ｐＨ幅を例えば±０．０５というように小さくすることは極めて困難であり、ＲＯ膜分離装置の給水はｐＨ変動の大きいものとなる。
【００１２】
特に、特開平５−２２０４７９号公報に記載される３段ＲＯ処理のように、後段のＲＯ処理の濃縮水を前段のＲＯ膜分離装置に返送する方法を採用した場合には、当該ＲＯ膜分離装置の入口水のｐＨを一定に制御することは極めて困難なものとなる。なお、この方法のように、低圧の後段のＲＯ処理の濃縮水を高圧の前段のＲＯ膜分離装置に戻すためには、更に、この返送のためのブースターポンプ等の高圧ポンプが必要となり、コスト高騰につながる。
【００１３】
また、特開平７−１６５６５号公報に記載されるように、ＲＯ膜分離装置の濃縮水のｐＨに基いてアルカリ添加量を制御する方法では、ＲＯ膜分離装置における滞留時間に相当する時間のタイムラグが生じる。このため、水質変動に対応してｐＨを制御することが難しい。
【００１４】
ところで、ＲＯ膜分離装置による処理においては、その給水の水質に応じて最適なｐＨ条件が存在し、高水質のＲＯ処理水を得るためには、ＲＯ膜分離装置の給水をその最適ｐＨ条件に調整する必要がある。
【００１５】
しかしながら、従来においては、上述の如く、ＲＯ膜分離装置の給水のｐＨを最適ｐＨ条件に調整することが難しく、このため、良好な水質の処理水を安定に得ることができなかった。
【００１６】
本発明は上記従来の問題点を解決し、被処理水に酸を添加して脱気処理した後、多段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、ＲＯ膜分離装置の入口水のｐＨ変動を抑え、ＲＯ処理に好適なｐＨ条件を安定に維持することにより、高水質の純水を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の純水の製造方法は、被処理水に酸を添加して脱気処理した後、多段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、脱気処理後の水を活性炭と接触させ、該活性炭接触後の水を多段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水することを特徴とする。
【００１８】
脱気処理水を活性炭で処理して得られる水のｐＨは、脱気処理水より若干高く、小さいｐＨ幅で安定している。この活性炭処理水のｐＨ幅が小さく安定するのは、活性炭処理における撹拌、滞留、加圧効果等の物理的作用によるものが主であり、一部にイオンの吸脱着による化学的安定作用があると考えられる。また、活性炭処理水のｐＨが脱気処理水のｐＨより高いのは、活性炭には、炭酸（ＣＯ2）をイオン化（ＨＣＯ3-，ＣＯ32-）する触媒的な化学作用があるためと考えられる。このような物理、化学的なｐＨ安定化作用は、本発明に係る研究によってはじめて明らかになったものである。活性炭のほかに濾過砂のようなものを用いても物理的作用は期待できるが、上記のような化学的作用は期待できないため、ｐＨ安定効果は落ちるものである。
【００１９】
本発明では、このように脱気処理水を活性炭処理することでｐＨを安定させ、多段ＲＯ処理の給水を容易に最適ｐＨ条件に調整することにより、高純度の純水を安定に製造する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の純水の製造方法によれば、被処理水に酸を添加して脱気処理した後、多段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、ＲＯ膜分離装置の入口水のｐＨ変動を抑え、ＲＯ処理に好適なｐＨ条件を安定に維持することにより、高水質の純水を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は本発明の純水の製造方法の実施の形態を示す系統図である。
【００２３】
図示の方法は、脱気処理水を３段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水して純水を製造するものであり、まず、市水、工水、井水、回収水（半導体製造工程等排出される使用済超純水）等に必要に応じて凝集沈殿、浮上、濾過、活性炭吸着などの前処理を施して得られる原水を、原水タンク１からポンプＰ−１で抜き出し、酸を添加した後、脱気装置２で脱気処理する。なお、ここで添加される酸としては硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、塩酸（ＨＣｌ）等が好適であり、その添加量は原水中の炭酸イオン、重炭酸イオンを炭酸の形態に変換するようなｐＨとなるような量であり、処理温度にもよるが、通常、脱気装置２に導入される水のｐＨが５以下、好ましくは５〜４以下、より好ましくは５〜４．５となる量とするのが好ましい。ｐＨ４より低くすると、後述するようにＲＯ処理に好適なｐＨに調整するアルカリ剤が多くなり、好ましくない。従って、酸添加後、撹拌機Ｍ−１で十分に混合均一化した水のｐＨをｐＨ計Ｈ−１で計測し、このｐＨ計Ｈ−１に連動する薬注ポンプＰ−２により、上記ｐＨ範囲となるように酸添加量を制御する。制御方法としては、比例制御、またはＰＩＤ制御などのコントローラにより制御する。
【００２４】
脱気装置２としては、気体分離膜の一方の側に給水し、他方の透過側を減圧して水中のガス成分を除去する膜脱気装置、気液接触充填材に散水し、ガスを真空ポンプで吸引する真空脱気装置等を使用することができる。脱気装置２では、原水中の炭酸が炭酸ガスとして水から分離、除去される。脱気（脱炭酸）された水のｐＨは、多少上昇する。この上昇度は脱炭酸量に関係し、脱炭酸量の変化により脱気装置２からの流出水のｐＨは変動する。なお、この脱気処理により、水中の溶存酸素も除去される。
