超純水製造システム及び超純水の製造方法
【課題】製造される超純水の水質を維持した上で、より簡素化された超純水製造システム及び超純水の製造方法を提供する。
【解決手段】被処理水が導入される前処理部と、前処理水槽１４、該前処理水槽から被処理水が導入される逆浸透膜装置１５及び電気脱イオン装置１６を有する超純水製造部とを具備し、前記前処理部は活性炭濾過装置１３を有し、該活性炭濾過装置は、シート状部材が渦巻状に巻回される濾過体本体と、被処理水が通水され、前記濾過体本体の軸芯が通水方向に沿うように前記濾過体本体が内部に充填される濾過槽とを有し、前記シート状部材は、被処理水が通過する空孔を有するシート状のメッシュシートと、メッシュシートに比べて被処理水が通過し難いシート状のスペーサーのシート面同士が重ねられたものであり、前記メッシュシート及び前記スペーサーの少なくとも一部は活性炭繊維で形成されたものである超純水製造システム。
【解決手段】被処理水が導入される前処理部と、前処理水槽１４、該前処理水槽から被処理水が導入される逆浸透膜装置１５及び電気脱イオン装置１６を有する超純水製造部とを具備し、前記前処理部は活性炭濾過装置１３を有し、該活性炭濾過装置は、シート状部材が渦巻状に巻回される濾過体本体と、被処理水が通水され、前記濾過体本体の軸芯が通水方向に沿うように前記濾過体本体が内部に充填される濾過槽とを有し、前記シート状部材は、被処理水が通過する空孔を有するシート状のメッシュシートと、メッシュシートに比べて被処理水が通過し難いシート状のスペーサーのシート面同士が重ねられたものであり、前記メッシュシート及び前記スペーサーの少なくとも一部は活性炭繊維で形成されたものである超純水製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子産業、液晶、製薬、食品等の各種産業や研究施設などにおいて利用される超純水製造システム及び超純水の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業用水、市水、井水、河川水、湖沼水、工場廃水などの被処理水から超純水を製造する超純水製造システムは、一般的には前処理部、一次純水システム、サブシステム及び端末配管部で構成されている。前処理部では、後段の装置が安定して運転を行えるよう、不溶解性物質の除去を主目的として、凝集、沈殿、濾過、軟化、除鉄、除マンガン、吸着などの処理が行われる。一次純水システムは、前処理部で処理された前処理水を処理して純水を製造するものであり、主にイオン交換装置または電気脱イオン装置、脱気膜装置、逆浸透膜装置で構成されている。また、サブシステムは、一次純水システムで製造される純水をさらに高純度化して超純水に仕上げるものであり、例えばサブタンク、紫外線酸化装置、イオン交換装置、限外濾過膜装置等で構成されている。そして、サブシステムで製造された超純水は、端末配管部でユースポイントに送水され、ユースポイントで使用されなかった余剰の超純水は、サブシステムのサブタンクに戻され、循環処理される。例えば、従来技術の超純水製造システムを示す概略系統図である図１０に示すように、原水槽４１、熱交換器４２、精密濾過（ＭＦ）膜装置４３、活性炭塔４４、保安フィルター４５、活性炭塔４４及び保安フィルター４５の間に設けられ被処理水に硫酸等の薬品を導入する薬品導入手段４６を有する前処理部と、前処理水槽４７、逆浸透（ＲＯ）膜装置４８、脱気（ＭＤ）膜装置４９、電気脱イオン（ＥＤＩ）装置５０を有する一次純水システムと、サブタンク５１、熱交換（Ｈ／Ｅ）器５２、紫外線殺菌装置５３、端末精密濾過膜装置５４を有する端末配管部を有し、ポンプで被処理水が送液されて超純水が製造される超純水製造システム等がある。このような従来の超純水製造システムは、高純度の超純水を安定的にユースポイントに送水する点においては、理想的な装置構成となっているが、ユーザーからの設備投資費及び運転コストの削減要求や、省スペース化の要求から、超純水製造システムの簡素化が強く求められている。
【０００３】
これらの要求に対する技術として、前処理部と、該前処理部で処理された前処理水が導入される超純水製造部と、該超純水製造部で製造された超純水をユースポイントに送水し、余剰の超純水を該超純水製造部に戻す端末配管部とを備える超純水製造システムであって、該超純水製造部は、少なくとも、前処理水が導入されるタンクと、タンクからの水を処理する、逆浸透膜装置、脱気装置、電気脱イオン手段、及び濾過膜装置で構成され、かつ、前記端末配管部から戻される余剰の超純水は、該タンクに導入される超純水製造システムがある（特許文献１参照）。しかしながら、さらなる簡素化が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５７９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑み、製造される超純水の水質を維持した上で、より簡素化された超純水製造システム及び超純水の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する本発明の超純水製造システムは、被処理水が導入される前処理部と、該前処理部で処理された被処理水が貯留される前処理水槽、該前処理水槽から被処理水が導入される逆浸透膜装置及び電気脱イオン装置を有する超純水製造部とを具備し、前記前処理部は活性炭濾過装置を有し、該活性炭濾過装置は、シート状部材が渦巻状に巻回される濾過体本体と、被処理水が通水され、前記濾過体本体の軸芯が通水方向に沿うように前記濾過体本体が内部に充填される濾過槽とを有し、前記シート状部材は、被処理水が通過する空孔を有するシート状のメッシュシートと、メッシュシートに比べて被処理水が通過し難いシート状のスペーサーのシート面同士が重ねられたものであり、前記メッシュシート及び前記スペーサーの少なくとも一部は活性炭繊維で形成されたものであることを特徴とする。
【０００７】
前記スペーサーが、直径０．１〜１００μｍの活性炭繊維で形成されたものであることが好ましい。
また、前記電気脱イオン装置の上流側に、脱炭酸設備を少なくとも一つ以上有していてもよい。
そして、前記電気脱イオン装置は、バイポーラ膜を有することが好ましい。
あるいは、前記電気脱イオン装置の脱塩室の厚さが、２〜５ｍｍであることが好ましい。