【００２５】
脱気装置２の流出水は次いで活性炭塔３に通水される。この活性炭塔３としては、粒状活性炭の充填層を形成したものを使用し、下降流又は上向流で通水する。通水条件には特に制限はないが、通水流速としてはＳＶ＝１０〜３０ｈｒ-1が適当である。
【００２６】
一般に、活性炭の充填層内には、微生物等が繁殖して目詰りし、１週間〜数カ月程度で逆洗したり、活性炭を取り替えたりする必要があるが、本発明では脱気処理により微生物の増殖に必要な溶存酸素が除去された水が導入されるため、活性炭塔内の微生物繁殖の問題がなく、目詰り等のトラブルも殆どない。このため、活性炭の取り替えの必要はなく、また、逆洗頻度も著しく少なくて足り、年に数回の逆洗で十分な機能を得ることができる。
【００２７】
この活性炭塔３に通水することにより得られる活性炭処理水のｐＨは、脱気処理水のｐＨよりも若干高い値で、極めて小さい変動幅で安定する。
【００２８】
例えば、脱気装置２の入口水のｐＨが４．８〜４．９の場合、前述の如く、脱気装置２の出口水のｐＨは脱気処理の程度の差により、ｐＨ５．３〜５．８と大きく変動するが、これを活性炭塔３に通水して得られる活性炭塔３の出口水はｐＨ６．０〜６．１程度と、ｐＨ変動幅は極めて小さく、ｐＨ値が安定する。
【００２９】
活性炭塔３の流出水は、必要により酸又はアルカリを添加してＲＯ処理に好適なｐＨ値に調整した後、第１段目のＲＯ膜分離装置（以下「第１ＲＯ装置」と称す。）４、第２段目のＲＯ膜分離装置（以下「第２ＲＯ装置」と称す。）５、第３段目のＲＯ膜分離装置（以下「第３ＲＯ装置」と称す。）６に順次通水して純水を得る。
【００３０】
ところで、ＲＯ処理に当り、ＲＯ処理の給水のｐＨは得られる処理水（透過水）の水質に大きく影響し、ＲＯ処理に好適なｐＨ値が存在する。また、この好適なｐＨ値は原水水質（主に全炭酸濃度）によって異なる。
【００３１】
例えば、図３，４は、３段ＲＯ処理の給水と得られる処理水（第３ＲＯ装置の透過水）の比抵抗との関係を示すグラフであり、図３は全炭酸濃度が１４ｐｐｍの原水（水道水単独）を脱気処理した後３段ＲＯ処理する場合を示し、図４は全炭酸濃度が４．３ｐｐｍの原水（水道水：回収水＝３：７）を脱気処理した後３段ＲＯ処理する場合を示すものであるが、これらのグラフから、３段ＲＯ処理の給水のｐＨは、原水の全炭酸濃度が１４ｐｐｍの場合はｐＨ７．１程度が好ましく、原水の全炭酸濃度が４．３ｐｐｍの場合は、ｐＨ６．０〜６．１程度が好ましいことがわかる。このように、原水の全炭酸濃度に応じて、ＲＯ処理の最適ｐＨ値が異なるものとなり、全炭酸濃度が高い程最適ｐＨ値が高くなるが、これは、原水の全炭酸濃度に対応して脱気処理後の全炭酸濃度も高くなり、その分、炭酸のイオン化に必要なアルカリ量が増えるためである。アルカリ添加量を最適ｐＨ値より多くすると逆にアルカリ負荷が大となり生産水比抵抗は低下してくるため、最適ｐＨ範囲が存在する。
【００３２】
このようなことから、ＲＯ処理の給水は、その原水の水質に応じて最適ｐＨ値に調整する必要がある。この場合、最適ｐＨは原水の水質により、一概に特定できないので、装置運転開始に先立ち、最終処理水（純水）に要求される純度とＲＯ処理の給水のｐＨとの関係を、給水ｐＨを変化させることにより確認し、最適ｐＨ値を予め設定しておくのが好ましい。
【００３３】
このＲＯ処理の給水のｐＨ調整は、狭いｐＨ範囲で制御できる程、得られる処理水の純度が高いものとなるが、本発明では、活性炭処理によりｐＨ値が安定した水をＲＯ処理の給水とするため、ｐＨ調整により狭いｐＨ範囲に容易に制御することができる。
【００３４】
前述の如く、脱気処理水を活性炭処理して得られる水のｐＨは約６．０〜６．１であるため、図４に示す如く、原水の全炭酸濃度が４．３ｐｐｍの場合には特にｐＨ調整することなくＲＯ処理することができる。
【００３５】
また、図３に示す如く、原水の全炭酸濃度が比較的多い場合には、一般にアルカリを添加してｐＨを高める必要があり、逆に原水の全炭酸濃度が比較的少ない場合には、一般に酸を添加してｐＨを下げる必要がある。
【００３６】
ここで、アルカリとしては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等を用いることができ、また、酸としては、ＨＣｌ，Ｈ2ＳＯ4等を用いることができる。
【００３７】
図１においては、活性炭塔３の流出水に必要に応じて酸又はアルカリを添加後、撹拌機Ｍ−２で十分に混合均一化した水のｐＨをｐＨ計Ｈ−２で計測し、このｐＨ計Ｈ−１に連動するポンプＰ−３，Ｐ−４により、好適ｐＨ値となるように制御する。
【００３８】
ｐＨ調整後の水は、高圧ポンプＰ−５で加圧して第１ＲＯ装置４に供給する。この第１ＲＯ装置４の給水圧力は、原水の塩類濃度にもよるが、通常の場合、５〜７．５ｋｇ／ｃｍ2とすると、原水中の塩類，ＴＯＣの殆どを排除することができる。この第１ＲＯ装置４の濃縮水は系外へ排出し、透過水は、第１ＲＯ装置４に給水される活性炭塔３の流出水と同様に、ｐＨ計Ｈ−３とこれに連動するポンプＰ−６，Ｐ−７により必要に応じて酸又はアルカリを添加した後撹拌機Ｍ−３で混合し、再度ｐＨ調整した後、第２ＲＯ装置５に供給する。第２ＲＯ装置５では第２ＲＯ装置４の透過水中に微量残留する塩類が除去され、一次純水となる。特に、この第２ＲＯ装置５では残留アニオンを効果的に除去でき、アニオンは殆ど残らない。
【００３９】
第２ＲＯ装置５の透過水は更に第３ＲＯ装置６に供給し、極微量残留するイオンが除去された透過水を、高純度の一次純水として取り出す。
【００４０】
この一次純水は、イオン交換装置又は、サブシステム（二次純水装置）に送られ、更に高度処理され、得られた超純水は、半導体製造工程や医薬品製造工程等に供給される。
【００４１】
一方、第２ＲＯ装置５及び第３ＲＯ装置６の濃縮水は、第１ＲＯ装置４でＲＯ処理された透過水から得られる比較的良好な水質の水であるため、水回収率の向上の面から、これを前段工程に戻して再処理する。この場合、この濃縮水をＲＯ処理のｐＨ調整後の工程に戻すとｐＨ変動の恐れがあり、また、高圧ポンプＲ５の下流側に戻すには、前述の如く、別途ポンプを必要とするため、この高圧ポンプ及びｐＨ調整位置よりも前段に戻すのが好ましい。濃縮水の好適な返送先としては、酸添加前の原水ラインや活性炭塔３の前後が考えられるが、特に、図示の如く、活性炭塔３の入口側に返送するのが好ましい。即ち、原水ラインに返送した場合には、脱気装置２の被処理水が増え不経済である。活性炭塔３の出口側に返送した場合にはこのような問題はないが、活性炭塔３の入口側に返送し、活性炭処理することにより、活性炭処理によるｐＨ安定化作用でｐＨ変動幅が小さく抑えられ、極めて有利である。
【００４２】
なお、図１では、ＲＯ処理のｐＨ調整を第１ＲＯ装置４の入口側と第２ＲＯ装置５の入口側の双方で行うが、このｐＨ調整は、第１ＲＯ装置４の入口側のみ、或いは、第２ＲＯ装置５の入口側のみで行っても良い。
【００４３】
第１ＲＯ装置４の入口側でｐＨ調整すると、原水中の塩類の大部分を除去する第１ＲＯ装置４が最適条件となるため、効率的な処理を行える。また、第２ＲＯ装置５の入口側でｐＨ調整すると、この水は、第１ＲＯ装置４で塩類の大部分が除去されているため、水中のイオンの影響を受けることなく容易にｐＨ調整することができ、ｐＨ調整のための酸又はアルカリが少量で足りるという利点がある。
【００４４】
図１の如く、第１ＲＯ装置４の入口側と第２ＲＯ装置５の入口側の両方でｐＨ調整した場合には、上記効果を共に得ることができる上に、一方のｐＨ調整手段にトラブルが発生した場合でも、他方のｐＨ調整手段でこれを補って、水質を安定化することができる。
【００４５】
本発明において、ＲＯ処理のＲＯ膜としては、各ＲＯ装置共に、脱塩率の高いＲＯ膜、特に脱塩率９９．５％以上のＲＯ膜を使用するのが好ましい。
【００４６】
特に、図１に示す如く、３段ＲＯ処理する場合、第３ＲＯ装置６に流入する第２ＲＯ装置５の透過水は、既に２段階のＲＯ処理を経ることで、十分に純度が高められたものである。このように純度の高い第２ＲＯ装置５の透過水をＲＯ処理する第３ＲＯ装置６のＲＯ膜としては、低塩類濃度域における脱塩率の高いＲＯ膜を用いるのが好ましい。このようなＲＯ膜であれば、２段ＲＯ処理により既にイオン濃度が相当に低減された第２ＲＯ装置の透過水中のイオンを極低濃度にまで除去して、著しく高水質の処理水を得ることができる。
【００４７】
とりわけ、この第３段ＲＯ装置６のＲＯ膜としては、正に荷電したＲＯ膜を使用するのが好ましい。
【００４８】
即ち、前述の如く、第１ＲＯ装置４では原水中の塩類、ＴＯＣの殆どが除去され、第２ＲＯ装置５では特に残留アニオンが除去される。従って、第３ＲＯ装置６では、カチオンを反発してカチオンを効果的に除去する正荷電膜を用い、特に残留カチオンを効率的に除去するのが好ましい。
【００４９】
なお、通常のＲＯ膜は負荷電膜が一般的であり、アニオン除去効果が高い。
【００５０】
本発明において３段ＲＯ処理を行う場合、第１ＲＯ装置及び第２ＲＯ装置のＲＯ膜としては、日東電工株式会社製「ＥＳ２０」、東レ株式会社製「ＳＵ９１０」等の負荷電膜を用いるのが好ましい。また、第３ＲＯ装置のＲＯ膜としては、塩類濃度１〜１０ｐｐｍというような低塩類濃度域における脱塩率が９９％以上のＲＯ膜、例えば、日東電工社製「ＮＴＲ−７１９ＨＦ」，「ＥＳ１０Ｃ」（共にＮａＣｌ濃度１〜１０ｐｐｍでのＮａＣｌ阻止率９９％以上）等の正荷電膜を用いるのが好ましい。
【００５１】
なお、図１には、３段ＲＯ処理を行う例を示したが、本発明ではＲＯ処理は２段以上の多段であれば良く、２段ＲＯ処理であっても良い。
【００５２】
しかし、３段ＲＯ処理を行うことにより、一層の高純度化が図れ、従来の一次純水装置で用いられているイオン交換装置を省略することができるため、好ましくは３段ＲＯ処理とする。
【００５３】
即ち、イオン交換装置を必要とする場合には、イオン交換樹脂の再生のための操作や薬剤、再生廃液の処理が必要となり、装置や操作が複雑となる上に、コストが高騰する。従って、３段ＲＯ処理を採用してイオン交換装置を省略するのが有利である。
【００５４】
ただし、３段ＲＯ処理を採用した場合でも、より高純度の純水が必要とされる場合には、小容量の非再生型イオン交換装置で処理した後、サブシステムに送るようにしても良い。
【実施例】
【００５５】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００５６】
実施例１
図１に示す方法に従って、水道水と半導体工場の回収水とを水道水：回収水＝３：７で混合した水（全炭酸濃度４．３ｐｐｍ）を原水として処理を行った。この水の３段ＲＯ処理の好適ｐＨ値は、図４に示す如く、約ｐＨ６．０〜６．１である。
【００５７】
まず、原水に酸（Ｈ2ＳＯ4）を添加してｐＨ４．７〜４．８にした後、膜脱気装置（大日本インキ工業社製「ＳＥＰＡＲＥＬ ＥＦ０４０Ｐ」）２に通水し、真空ポンプ（リーチャリー社製「ＶＣＥ−４０」）で吸引した。その後、活性炭（ＣＷ１０／３２）塔３にＳＶ＝２０ｈｒ-1で通水した。
【００５８】