また、前記超純水製造部から排出された超純水をユースポイントに送水すると共に余剰の超純水を前記前処理水槽に戻す端末配管部を有することが好ましい。
【０００８】
本発明の超純水の製造方法は、活性炭濾過装置により活性炭濾過処理した被処理水を前処理水槽に貯留し、該前処理水槽に貯留した被処理水を逆浸透膜装置で逆浸透膜処理した後、電気脱イオン装置で脱イオン処理をする超純水の製造方法であって、前記活性炭濾過装置が、シート状部材が渦巻状に巻回される濾過体本体と、被処理水が通水され、前記濾過体本体の軸芯が通水方向に沿うように前記濾過体本体が内部に充填される濾過槽とを有し、前記シート状部材は、被処理水が通過する空孔を有するシート状のメッシュシートと、メッシュシートに比べて被処理水が通過し難いシート状のスペーサーのシート面同士が重ねられたものであり、前記メッシュシート及び前記スペーサーの少なくとも一部は活性炭繊維で形成されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、製造される超純水の水質が良好で、且つ、簡素化された超純水製造システムを提供することができる。したがって、設備投資費及び運転コストを削減し、省スペース化を図りつつ、水質が良好な超純水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の超純水製造システムの一例を示す概略系統図である。
【図２】活性炭濾過装置の構成を示す縦断面図である。
【図３】活性炭濾過装置の構成を示す横断面図である。
【図４】活性炭濾過装置の濾過体を示す斜視図である。
【図５】メッシュシートの要部拡大図である。
【図６】電気脱イオン装置の一構成例を示す概略構成図である。
【図７】バイポーラ膜を有する電気脱イオン装置の構成例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の超純水製造システムの他の例を示す概略系統図である。
【図９】逆浸透膜の差圧の測定方法を示す図である。
【図１０】従来技術の超純水製造システムを示す概略系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明の超純水製造システムは、被処理水が導入される前処理部と、前処理部で処理された被処理水が貯留される前処理水槽と、前処理水槽から被処理水が導入される逆浸透膜装置及び電気脱イオン装置を有する超純水製造部とを具備する。そして、前処理部は活性炭濾過装置を有し、この活性炭濾過装置は、シート状部材が渦巻状に巻回される濾過体本体と、被処理水が通水され、濾過体本体の軸芯が通水方向に沿うように濾過体本体が内部に充填される濾過槽とを有し、シート状部材は、被処理水が通過する空孔を有するシート状のメッシュシートと、メッシュシートに比べて被処理水が通過し難いシート状のスペーサーのシート面同士が重ねられたものであり、メッシュシート及びスペーサーの少なくとも一部は活性炭繊維で形成されたものである。
【００１２】
具体的には、本発明の超純水製造システムの一例を示す概略系統図である図１に示すように、超純水製造システム１０は、被処理水（原水）が導入される原水槽１１と、原水槽１１の下流側に設けられ被処理水を加熱する熱交換器１２と、熱交換器１２で加熱された被処理水を活性炭濾過処理する活性炭濾過装置１３とを有する前処理部を具備する。なお、被処理水を加熱する必要が無ければ熱交換器１２は有さなくてもよい。また、前処理部で処理された被処理水を貯留する前処理水槽１４、前処理水槽１４の下流側に順に設けられた逆浸透膜装置１５、電気脱イオン装置１６及び精密濾過膜装置１７を有する超純水製造部を具備する。そして、超純水製造部から排出された超純水、すなわち、精密濾過膜装置１７から排出された超純水をユースポイントに送水する配管と、余剰の超純水を前処理水槽１４に戻す配管からなる端末配管部を具備する。なお、被処理水を送液する手段として、ポンプＰが各装置間に適宜設けられている。また、図１においては、亜硫酸水素ナトリウム等の還元剤を原水槽１１に導入する還元剤導入手段１８が設けられている。
【００１３】
上記活性炭濾過装置１３の一例について、図２〜図５を用いて具体的に説明する。図２は、活性炭濾過装置の構成を示す被処理水の通水方向の縦断面図であり、図３は、活性炭濾過装置の構成を示す横断面図であり、図４は、活性炭濾過装置の濾過体を示す斜視図である。
図２及び図３に示すように、活性炭濾過装置１３は、被処理水が通水される筒状の濾過槽１と、通水される被処理水中の濁質を捕捉する濾過体２とを有する。該濾過体２は、濾過槽１の通水方向の両端に接続される芯材３と、芯材３に渦巻状に巻回されたシート状部材からなる濾過体本体４を有する。このシート状部材は、被処理水が通過する空孔を有するシート状のメッシュシート５と、メッシュシート５に比べて被処理水が通過し難い活性炭繊維で形成されたシート状のスペーサー６のシート面同士が重ねられたものである。
【００１４】
また、濾過槽１の通水方向両端には、濁質（懸濁物質）等を含有する被処理水が自由に通水できる程度の穴が複数設けられた樹脂製等の円形のプレート７が設けられ、各プレート７の中心に芯材３の両端が固定されている。そして、濾過体２は、濾過体本体４の軸芯が被処理水の通水方向に沿うように、濾過体２が濾過槽１内部全体に充填されている。また、濾過槽１の内壁と濾過体本体４の外周との隙間や、芯材３付近の隙間は、接着剤等の被処理水が通過しない水不透過部材８で埋められており被処理水が通過できない構成になっている。なお、濾過体本体４の軸芯とは、渦巻状に巻回された濾過体本体４の渦巻きの中心であり、本実施形態では芯材３が該当する。
【００１５】
このような活性炭濾過装置１３に、被処理水を通水すると、スペーサー６はメッシュシート５に比べて被処理水が通過し難いため、被処理水の多くは、メッシュシート５の空孔を通りメッシュシート５を略縦断、すなわちメッシュシート５を面方向に通過し、その際被処理水に含まれる濁質がメッシュシート５にトラップされ、濁質が除去された被処理水が濾過槽１から排出される。このように、被処理水が通過する空孔を有し濁質を捕捉することができるメッシュシート５を、厚さ方向に横断するのではなく縦断するように、被処理水が通水される構造の活性炭濾過装置１３とすることで、清澄な処理水が得られる。したがって、活性炭濾過装置１３は、逆浸透膜装置１５の閉塞や劣化、電気脱イオン装置１６の劣化を抑制することができる。また、活性炭濾過装置１３は、限外濾過膜装置又は精密濾過膜装置のように、膜を用いた濾過ではないので閉塞し難く、また安価である。