活性炭塔３の出口水のｐＨは６．０〜６．１であったので、この水をｐＨ調整することなくそのまま、高圧ポンプＰ−５で運転圧１５ｋｇ／ｃｍ2で３段ＲＯ処理した。用いたＲＯ膜は、第１ＲＯ装置４及び第２ＲＯ装置５では日東電工社製ポリアクリルアミドＲＯ膜「ＥＳ−２０」（４インチ）であり、第３ＲＯ装置６では日東電工社製ポリアクリルアミドＲＯ膜「ＥＳ１０Ｃ」である。
【００５９】
その結果、第３ＲＯ装置の透過水として、比抵抗１６〜１７ＭΩ／ｃｍの高純度の純水を安定に得ることができた。
【００６０】
なお、この実施例における原水タンク１の出口水のｐＨ，活性炭塔３の出口水のｐＨ及び得られた純水の比抵抗の経時変化を図５に示す。
【００６１】
比較例１
実施例１において、脱気処理水を活性炭塔に通水せずに直接ｐＨ調整して３段ＲＯ処理したこと以外は同様にして処理を行った。
【００６２】
その結果、脱気処理水のｐＨは５．２〜５．８の範囲で大きく変動し、この脱気処理水にＮａＯＨを添加してｐＨ６．０〜６．１に調整したものの、３段ＲＯ処理の給水のｐＨは結果的にｐＨ５．９〜６．５の間で変動したため、得られた純水の比抵抗は６〜１６ＭΩ／ｃｍとなった。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の純水の製造方法の実施の形態を示す系統図である。
【図２】膜脱気装置の入口水と出口水のｐＨ変動を示すグラフである。
【図３】３段ＲＯ処理の給水のｐＨと得られる処理水の比抵抗との関係を示すグラフである。
【図４】３段ＲＯ処理の給水のｐＨと得られる処理水の比抵抗との関係を示すグラフである。
【図５】実施例１における原水タンク１の出口水のｐＨ，活性炭塔３の出口水のｐＨ及び得られた純水の低抵抗の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１ 原水タンク
２ 脱気装置
３ 活性炭塔
４ 第１ＲＯ装置
５ 第２ＲＯ装置
６ 第３ＲＯ装置
Ｐ−１，Ｐ−２，Ｐ−３，Ｐ−４，Ｐ−６，Ｐ−７ ポンプ
Ｐ−５ 高圧ポンプ
Ｍ−１，Ｍ−２，Ｍ−３ 撹拌機
Ｈ−１，Ｈ−２，Ｈ−３ ｐＨ計
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は純水の製造方法に係り、特に、被処理水に酸を添加して脱気処理した後、多段に直列配置した逆浸透（ＲＯ）膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、ＲＯ膜分離装置の入口水のｐＨ変動を抑え、ＲＯ膜分離処理に好適なｐＨ条件を安定に維持することにより、高水質の純水を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、市水、井水、工水、回収水、その他の水から純水（一次純水）を製造する方法として、これらの水を必要に応じて前処理（除濁、除塩素）した後、酸を添加して脱炭酸処理し、脱炭酸処理水を２段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水処理（２段ＲＯ処理）する方法がある。
【０００３】
また、このような２段ＲＯ処理において、処理水質の改善を図るために、ＲＯ膜分離装置の給水に水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等のアルカリを注入し、ＲＯ膜分離装置に供給される水中に残留する炭酸（ＣＯ2）をイオン化（ＨＣＯ3-，ＣＯ32-）してＲＯ処理する方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特公平６−４９１９１号公報には、原水に酸を添加した後、脱炭酸塔で脱炭酸処理し、脱炭酸処理水にアルカリを添加した後、２段ＲＯ処理する方法が記載され、また、特公平８−２９３１５号公報には、原水に酸を添加した後、脱気装置で脱炭酸処理し、脱気処理水にアルカリを添加した後、２段ＲＯ処理する方法が記載されている。
【０００５】
なお、このようにして得られる２段ＲＯ処理水は、必要に応じてイオン交換処理を施して、更に純度を高める。
【０００６】
また、水の純度をより一層高めるために３段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水処理（３段ＲＯ処理）する方法も公知であり、例えば、特開平５−２２０４７９号公報には、第１段目のＲＯ膜として負荷電膜を用い、第１段目のＲＯ処理水（第１段目のＲＯ膜分離装置の透過水）にアルカリを添加した後、第２段目のＲＯ膜分離装置及び第３段目のＲＯ膜分離装置に順次通水し、第２，３段目のＲＯ膜分離装置の濃縮水を前段のＲＯ膜分離装置に返送する方法が記載されている。更に、特開平７−１６５６５号公報には、３段ＲＯ処理において、２段目のＲＯ膜分離装置の濃縮水のｐＨに基いて２段目のＲＯ膜分離装置の給水にアルカリを添加する方法が記載されている。
【０００７】
なお、従来、超純水製造工程において、活性炭処理を採用する場合があるが、従来の活性炭処理工程は、ＴＯＣの吸着除去や塩素の除去を目的とするものであり、脱炭酸処理後のＲＯ膜分離装置への給水のｐＨ調整を目的としたものはない。
【特許文献１】特公平６−４９１９１号公報
【特許文献２】特公平８−２９３１５号公報
【特許文献３】特開平５−２２０４７９号公報
【特許文献４】特開平７−１６５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の方法のうち、特公平６−４９１９１号公報及び同８−２９３１５号公報に開示される方法では、酸添加後の水のｐＨ幅を小さく押えても、脱炭酸処理後のｐＨは酸添加後のｐＨ幅の５倍以上の変動を示す。