【００１６】
そして、スペーサー６が活性炭繊維で形成されたものであるため、このスペーサー６に被処理水が接触することにより、被処理水が含有する次亜塩素酸等の酸化剤が活性炭繊維と反応し還元される。したがって、活性炭濾過装置１３から排出される被処理水は、酸化剤がほぼ完全に除去されたものとすることができる。
【００１７】
ここで、メッシュシート５は、被処理水が通過することができる空孔を有し被処理水が含有する濁質を所望の程度除去できればよく、特に限定はないが、例えば、図５に示すような、縦糸９ａと横糸９ｂで形成された織物が挙げられる。なお、図５は、メッシュシート５の要部拡大平面図（図５（ａ））及び図５（ａ）のＡ−Ａ´断面図（図５（ｂ））である。
【００１８】
そして、メッシュシート５の隣り合う縦糸９ａ同士や隣り合う横糸９ｂ同士の距離、すなわち、オープニング（図５中ＯＰで示す。）は２００〜４０００μｍ程度が好ましく、また、空孔（図５中斜線で示す。）の大きさ、すなわち、メッシュシート５の平面視の空間率（オープニングエリア）は４０〜９８％程度とすることが好ましく、そして、交点部の高さ（図中Ｔで示す厚さ）は５００〜１２００μｍであることが好ましい。具体的な商品としては、例えば、１００目〜８目（ＮＢＣ社）程度のものを用いればよい。この範囲であれば、特に好適に濁質を除去することができる。また、逆浸透膜装置１５、例えば逆浸透膜を巻き回した形状のスパイラル型逆浸透膜装置では、交点部の高さが通常０．６５〜１．２ｍｍ程度のメッシュシートを原水流路スペーサーとして用いているので、逆浸透膜装置よりも交点部の高さの低いメッシュシートを用いることが好ましいためである。例えば、逆浸透膜装置１５よりも交点部の高さが２／３倍以下のメッシュシートを用いることが好ましい。
【００１９】
また、縦糸９ａや横糸９ｂとなる繊維の直径Ｄは、それぞれ直径０．１〜０．６ｍｍが好ましく、さらに好ましくは０．１〜０．４ｍｍ程度である。被処理水の濁度や処理量にもよるが、被処理水を略縦断できるようにするためには、ある程度の太さの繊維で被処理水を通過させる空孔を形成する必要があり、また、太すぎると形成される空孔が大きくなりすぎて、濁質を除去できなくなるためである。
【００２０】
メッシュシート５を構成する糸等の材質としては、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの合成樹脂や、金属繊維、活性炭繊維等が挙げられるが、耐塩素性の観点から、ポレオレフィンが好ましい。なお、図５においては、織物を例示したが、繊維で形成された比較的大きな空孔を有する不織布でもよい。
【００２１】
また、スペーサー６は、メッシュシート５に比べて被処理水が通過し難いシート状のものであれば特に限定されず、例えば、空孔を全く有さず被処理水を通過させない水不透過シートや、直径０．１〜１００μｍ、好ましくは０．５〜３０μｍ程度の繊維で形成された不織布等、又は、これらを貼り合わせたり熱融着で一体成型する等により重ねられたものとしてもよい。なお、スペーサー６が被処理水を通過させない水不透過シートであれば、被処理水をメッシュシート５に均一に接触させることができるので、スペーサー６は水不透過シートを有するものであることが好ましい。そして、不織布をスペーサー６として用いると、不織布表面の毛羽立ち部位で被処理水の濁質を捕捉することができ活性炭濾過装置１３の濁質捕捉性を向上させることができるため、不織布と水不透過シートとからなるスペーサーとすることが好ましい。
【００２２】
なお、メッシュシート５の少なくとも一部が活性炭繊維を用いて形成されている場合は、スペーサー６は活性炭繊維以外の材質で形成されていてもよい。このようなスペーサー６の材質としては、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、金属繊維等が挙げられる。この中では、耐薬品性や経済性の観点からは、ポレオレフィンが好ましい。
【００２３】
そして、メッシュシート５及びスペーサー６を重ね合わせる形態に特に限定はなく、シート面同士を貼り合わせてもよく熱融着で一体成型してもよい。なお、メッシュシート５とスペーサー６の大きさは同一でなくてもよいが、均一に被処理水を処理するためには、ほぼ同一であることが好ましい。メッシュシートやスペーサー６の通水方向の長さは、被処理水の濁度、処理量や求める超純水（処理水）の品質等にもよるが、例えば、２００〜１０００ｍｍ程度とすればよい。
【００２４】
このメッシュシート５及びスペーサー６を重ね合わせたシート部材を巻きつける芯材３の材質は特に限定されず、プラスチックや金属などを用いることができるが、経済性の観点からは塩化ビニル配管（ＣＶＰ配管）とすることが好ましい。また、芯材の形状３も特に限定されず、例えば円柱状でも角柱状でもよい。なお、シート部材を芯材３に巻きつける方法も特に限定は無く、例えばシート部材の端部を接着剤等で芯材３に固定し、該芯材３を中心として、シート部材をのり巻き状に巻き込み、被処理水の処理量や濁度等に応じて、任意の径となるように巻きつければよい。
【００２５】
そして、濾過槽１に限定はなく、例えば材質はステンレス製や繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製とすることができ、また、大きさは中空の円柱状（筒状）であれば、直径１００〜１０００ｍｍ、高さ２００〜１０００ｍｍとすることができる。また、図２では、筒状の濾過槽１としたが、筒状でなくてもよく、通水できる形状、すなわち、中空であればよく、例えば角柱に空洞を設けた形状でもよい。
【００２６】
図２においては、濾過体２として、芯材３に３回巻回された濾過体本体４を有するものを用いたが、巻回す回数に制限はなく、被処理水の処理量及び濁度や求める超純水の品質等により適宜調節すればよい。濾過体本体４が１回のみ巻回された濾過体２としてもよいが、巻回す回数が多いほどスペーサー６によりメッシュシート５の形状が保持しやすくなり、被処理水が均一にメッシュシート５を縦断できるようになって、水処理が安定するため好ましい。
【００２７】