【０００９】
例えば、図２は、水に硫酸（Ｈ2ＳＯ4）を添加した後、膜脱気装置で脱気処理した場合の膜脱気装置入口水（酸添加後の水）のｐＨ変動と膜脱気装置出口水（脱気処理後の水）のｐＨ変動を示すグラフであるが、膜脱気装置入口水のｐＨを４．８〜４．９の範囲に抑えても、膜脱気装置出口水のｐＨは５．３〜５．８と大きく変動していることがわかる。
【００１０】
このように酸添加後のｐＨ幅が±０．０５であっても、脱気処理後のｐＨ幅は±０．２５にもなるのは、膜脱気装置の入口水のｐＨ条件のわずかな変化により、脱気膜におけるＣＯ2除去性能が異なるものとなり、脱気処理後のｐＨが大きく変動することによる。
【００１１】
以上のように、酸添加後脱炭酸処理する方法では、脱炭酸処理水のｐＨ幅が大きいことから、ＲＯ処理に際してアルカリを添加した場合、ｐＨ幅を例えば±０．０５というように小さくすることは極めて困難であり、ＲＯ膜分離装置の給水はｐＨ変動の大きいものとなる。
【００１２】
特に、特開平５−２２０４７９号公報に記載される３段ＲＯ処理のように、後段のＲＯ処理の濃縮水を前段のＲＯ膜分離装置に返送する方法を採用した場合には、当該ＲＯ膜分離装置の入口水のｐＨを一定に制御することは極めて困難なものとなる。なお、この方法のように、低圧の後段のＲＯ処理の濃縮水を高圧の前段のＲＯ膜分離装置に戻すためには、更に、この返送のためのブースターポンプ等の高圧ポンプが必要となり、コスト高騰につながる。
【００１３】
また、特開平７−１６５６５号公報に記載されるように、ＲＯ膜分離装置の濃縮水のｐＨに基いてアルカリ添加量を制御する方法では、ＲＯ膜分離装置における滞留時間に相当する時間のタイムラグが生じる。このため、水質変動に対応してｐＨを制御することが難しい。
【００１４】
ところで、ＲＯ膜分離装置による処理においては、その給水の水質に応じて最適なｐＨ条件が存在し、高水質のＲＯ処理水を得るためには、ＲＯ膜分離装置の給水をその最適ｐＨ条件に調整する必要がある。
【００１５】
しかしながら、従来においては、上述の如く、ＲＯ膜分離装置の給水のｐＨを最適ｐＨ条件に調整することが難しく、このため、良好な水質の処理水を安定に得ることができなかった。
【００１６】
本発明は上記従来の問題点を解決し、被処理水に酸を添加して脱気処理した後、３段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、ＲＯ膜分離装置の入口水のｐＨ変動を抑え、ＲＯ処理に好適なｐＨ条件を安定に維持することにより、高水質の純水を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の純水の製造方法は、被処理水に酸を添加して脱気処理した後、３段に直列配置した逆浸透膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、３段目の逆浸透膜分離装置の逆浸透膜が正荷電膜であり、脱気処理後の水を活性炭と接触させ、該活性炭接触後の水を３段に直列配置した前記逆浸透膜分離装置に順次通水することを特徴とする。
【００１８】
脱気処理水を活性炭で処理して得られる水のｐＨは、脱気処理水より若干高く、小さいｐＨ幅で安定している。この活性炭処理水のｐＨ幅が小さく安定するのは、活性炭処理における撹拌、滞留、加圧効果等の物理的作用によるものが主であり、一部にイオンの吸脱着による化学的安定作用があると考えられる。また、活性炭処理水のｐＨが脱気処理水のｐＨより高いのは、活性炭には、炭酸（ＣＯ2）をイオン化（ＨＣＯ3-，ＣＯ32-）する触媒的な化学作用があるためと考えられる。このような物理、化学的なｐＨ安定化作用は、本発明に係る研究によってはじめて明らかになったものである。活性炭のほかに濾過砂のようなものを用いても物理的作用は期待できるが、上記のような化学的作用は期待できないため、ｐＨ安定効果は落ちるものである。
【００１９】
本発明では、このように脱気処理水を活性炭処理することでｐＨを安定させ、３段ＲＯ処理の給水を容易に最適ｐＨ条件に調整することにより、高純度の純水を安定に製造する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の純水の製造方法によれば、被処理水に酸を添加して脱気処理した後、３段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、ＲＯ膜分離装置の入口水のｐＨ変動を抑え、ＲＯ処理に好適なｐＨ条件を安定に維持することにより、高水質の純水を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は本発明の純水の製造方法の実施の形態を示す系統図である。
【００２３】
図示の方法は、脱気処理水を３段に直列配置したＲＯ膜分離装置に順次通水して純水を製造するものであり、まず、市水、工水、井水、回収水（半導体製造工程等排出される使用済超純水）等に必要に応じて凝集沈殿、浮上、濾過、活性炭吸着などの前処理を施して得られる原水を、原水タンク１からポンプＰ−１で抜き出し、酸を添加した後、脱気装置２で脱気処理する。なお、ここで添加される酸としては硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、塩酸（ＨＣｌ）等が好適であり、その添加量は原水中の炭酸イオン、重炭酸イオンを炭酸の形態に変換するようなｐＨとなるような量であり、処理温度にもよるが、通常、脱気装置２に導入される水のｐＨが５以下、好ましくは５〜４以下、より好ましくは５〜４．５となる量とするのが好ましい。ｐＨ４より低くすると、後述するようにＲＯ処理に好適なｐＨに調整するアルカリ剤が多くなり、好ましくない。従って、酸添加後、撹拌機Ｍ−１で十分に混合均一化した水のｐＨをｐＨ計Ｈ−１で計測し、このｐＨ計Ｈ−１に連動する薬注ポンプＰ−２により、上記ｐＨ範囲となるように酸添加量を制御する。制御方法としては、比例制御、またはＰＩＤ制御などのコントローラにより制御する。
【００２４】
脱気装置２としては、気体分離膜の一方の側に給水し、他方の透過側を減圧して水中のガス成分を除去する膜脱気装置、気液接触充填材に散水し、ガスを真空ポンプで吸引する真空脱気装置等を使用することができる。脱気装置２では、原水中の炭酸が炭酸ガスとして水から分離、除去される。脱気（脱炭酸）された水のｐＨは、多少上昇する。この上昇度は脱炭酸量に関係し、脱炭酸量の変化により脱気装置２からの流出水のｐＨは変動する。なお、この脱気処理により、水中の溶存酸素も除去される。
【００２５】
脱気装置２の流出水は次いで活性炭塔３に通水される。この活性炭塔３としては、粒状活性炭の充填層を形成したものを使用し、下降流又は上向流で通水する。通水条件には特に制限はないが、通水流速としてはＳＶ＝１０〜３０ｈｒ-1が適当である。
【００２６】
一般に、活性炭の充填層内には、微生物等が繁殖して目詰りし、１週間〜数カ月程度で逆洗したり、活性炭を取り替えたりする必要があるが、本発明では脱気処理により微生物の増殖に必要な溶存酸素が除去された水が導入されるため、活性炭塔内の微生物繁殖の問題がなく、目詰り等のトラブルも殆どない。このため、活性炭の取り替えの必要はなく、また、逆洗頻度も著しく少なくて足り、年に数回の逆洗で十分な機能を得ることができる。
【００２７】
この活性炭塔３に通水することにより得られる活性炭処理水のｐＨは、脱気処理水のｐＨよりも若干高い値で、極めて小さい変動幅で安定する。
【００２８】
例えば、脱気装置２の入口水のｐＨが４．８〜４．９の場合、前述の如く、脱気装置２の出口水のｐＨは脱気処理の程度の差により、ｐＨ５．３〜５．８と大きく変動するが、これを活性炭塔３に通水して得られる活性炭塔３の出口水はｐＨ６．０〜６．１程度と、ｐＨ変動幅は極めて小さく、ｐＨ値が安定する。
【００２９】
活性炭塔３の流出水は、必要により酸又はアルカリを添加してＲＯ処理に好適なｐＨ値に調整した後、第１段目のＲＯ膜分離装置（以下「第１ＲＯ装置」と称す。）４、第２段目のＲＯ膜分離装置（以下「第２ＲＯ装置」と称す。）５、第３段目のＲＯ膜分離装置（以下「第３ＲＯ装置」と称す。）６に順次通水して純水を得る。
【００３０】
ところで、ＲＯ処理に当り、ＲＯ処理の給水のｐＨは得られる処理水（透過水）の水質に大きく影響し、ＲＯ処理に好適なｐＨ値が存在する。また、この好適なｐＨ値は原水水質（主に全炭酸濃度）によって異なる。
【００３１】
例えば、図３，４は、３段ＲＯ処理の給水と得られる処理水（第３ＲＯ装置の透過水）の比抵抗との関係を示すグラフであり、図３は全炭酸濃度が１４ｐｐｍの原水（水道水単独）を脱気処理した後３段ＲＯ処理する場合を示し、図４は全炭酸濃度が４．３ｐｐｍの原水（水道水：回収水＝３：７）を脱気処理した後３段ＲＯ処理する場合を示すものであるが、これらのグラフから、３段ＲＯ処理の給水のｐＨは、原水の全炭酸濃度が１４ｐｐｍの場合はｐＨ７．１程度が好ましく、原水の全炭酸濃度が４．３ｐｐｍの場合は、ｐＨ６．０〜６．１程度が好ましいことがわかる。このように、原水の全炭酸濃度に応じて、ＲＯ処理の最適ｐＨ値が異なるものとなり、全炭酸濃度が高い程最適ｐＨ値が高くなるが、これは、原水の全炭酸濃度に対応して脱気処理後の全炭酸濃度も高くなり、その分、炭酸のイオン化に必要なアルカリ量が増えるためである。アルカリ添加量を最適ｐＨ値より多くすると逆にアルカリ負荷が大となり生産水比抵抗は低下してくるため、最適ｐＨ範囲が存在する。
【００３２】
このようなことから、ＲＯ処理の給水は、その原水の水質に応じて最適ｐＨ値に調整する必要がある。この場合、最適ｐＨは原水の水質により、一概に特定できないので、装置運転開始に先立ち、最終処理水（純水）に要求される純度とＲＯ処理の給水のｐＨとの関係を、給水ｐＨを変化させることにより確認し、最適ｐＨ値を予め設定しておくのが好ましい。
【００３３】
このＲＯ処理の給水のｐＨ調整は、狭いｐＨ範囲で制御できる程、得られる処理水の純度が高いものとなるが、本発明では、活性炭処理によりｐＨ値が安定した水をＲＯ処理の給水とするため、ｐＨ調整により狭いｐＨ範囲に容易に制御することができる。
【００３４】
前述の如く、脱気処理水を活性炭処理して得られる水のｐＨは約６．０〜６．１であるため、図４に示す如く、原水の全炭酸濃度が４．３ｐｐｍの場合には特にｐＨ調整することなくＲＯ処理することができる。
【００３５】
また、図３に示す如く、原水の全炭酸濃度が比較的多い場合には、一般にアルカリを添加してｐＨを高める必要があり、逆に原水の全炭酸濃度が比較的少ない場合には、一般に酸を添加してｐＨを下げる必要がある。
【００３６】
ここで、アルカリとしては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等を用いることができ、また、酸としては、ＨＣｌ，Ｈ2ＳＯ4等を用いることができる。
【００３７】
図１においては、活性炭塔３の流出水に必要に応じて酸又はアルカリを添加後、撹拌機Ｍ−２で十分に混合均一化した水のｐＨをｐＨ計Ｈ−２で計測し、このｐＨ計Ｈ−１に連動するポンプＰ−３，Ｐ−４により、好適ｐＨ値となるように制御する。
【００３８】