また、図２においては、濾過体２として、芯材３に濾過体本体４が巻回された物を用いたが、芯材３はなくてもよく、例えばスペーサー６等でメッシュシート５の通水時の形状を保持し、被処理水がメッシュシート５を面方向に通過（縦断）することができれば、濾過体本体４のみからなる濾過体２としてもよい。
【００２８】
また、図２においては、中空の円柱状の濾過槽１に濾過体２を充填した活性炭濾過装置１３としたが、濾過体２にＦＲＰなどのシートを巻きつけて被処理水が漏れないように接合したものとしてもよい。また、スペーサー６を水不透過の材質とし、被処理水が漏れないようにすることにより、スペーサー６が濾過槽１を兼ねるようにしてもよい。
【００２９】
なお、活性炭濾過装置１３は、被処理水の通水方向とは逆方向に、活性炭濾過装置１３から排出された被処理水、洗浄液、洗浄液と空気との混合液、又は、被処理水（原水）を通水して系外に排出するいわゆる逆洗を行なうことが好ましい。これにより活性炭濾過装置１３が有する濾過体２等の部材に付着した濁質等の汚染物質を除去することができる。図１の超純水処理装置においては、前処理水槽１４に貯留された被処理水を、被処理水の通水方向とは逆方向に活性炭濾過装置１３に供給して活性炭濾過装置１３を逆洗できる構造としている。
【００３０】
また、逆浸透膜装置１５は、逆浸透膜を有し被処理水を通水して膜分離処理することにより、被処理水中に含まれるＨＣＯ３−等のイオン、全有機炭素（ＴＯＣ）などを除去することができる装置であれば特に限定はないが、メッシュシート５の被処理水通水方向の断面積よりも被処理水の通水路の断面積が大きい、例えば、スパイラル型のものではメッシュシート５の交点部の高さよりも原水流路の幅が大きいものが好ましい。そして、逆浸透膜装置１５の形態に特に限定はないが、例えば、袋とじにした逆浸透膜を側面に通水孔を有する中空の芯材に巻き回した形状のいわゆるスパイラル型のものが、大型化に対応し易いため好ましい。特に、活性炭濾過装置１３と同一の直径を有するスパイラル型の逆浸透膜装置とすることが好ましい。なお、スパイラル型の逆浸透膜装置を用いると、逆浸透膜で不純物を膜分離処理された処理水が、中空の芯材から排出され、芯材以外からは逆浸透膜で膜分離処理されていない不純物を多く含んだいわゆる濃縮水が排出される。また、スパイラル型のもの以外に、平膜や中空糸等、いずれの構造でもよい。
【００３１】
逆浸透膜としては、芳香族ポリアミド製の膜等が挙げられる。
【００３２】
また、電気脱イオン装置１６は、被処理水中に含まれ逆浸透膜装置１５で除去されなかったイオン、ＣＯ２、シリカ等を除去する脱イオン処理をすることができるものであれば特に限定はなく、一般的な電気脱イオン装置を用いることができる。一般的な電気脱イオン装置は、例えば電気脱イオン装置の一構成例を示す概略構成図である図６に示すように、陰極（カソード）と陽極（アノード）との間に、複数のアニオン交換膜３１とカチオン交換膜３２とを交互に配列することにより、濃縮室３３と脱塩室３４とが形成されている。そして、濃縮室３３及び脱塩室３４には、それぞれイオン交換樹脂が、混床あるいは単一の層で充填されている。このような電気脱イオン装置では、被処理水が通水されると、脱イオン処理された処理水が脱塩室３４から排出され、濃縮室３３からはイオン、ＨＣＯ３−、ＣＯ３２−、シリカ等を多く含んだ濃縮水が排出される。
【００３３】
このような電気脱イオン装置の中でも、スケール成分が析出し難い電気脱イオン装置を用いることが好ましい。通水する被処理水が例えば高濃度の二酸化炭素ＣＯ２を含有する場合、電気脱イオン装置の濃縮室３３内において、アニオン交換膜３１側の脱塩室３４から濃縮室３３へ透過してきた炭酸水素イオンＨＣＯ３−等と、カチオン交換膜３２側の脱塩室３４から濃縮室３３へ透過してきたカルシウムイオンＣａ２＋等が反応してスケール成分（炭酸カルシウム等）が析出してしまう場合があるが、例えば特開２００１−１９８５７７号公報や特開２００８−３６４８６号公報に示すようなバイポーラ膜を有する電気脱イオン装置を用いることにより、濃縮室３３でスケール成分が析出し難くなる。バイポーラ膜とは、カチオン交換膜とアニオン交換膜とが貼り合わされた構造の複合膜の一種であり、水の電気分解に用いる隔膜として、あるいは、酸とアルカリの中和生成物である塩の水溶液から酸とアルカリを再生する際の分離膜等として従来より広く使用されている公知のイオン交換膜である。
【００３４】
このような電気脱イオン装置は、バイポーラ膜を有する電気脱イオン装置の構成例を示す概略構成図である図７に示すように、陰極（カソード）と陽極（アノード）との間に、複数のアニオン交換膜３１とカチオン交換膜３２とを交互に配列することにより、濃縮室３３と脱塩室３４とが形成され、濃縮室３３及び脱塩室３４には、それぞれイオン交換樹脂が、混床あるいは単一の層で充填されている。そして、濃縮室３３にバイポーラ膜３５を設けることにより、濃縮室３３が陰極側と陽極側とに区画されている。なお、バイポーラ膜３５は、アニオン交換膜が陽極（アノード）側に、カチオン交換膜が陰極（カソード）側に位置するように設けられている。このような電気脱イオン装置では、被処理水が通水されると、脱イオン処理された処理水が脱塩室３４から排出され、濃縮室３３からはイオン、ＨＣＯ３−、ＣＯ３２−、シリカ等を多く含んだ濃縮水が排出される。この際、アニオン交換膜３１側の脱塩室３４から濃縮室３３へ炭酸水素イオンＨＣＯ３−等が透過し、また、カチオン交換膜３２側の脱塩室３４から濃縮室３３へカルシウムイオンＣａ２＋等が透過してくるが、バイポーラ膜３５のカチオン交換膜及びアニオン交換膜でそれぞれ遮断されるため、濃縮室３３内でスケールを形成されることを防止できる。
【００３５】
また、脱塩室３４の厚さが小さい電気脱イオン装置を用いることにより、脱塩室３４あたりのイオン量を低減できるため、濃縮室３３でスケール成分が析出し難くなる。例えば、脱塩室３４の厚さは、２〜５ｍｍとすることが好ましい。２ｍｍ未満では脱塩室３４を構成する部材が変形しやすく水漏れしやすくなる可能性があり、また、５ｍｍを超えると脱塩室３４の負荷が高くスケールが析出しやすくなるためである。ただし、上記バイポーラ膜を有する電気脱イオン装置であれば、厚さが５ｍｍを超えてもイオンが会合しないため、スケールは発生しない。
【００３６】
このようなバイポーラ膜を有する、又は、脱塩室３４の厚さが小さい電気脱イオン装置を用いることにより、脱気膜を有し炭酸等の気体を除去することができる脱気膜装置を設けなくても、炭酸カルシウム等のスケール成分の析出を防止でき、安定的に超純水製造システム１０を運転することができる。
【００３７】
また、精密濾過膜装置１７は、微粒子を除去できる精密濾過膜、例えば、０．０２〜１０μｍの微粒子を除去できる精密濾過膜を有するものであり、従来の超純水製造システムで使用されている精密濾過膜装置１７を用いることができる。勿論、求める超純水の品質によっては、この精密濾過膜装置１７はなくてもよく、或いは、更に微粒子の除去性能の高い限外濾過膜を用いてもよい。このような精密濾過膜装置１７、または精密濾過膜装置１７を設けない場合は電気脱イオン装置１６等から排出される被処理水が、目的とする超純水である。
【００３８】
端末配管部は、上述したように、得られた超純水をユースポイントに送水する配管と、余剰の超純水を前処理水槽１４に戻す配管からなる端末配管部を具備するものである。ここで、ユースポイントに送水された超純水は、ユーザーの洗浄機等で使用されるが、使用する水圧は例えば０．１〜０．３ＭＰａ程度であり、端末配管部はその圧力まで昇圧するポンプを有することが好ましい。
【００３９】
さらに、本発明の超純水製造システム１０は、逆浸透膜装置１５、電気脱イオン装置１６の酸化剤等による劣化を防止するために、被処理水に還元剤を導入するための還元剤貯留槽及びポンプ等からなる還元剤導入手段を有していてもよい。図１においては、原水槽１１に還元剤を導入する還元剤導入手段１８を設けた構造とした。
【００４０】
また、求める超純水の品質によっては、イオン交換樹脂塔、紫外線照射酸化分解装置、紫外線殺菌装置等の種々の装置を、電気脱イオン装置１６の後段に有する超純水製造システムとしてもよい。なお、微粒子除去目的で精密濾過膜装置１７などを設置する場合には、イオン交換樹脂塔や紫外線酸化分解装置、紫外線殺菌装置などは、電気脱イオン装置１６と精密濾過膜装置１７との間に通常は配置される。
【００４１】
このような超純水製造システムを用いて、超純水を製造する方法例を以下に説明する。まず、原水槽１１に被処理水（原水）を導入する。
【００４２】
被処理水としては、例えば、フミン酸・フルボ酸系有機物、藻類等が生産する糖などの生物代謝物、又は、界面活性剤等の合成化学物質などを含む水、具体的には、工業用水、市水、井水、河川水、湖沼水、工場廃水（特に、工場からの廃水を生物処理した生物処理水）や、これらに凝集剤を添加・撹拌等してフロック（凝集物）を形成する凝集処理をした水が挙げられる。また、これらに微生物によるトラブルの発生の抑制等を目的として次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素やオゾン等の酸化剤を添加した水でもよい。なお、フミン質とは、植物などが微生物に分解されることにより生じる腐食物質をいい、フミン酸等を含むものであり、フミン質を含有する水は、フミン質および／またはフミン質に由来する溶解性ＣＯＤ成分、懸濁物質や色度成分を有する。また、凝集処理を行うための凝集剤としては、高分子凝集剤や、無機凝集剤が挙げられる。高分子凝集剤としては、例えば、ポリ（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリルアミドの共重合物、及び、それらのアルカリ金属塩等のアニオン系の有機系高分子凝集剤、ポリ（メタ）アクリルアミド等のノニオン系の有機系高分子凝集剤、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートもしくはその４級アンモニウム塩、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドもしくはその４級アンモニウム塩等のカチオン性モノマーからなるホモポリマー、及び、それらカチオン性モノマーと共重合可能なノニオン性モノマーとの共重合体等のカチオン系の有機系高分子凝集剤、及び上記アニオン性モノマー、カチオン性モノマーやこれらモノマーと共重合可能なノニオン性モノマーとの共重合体である両性の有機系高分子凝集剤が挙げられる。高分子凝集剤の添加量に特に限定はなく、被処理水の性状に応じて調整すればよいが、被処理水に対して概ね固形分で０．０１〜１０ｍｇ／Ｌである。また、無機凝集剤としては、例えば、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム塩、塩化第二鉄、硫酸第一鉄等の鉄塩などが挙げられる。また、無機凝集剤の添加量にも特に限定はなく、処理する被処理水の性状に応じて調整すればよいが、被処理水に対して概ねアルミニウム又は鉄換算で０．５〜１０ｍｇ／Ｌである。また、被処理水の性状にもよるが、無機凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を用いた場合、高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加した被処理水のｐＨを、ｐＨ５．０〜７．０程度とすると、凝集が最適となる。無機凝集剤の添加は、高分子凝集剤を被処理水に添加する前でも後でもよく、また、高分子凝集剤と同時に添加してもよい。
【００４３】
次に、必要に応じて、被処理水に還元剤を添加する。還元剤を添加することにより、被処理水が含有する酸化剤が還元剤によって還元されるため、後段の逆浸透膜装置１５や電気脱イオン装置１６等の酸化剤による劣化を抑制することができる。還元剤としては、例えば、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウムやヒドラジン等が挙げられる。
【００４４】
次いで、熱交換器１２によって加熱された被処理水を活性炭濾過装置１３に導入する。そして、活性炭濾過装置１３に導入された被処理水がメッシュシート５を縦断することにより、被処理水中に含まれる濁質が除去される。また、活性炭繊維で形成されたスペーサー６に被処理水が接触することにより、被処理水が含有する酸化剤が活性炭繊維で還元される。したがって、活性炭濾過装置１３から排出される被処理水は、酸化剤がほぼ完全に除去されたものであり、且つ、濁質も除去されたものである。活性炭濾過装置１３から排出された被処理水は、前処理水槽１４に貯留する。