ｐＨ調整後の水は、高圧ポンプＰ−５で加圧して第１ＲＯ装置４に供給する。この第１ＲＯ装置４の給水圧力は、原水の塩類濃度にもよるが、通常の場合、５〜７．５ｋｇ／ｃｍ2とすると、原水中の塩類，ＴＯＣの殆どを排除することができる。この第１ＲＯ装置４の濃縮水は系外へ排出し、透過水は、第１ＲＯ装置４に給水される活性炭塔３の流出水と同様に、ｐＨ計Ｈ−３とこれに連動するポンプＰ−６，Ｐ−７により必要に応じて酸又はアルカリを添加した後撹拌機Ｍ−３で混合し、再度ｐＨ調整した後、第２ＲＯ装置５に供給する。第２ＲＯ装置５では第２ＲＯ装置４の透過水中に微量残留する塩類が除去され、一次純水となる。特に、この第２ＲＯ装置５では残留アニオンを効果的に除去でき、アニオンは殆ど残らない。
【００３９】
第２ＲＯ装置５の透過水は更に第３ＲＯ装置６に供給し、極微量残留するイオンが除去された透過水を、高純度の一次純水として取り出す。
【００４０】
この一次純水は、イオン交換装置又は、サブシステム（二次純水装置）に送られ、更に高度処理され、得られた超純水は、半導体製造工程や医薬品製造工程等に供給される。
【００４１】
一方、第２ＲＯ装置５及び第３ＲＯ装置６の濃縮水は、第１ＲＯ装置４でＲＯ処理された透過水から得られる比較的良好な水質の水であるため、水回収率の向上の面から、これを前段工程に戻して再処理する。この場合、この濃縮水をＲＯ処理のｐＨ調整後の工程に戻すとｐＨ変動の恐れがあり、また、高圧ポンプＲ５の下流側に戻すには、前述の如く、別途ポンプを必要とするため、この高圧ポンプ及びｐＨ調整位置よりも前段に戻すのが好ましい。濃縮水の好適な返送先としては、酸添加前の原水ラインや活性炭塔３の前後が考えられるが、特に、図示の如く、活性炭塔３の入口側に返送するのが好ましい。即ち、原水ラインに返送した場合には、脱気装置２の被処理水が増え不経済である。活性炭塔３の出口側に返送した場合にはこのような問題はないが、活性炭塔３の入口側に返送し、活性炭処理することにより、活性炭処理によるｐＨ安定化作用でｐＨ変動幅が小さく抑えられ、極めて有利である。
【００４２】
なお、図１では、ＲＯ処理のｐＨ調整を第１ＲＯ装置４の入口側と第２ＲＯ装置５の入口側の双方で行うが、このｐＨ調整は、第１ＲＯ装置４の入口側のみ、或いは、第２ＲＯ装置５の入口側のみで行っても良い。
【００４３】
第１ＲＯ装置４の入口側でｐＨ調整すると、原水中の塩類の大部分を除去する第１ＲＯ装置４が最適条件となるため、効率的な処理を行える。また、第２ＲＯ装置５の入口側でｐＨ調整すると、この水は、第１ＲＯ装置４で塩類の大部分が除去されているため、水中のイオンの影響を受けることなく容易にｐＨ調整することができ、ｐＨ調整のための酸又はアルカリが少量で足りるという利点がある。
【００４４】
図１の如く、第１ＲＯ装置４の入口側と第２ＲＯ装置５の入口側の両方でｐＨ調整した場合には、上記効果を共に得ることができる上に、一方のｐＨ調整手段にトラブルが発生した場合でも、他方のｐＨ調整手段でこれを補って、水質を安定化することができる。
【００４５】
本発明において、ＲＯ処理のＲＯ膜としては、各ＲＯ装置共に、脱塩率の高いＲＯ膜、特に脱塩率９９．５％以上のＲＯ膜を使用するのが好ましい。
【００４６】
特に、図１に示す如く、３段ＲＯ処理する場合、第３ＲＯ装置６に流入する第２ＲＯ装置５の透過水は、既に２段階のＲＯ処理を経ることで、十分に純度が高められたものである。このように純度の高い第２ＲＯ装置５の透過水をＲＯ処理する第３ＲＯ装置６のＲＯ膜としては、低塩類濃度域における脱塩率の高いＲＯ膜を用いるのが好ましい。このようなＲＯ膜であれば、２段ＲＯ処理により既にイオン濃度が相当に低減された第２ＲＯ装置の透過水中のイオンを極低濃度にまで除去して、著しく高水質の処理水を得ることができる。
【００４７】
従って、この第３段ＲＯ装置６のＲＯ膜としては、正に荷電したＲＯ膜を使用する。
【００４８】
即ち、前述の如く、第１ＲＯ装置４では原水中の塩類、ＴＯＣの殆どが除去され、第２ＲＯ装置５では特に残留アニオンが除去される。従って、第３ＲＯ装置６では、カチオンを反発してカチオンを効果的に除去する正荷電膜を用い、特に残留カチオンを効率的に除去する。
【００４９】
なお、通常のＲＯ膜は負荷電膜が一般的であり、アニオン除去効果が高い。
【００５０】
本発明において３段ＲＯ処理を行う場合、第１ＲＯ装置及び第２ＲＯ装置のＲＯ膜としては、日東電工株式会社製「ＥＳ２０」、東レ株式会社製「ＳＵ９１０」等の負荷電膜を用いるのが好ましい。また、第３ＲＯ装置のＲＯ膜としては、塩類濃度１〜１０ｐｐｍというような低塩類濃度域における脱塩率が９９％以上のＲＯ膜、例えば、日東電工社製「ＮＴＲ−７１９ＨＦ」，「ＥＳ１０Ｃ」（共にＮａＣｌ濃度１〜１０ｐｐｍでのＮａＣｌ阻止率９９％以上）等の正荷電膜を用いる。
【００５１】
なお、図１には、３段ＲＯ処理を行う例を示したが、本発明では３段ＲＯ処理を行うことにより、一層の高純度化が図れ、従来の一次純水装置で用いられているイオン交換装置を省略することができるため、３段ＲＯ処理とする。
【００５２】
即ち、イオン交換装置を必要とする場合には、イオン交換樹脂の再生のための操作や薬剤、再生廃液の処理が必要となり、装置や操作が複雑となる上に、コストが高騰する。従って、３段ＲＯ処理を採用してイオン交換装置を省略するのが有利である。
【００５３】
ただし、３段ＲＯ処理を採用した場合でも、より高純度の純水が必要とされる場合には、小容量の非再生型イオン交換装置で処理した後、サブシステムに送るようにしても良い。
【実施例】
【００５４】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００５５】
実施例１