【００４５】
そして、前処理水槽１４に貯留された被処理水を、逆浸透膜装置１５に通水することにより逆浸透膜で膜分離処理する。この逆浸透膜装置１５から排出された被処理水（処理水）を電気脱イオン装置１６に通水することにより脱イオン処理し、また、逆浸透膜装置１５から排出された濃縮水を前処理水槽１４に戻す又は不純物が多い場合は系外に除去する。そして、電気脱イオン装置１６から排出された被処理水（処理水）を精密濾過膜装置１７に通水することにより精密濾過膜で膜分離処理し、また、電気脱イオン装置１６から排出された濃縮水を、前処理水槽１４に戻す。このように処理されて精密濾過膜装置１７から排出された被処理水、すなわち目的とする超純水をユースポイントに送液する。また、余剰の超純水は、端末配管部を経由して前処理水槽１４に戻す。なお、前処理水槽１４に戻される被処理水が溶存酸素を含む場合は、配管の殺菌洗浄を行なったり、窒素ガスを導入することにより、微生物等の反応を抑制することが好ましい。
【００４６】
ここで、上述した図１に示す超純水製造システム１０は、被処理水（原水）中の鉄や、アルミニウムの濃度が低く（例えば０．０６ｐｐｍ以下）、且つ、全有機炭素濃度（ＴＯＣ濃度）が高い場合に適した超純水製造システムであり、中性のｐＨで運転する。ｐＨが低い場合は、フミン質等の有機物が不溶化してしまい逆浸透膜を閉塞させる可能性があるためである。また、鉄やアルミニウムが高濃度の場合は、水酸化物になり逆浸透膜を閉塞させる可能性があるが、鉄やアルミニウムの濃度が低い場合はこの問題がほとんど生じないため、中性で運転させることができる。
【００４７】
一方、被処理水（原水）中の鉄や、アルミニウムの濃度が高く、且つ、全有機炭素濃度（ＴＯＣ濃度）が低い場合は、図１に示す超純水製造システムに加えて、さらに、電気脱イオン装置１６の上流側に、少なくとも一つの脱炭酸設備を有する超純水製造システムとすることが好ましい。このように、脱炭酸設備を有する超純水製造システムを、低いｐＨ（例えばｐＨ４〜５）、すなわち酸性側で運転することにより、鉄やアルミニウムの濃度が高い場合であっても、鉄やアルミニウムがイオン状になり逆浸透膜を閉塞させることを防止することができ、安定して運転することができる。なお、被処理水（原水）中の鉄やアルミニウムの濃度に係らず、全有機炭素濃度（ＴＯＣ濃度）が高い場合は、前処理部の活性炭濾過装置１３よりも前段において凝集処理などの全有機炭素濃度を低減するための処理が必要となる。
【００４８】
脱炭酸設備としては、脱炭酸塔や脱気膜を有する装置（脱気膜装置）が挙げられる。脱気膜装置を用いる場合には、脱気膜の汚れを防止できる点で逆浸透膜装置１５の後段に設けることが好ましい。また、電気脱イオン装置１６を用いた場合には、電気脱イオン装置の負荷を減らすことができ、また、スケール生成を防止できるため、脱気膜装置は電気脱イオン装置の前段に設けることが好ましい。
また、脱炭酸設備として、脱炭酸塔を用いてもよい。このような脱炭酸設備として脱炭酸塔を有する超純水製造システムについて、本発明の超純水製造システムの他の例を示す概略系統図である図８を用いて説明する。なお、図１と同じ装置には同じ番号を付してあり、これらの構成は上記と同様であり、その説明は省略する。
【００４９】
図８に示すように、脱炭酸塔を有する超純水製造システム１０Ａは、被処理水（原水）が導入される原水槽１１と、原水槽１１の下流側に設けられ被処理水を加熱する熱交換器１２と、熱交換器１２で加熱された被処理水を活性炭濾過処理する活性炭濾過装置１３とを有する前処理部を具備する。なお、被処理水を加熱する必要が無ければ熱交換器１２は有さなくてもよい。また、前処理部で処理された被処理水を貯留する前処理水槽１４、前処理水槽１４の下流側に順に設けられた逆浸透膜装置１５、電気脱イオン装置１６及び精密濾過膜装置１７を有する超純水製造部を具備する。また、前処理水槽１４の直上には、脱炭酸塔１９が設けられ、前処理部で処理された被処理水が脱炭酸塔１９を経由して前処理水槽１４に貯留される構造であり、脱炭酸塔１９と前処理水槽１４は一体的に構成されている。勿論、一体的に構成された装置ではなく、脱炭酸塔１９と、前処理水槽１４とを別れた装置としてもよい。また、脱炭酸塔１９は、電気脱イオン装置１６の上流側に一つ以上設けられていればよく、例えば、熱交換器１２と活性炭濾過装置１３との間や、前処理水槽１４と逆浸透膜装置１５との間に設けられていてもよい。そして、超純水製造部から排出された超純水、すなわち、精密濾過膜装置１７から排出された超純水をユースポイントに送水する配管と、余剰の超純水を前処理水槽１４に戻す配管からなる端末配管部を具備する。なお、被処理水を送液する手段として、ポンプＰが各装置間に適宜設けられている。また、図８においては、ｐＨ調整剤を被処理水に導入するｐＨ調整剤導入手段が、活性炭濾過装置１３の直後に設けられている。
【００５０】
脱炭酸塔１９は、被処理水中に含まれる二酸化炭素を除去することができる装置であれば特に限定はなく、通常の超純水製造システムで使用される脱炭酸塔を使用することができる。例えば、内部に充填材を充填した容器と、この容器の上部から被処理水を通水するスプレーノズルと、容器の下部から空気あるいは窒素ガスを吹き込み容器上部からこのガスを排出するガス導入手段とを有するものである。充填材としては、１／２〜２インチのネットリングや、ラシヒリング等が挙げられる。１／２インチ未満の大きさでは、充填物の材質や形状等にも依るが圧力損失が大きくなりすぎ、また、２インチより大きいと十分な二酸化炭素除去性能が得られない場合がある。また、被処理水の体積流量ＳＶが３０〜１００になるように、充填材を充填することが好ましい。体積流量が低すぎると被処理水の流れが偏り十分接触せず二酸化炭素除去性能が得られない恐れがあり、また、高すぎると圧力損失が高く空気や窒素等のガスが均一に流れなくなり十分接触せず二酸化炭素除去性能が得られない恐れがあるためである。
【００５１】
このような超純水製造システム１０Ａを用いて、超純水を製造する方法例を以下に説明する。まず、原水槽１１に被処理水（原水）を導入する。次に、必要に応じて、被処理水に還元剤を添加する。
【００５２】
次いで、熱交換器１２によって加熱された被処理水を活性炭濾過装置１３に導入する。そして、活性炭濾過装置１３に導入された被処理水がメッシュシート５を縦断することにより、被処理水中に含まれる濁質が除去される。また、活性炭繊維で形成されたスペーサー６に被処理水が接触することにより、被処理水が含有する酸化剤が活性炭繊維で還元される。したがって、活性炭濾過装置１３から排出される被処理水は、酸化剤がほぼ完全に除去されたものであり、且つ、濁質も除去されたものである。
【００５３】
そして、活性炭濾過装置１３から排出された被処理水に、ｐＨ調整剤導入手段からｐＨ調整剤を導入して、被処理水のｐＨを酸性の所望の値、例えばｐＨ４〜５に調整する。ｐＨ調整剤としては、例えば、硫酸、塩酸、硝酸、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムが挙げられる。
【００５４】
そして、ｐＨを調整した被処理水を、充填材が充填された容器の下部から空気或いは窒素ガスを吹きこみ容器上部から排出されるようにした脱炭酸塔１９の上部から、スプレーノズルで通水することにより、二酸化炭素を除去する。この二酸化炭素が除去された被処理水は、直下に設けられている前処理水槽１４へと落下し、貯留される。
【００５５】
次に、前処理水槽１４に貯留された被処理水を、逆浸透膜装置１５に通水することにより逆浸透膜で膜分離処理する。この逆浸透膜装置１５から排出された被処理水（処理水）を電気脱イオン装置１６に通水することにより脱イオン処理し、また、逆浸透膜装置１５から排出された濃縮水を前処理水槽１４に戻す又は不純物が多い場合は系外に除去する。そして、電気脱イオン装置１６から排出された被処理水（処理水）を精密濾過膜装置１７に通水することにより精密濾過膜で膜分離処理する。なお、電気脱イオン装置１６から排出された濃縮水には無機炭酸が多量に含有されているが、ｐＨが酸性の条件では逆浸透膜装置１５で無機炭酸は除去できない。したがって、電気脱イオン装置１６からの濃縮水中に含まれる無機炭酸を除去するために脱炭酸設備よりも前段に濃縮水を返送する必要があり、本実施の形態では原水槽１１に戻される構成とした。このように処理されて精密濾過膜装置１７から排出された被処理水、すなわち目的とする超純水を、ユースポイントに送液する。また、余剰の超純水は、端末配管部を経由して前処理水槽１４に戻す。なお、前処理水槽１４や原水槽１１に戻される被処理水が溶存酸素を含む場合は、配管の殺菌性状や、窒素ガスを導入することにより、微生物等の反応を抑制することが好ましい。
【実施例】
【００５６】
以下、実施例及び比較例に基づいてさらに詳述するが、本発明はこの実施例により何ら限定されるものではない。
【００５７】
（実施例１）
被処理水（原水）として、市水、具体的には、濁度１．０度以下、残留塩素（ａｓ．Ｃｌ２）：０．５ｐｐｍ、水温：２０℃、鉄濃度：０．０１ｐｐｍ、アルミニウム濃度：０．０５ｐｐｍ、ＴＯＣ濃度：０．５ｐｐｍの水を、図１に示す超純水製造システムで処理した。なお、各装置の構成は以下の通りである。また、原水ｐＨは７．１であった。
【００５８】
＜還元剤導入手段＞
タンク：イワキ（株）製ＥＷＮ−Ｂ１１−ＶＣ１Ｊ−ＷＰＯ
ポンプ：イワキ（株）製ＣＴ−Ｕ１２０Ｎ
還元剤：亜硫酸水素ナトリウム
【００５９】
＜活性炭濾過装置＞
濾過槽：内径１００ｍｍの円筒状容器（ベッセル）
濾過体：メッシュシートをポリエチレン製の直径０．３ｍｍの繊維からなる縦糸及び横糸で形成された図５に示す１ｍ×１０ｍで交点部の高さＴが０．５ｍｍ、オープニング３０００μｍ、オープニングエリア８０％の織物とし、スペーサーを直径１５μｍの活性炭繊維で形成された１ｍ×１０ｍ×厚さ０．３ｍｍの活性炭不織布１枚と、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）製の１ｍ×１０ｍ×厚さ０．１ｍｍのフィルム（水不透過フィルム）とからなるものとし、これらを重ね合わせて四隅を熱融着したシート状部材を作製した。そして、このシート部材を水不透過フィルムが外側になるようにして直径２０ｍｍの塩化ビニル製のパイプ（芯材）に１０ｍ巻きつけて形成した、直径１００ｍｍの濾過体
水不透過部材：濾過槽の内壁と濾過体本体の外周との隙間や、芯材付近の隙間を、被処理水を通過させない接着剤で充填したもの
濾過装置の通水量：１．６ｍ３／ｈ（ＬＶ＝２００ｍ／ｈ）
【００６０】
＜逆浸透膜装置＞
逆浸透膜：ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製ＦＩＬＭＴＥＣ ＬＥ−４０４０（原水流路スペーサーの交点部の高さ：０．８５ｍｍ）を用いたスパイラル型のもの（直径１００ｍｍ）を２本連結したもの
処理水量：０．５ｍ３／ｈ
濃縮水量：１．１ｍ３／ｈ
【００６１】
＜電気脱イオン装置＞
陰極（カソード）と陽極（アノード）との間に、複数の以下のアニオン交換膜とカチオン交換膜とを交互に配列することにより濃縮室と脱塩室を形成すると共に脱塩室および濃縮室に以下のイオン交換樹脂を充填し、更に濃縮室に以下のバイポーラ膜を設けることにより、濃縮室を陰極側と陽極側とに区画したものを用いた。なお、脱塩室および濃縮室の厚さや膜面積は以下の通りである。
アニオン交換膜： 旭化成工業（株）「アシプレックスＡ５０１ＳＢ」
カチオン交換膜： 旭化成工業（株）「アシプレックスＫ５０１ＳＢ」
イオン交換樹脂： アニオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＡ１０Ａ」）とカチオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＫ１Ｂ」）とを体積混合比率６：４で混合したもの。
バイポーラ膜：徳山ソーダ製カチオン交換膜（ＣＭＢ）を塩化第一鉄水溶液に２５℃で１時間浸漬した後、イオン交換水で十分に洗浄して、風乾し、その後、ポリマー被膜法によりカチオン交換膜表面に４級塩基化したアミノ基を含むポリマーを塗布して作製したもの
脱塩室：厚さ１０ｍｍ
濃縮室：厚さ４ｍｍ
膜面積：３００ｃｍ２（３００ｍｍ×１００ｍｍ）
処理水量：０．４ｍ３／時間
濃縮水量：０．１ｍ３／時間
【００６２】
＜精密濾過膜装置＞
精密濾過膜：アドバンテック社製 親水性ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）フィルター ＴＣＦＨ−０５０−Ｓ１ＦＥで全量濾過