図１に示す方法に従って、水道水と半導体工場の回収水とを水道水：回収水＝３：７で混合した水（全炭酸濃度４．３ｐｐｍ）を原水として処理を行った。この水の３段ＲＯ処理の好適ｐＨ値は、図４に示す如く、約ｐＨ６．０〜６．１である。
【００５６】
まず、原水に酸（Ｈ2ＳＯ4）を添加してｐＨ４．７〜４．８にした後、膜脱気装置（大日本インキ工業社製「ＳＥＰＡＲＥＬ ＥＦ０４０Ｐ」）２に通水し、真空ポンプ（リーチャリー社製「ＶＣＥ−４０」）で吸引した。その後、活性炭（ＣＷ１０／３２）塔３にＳＶ＝２０ｈｒ-1で通水した。
【００５７】
活性炭塔３の出口水のｐＨは６．０〜６．１であったので、この水をｐＨ調整することなくそのまま、高圧ポンプＰ−５で運転圧１５ｋｇ／ｃｍ2で３段ＲＯ処理した。用いたＲＯ膜は、第１ＲＯ装置４及び第２ＲＯ装置５では日東電工社製ポリアクリルアミドＲＯ膜「ＥＳ−２０」（４インチ）であり、第３ＲＯ装置６では日東電工社製ポリアクリルアミドＲＯ膜「ＥＳ１０Ｃ」である。
【００５８】
その結果、第３ＲＯ装置の透過水として、比抵抗１６〜１７ＭΩ／ｃｍの高純度の純水を安定に得ることができた。
【００５９】
なお、この実施例における原水タンク１の出口水のｐＨ，活性炭塔３の出口水のｐＨ及び得られた純水の比抵抗の経時変化を図５に示す。
【００６０】
比較例１
実施例１において、脱気処理水を活性炭塔に通水せずに直接ｐＨ調整して３段ＲＯ処理したこと以外は同様にして処理を行った。
【００６１】
その結果、脱気処理水のｐＨは５．２〜５．８の範囲で大きく変動し、この脱気処理水にＮａＯＨを添加してｐＨ６．０〜６．１に調整したものの、３段ＲＯ処理の給水のｐＨは結果的にｐＨ５．９〜６．５の間で変動したため、得られた純水の比抵抗は６〜１６ＭΩ／ｃｍとなった。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の純水の製造方法の実施の形態を示す系統図である。
【図２】膜脱気装置の入口水と出口水のｐＨ変動を示すグラフである。
【図３】３段ＲＯ処理の給水のｐＨと得られる処理水の比抵抗との関係を示すグラフである。
【図４】３段ＲＯ処理の給水のｐＨと得られる処理水の比抵抗との関係を示すグラフである。
【図５】実施例１における原水タンク１の出口水のｐＨ，活性炭塔３の出口水のｐＨ及び得られた純水の低抵抗の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
１ 原水タンク
２ 脱気装置
３ 活性炭塔
４ 第１ＲＯ装置
５ 第２ＲＯ装置
６ 第３ＲＯ装置
Ｐ−１，Ｐ−２，Ｐ−３，Ｐ−４，Ｐ−６，Ｐ−７ ポンプ
Ｐ−５ 高圧ポンプ
Ｍ−１，Ｍ−２，Ｍ−３ 撹拌機
Ｈ−１，Ｈ−２，Ｈ−３ ｐＨ計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に酸を添加して脱気処理した後、多段に直列配置した逆浸透膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、脱気処理後の水を活性炭と接触させ、該活性炭接触後の水を多段に直列配置した前記逆浸透膜分離装置に順次通水することを特徴とする純水の製造方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に酸を添加して脱気処理した後、３段に直列配置した逆浸透膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、３段目の逆浸透膜分離装置の逆浸透膜が正荷電膜であり、脱気処理後の水を活性炭と接触させ、該活性炭接触後の水を３段に直列配置した前記逆浸透膜分離装置に順次通水することを特徴とする純水の製造方法。
【請求項１】
被処理水に酸を添加して脱気処理した後、多段に直列配置した逆浸透膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、脱気処理後の水を活性炭と接触させ、該活性炭接触後の水を多段に直列配置した前記逆浸透膜分離装置に順次通水することを特徴とする純水の製造方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に酸を添加して脱気処理した後、３段に直列配置した逆浸透膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、３段目の逆浸透膜分離装置の逆浸透膜が正荷電膜であり、脱気処理後の水を活性炭と接触させ、該活性炭接触後の水を３段に直列配置した前記逆浸透膜分離装置に順次通水することを特徴とする純水の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１２２９０８（Ｐ２００６−１２２９０８Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６８９７７（Ｐ２００５−３６８９７７）
【出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【分割の表示】特願平９−５４６８４の分割
【原出願日】平成９年３月１０日（１９９７．３．１０）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【分割の表示】特願平９−５４６８４の分割
【原出願日】平成９年３月１０日（１９９７．３．１０）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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