【００６３】
精密濾過膜から排出された被処理水について、２５℃での導電率（比抵抗）を測定した。また、処理時における逆浸透膜装置１５の差圧を、図９に示すように、逆浸透膜装置１５の入口の圧力Ｐ１と濃縮水出口の圧力Ｐ２の差（Ｐ１−Ｐ２（ＭＰａ））として求めた。
【００６４】
（実施例２）
被処理水（原水）として、井水、具体的には、濁度１．０度以下、残留塩素（ａｓ．Ｃｌ２）：０．０ｐｐｍ、水温：１０℃、鉄濃度：０．１ｐｐｍ、アルミニウム濃度：０．０３ｐｐｍ、ＴＯＣ濃度：０．２ｐｐｍの水を、図８に示す超純水製造システムで処理した。なお、各装置の構成は以下の通りである。また、ｐＨ調整剤添加後の被処理水のｐＨは５．０であった。
【００６５】
＜ｐＨ調整剤導入手段＞
タンク：イワキ（株）製ＥＷＮ−Ｂ１１−ＶＣ１Ｊ−ＷＰＯ
ポンプ：イワキ（株）製ＣＴ−Ｕ１２０Ｎ
ｐＨ調整剤：１０％硫酸
【００６６】
＜活性炭濾過装置＞
濾過槽：内径１００ｍｍの円筒状容器（ベッセル）
濾過体：メッシュシートをポリエチレン製の直径０．３ｍｍの繊維からなる縦糸及び横糸で形成された図５に示す１ｍ×１０ｍで交点部の高さＴが０．５ｍｍ、オープニング３０００μｍ、オープニングエリア８０％の織物とし、スペーサーを直径１５μｍの活性炭繊維で形成された１ｍ×１０ｍ×厚さ０．３ｍｍの活性炭不織布１枚と、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）製の１ｍ×１０ｍ×厚さ０．１ｍｍのフィルム（水不透過フィルム）とからなるものとし、これらを重ね合わせて四隅を熱融着したシート状部材を作製した。そして、このシート部材を水不透過フィルムが外側になるようにして直径２０ｍｍの塩化ビニル製のパイプ（芯材）に１０ｍ巻きつけて形成した、直径１００ｍｍの濾過体
水不透過部材：濾過槽の内壁と濾過体本体の外周との隙間や、芯材付近の隙間を、被処理水を通過させない接着剤で充填したもの
濾過装置の通水量：１．６ｍ３／ｈ（ＬＶ＝２００ｍ／ｈ）
【００６７】
＜脱炭酸装置＞
内径２５０ｍｍ、高さ１５００ｍｍの筒型の容器の内部に、３／４インチのネットリングを１０００ｍｍの高さまで充填したものを脱炭酸塔とし、これを前処理水槽の上部に接続した。
【００６８】
＜逆浸透膜装置＞
逆浸透膜：ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製ＦＩＬＭＴＥＣ ＬＥ−４０４０（原水流路スペーサーの交点部の高さ：０．８５ｍｍ）を用いたスパイラル型のもの（直径１００ｍｍ）を２本連結したもの
処理水量：０．５ｍ３／ｈ
濃縮水量：１．１ｍ３／ｈ
【００６９】
＜電気脱イオン装置＞
電気脱イオン装置
陰極（カソード）と陽極（アノード）との間に、複数の以下のアニオン交換膜とカチオン交換膜とを交互に配列することにより濃縮室と脱塩室を形成すると共に脱塩室および濃縮室に以下のイオン交換樹脂を充填したものを用いた。なお、脱塩室および濃縮室の厚さや膜面積は以下の通りである。
アニオン交換膜： 旭化成工業（株）「アシプレックスＡ５０１ＳＢ」
カチオン交換膜： 旭化成工業（株）「アシプレックスＫ５０１ＳＢ」
イオン交換樹脂：アニオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＡ１０Ａ」）とカチオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＫ１Ｂ」）とを体積混合比率６：４で混合したもの。
脱塩室：厚さ５ｍｍ
濃縮室：厚さ４ｍｍ
膜面積：３００ｃｍ２（３００ｍｍ×１００ｍｍ）
処理水量：０．４ｍ３／時間
濃縮水量：０．１ｍ３／時間
【００７０】
＜精密濾過膜装置＞
精密濾過膜：アドバンテック社製 親水性ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）フィルター ＴＣＦＨ−０５０−Ｓ１ＦＥで全量濾過
【００７１】
（比較例１）
被処理水（原水）として、実施例１と同様の被処理水を、図１０に示す超純水製造システムで処理した。なお、各装置の構成は以下の通りである。また、原水のｐＨは７．１であった。
【００７２】
＜精密濾過膜装置＞
精密濾過膜：旭化成製 ＵＮＡ−６００Ａ
処理水量：２．５ｍ３／ｈ
【００７３】
＜活性炭塔＞
栗田工業ＣＦ−５０を２基連結したもの
処理水量：２．５ｍ３／ｈ
【００７４】
＜保安フィルター＞
ロキテクノ製 ＤＩＡ（ＩＩ）糸巻きフィルター×５本
処理水量：２．５ｍ３／ｈ
【００７５】
＜薬品導入手段＞
タンク：イワキ（株）製 ＣＴ−Ｕ１２０Ｎ
ポンプ：イワキ（株）製 ＥＷＮ−Ｂ１１−ＶＣ１Ｊ−ＷＰＯ
薬品：１０％硫酸
【００７６】
＜逆浸透膜装置＞
逆浸透膜：ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製ＦＩＬＭＴＥＣ ＬＥ−４０４０（原水流路スペーサーの交点部の高さ：０．８５ｍｍを用いたスパイラル型のもの、直径１００ｍｍ）２本連結したもの
処理水量：０．５ｍ３／ｈ
濃縮水量：１．１ｍ３／ｈ
【００７７】
＜脱気膜装置＞
三菱レイヨン製ＭＨＦ１７０４
処理水量：０．５ｍ３／ｈ
【００７８】
＜電気脱イオン装置＞
陰極（カソード）と陽極（アノード）との間に、複数の以下のアニオン交換膜とカチオン交換膜とを交互に配列することにより濃縮室と脱塩室を形成すると共に脱塩室および濃縮室に以下のイオン交換樹脂を充填したものを用いた。なお、脱塩室および濃縮室の厚さや膜面積は以下の通りである。
アニオン交換膜： 旭化成工業（株）「アシプレックスＡ５０１ＳＢ」
カチオン交換膜： 旭化成工業（株）「アシプレックスＫ５０１ＳＢ」
イオン交換樹脂：アニオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＡ１０Ａ」）とカチオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＫ１Ｂ」）とを体積混合比率６：４で混合したもの。
脱塩室：厚さ１５ｍｍ
濃縮室：厚さ１５ｍｍ
膜面積：３００ｃｍ２（３００ｍｍ×１００ｍｍ）
処理水量：０．４ｍ３／ｈ
濃縮水量：０．１ｍ３／ｈ
【００７９】
＜紫外線殺菌装置＞
栗田工業ＮＰＸ−１／２
処理水量：０．４ｍ３／ｈ
【００８０】
＜端末精密濾過膜装置＞
アドバンテック社製ＴＣＦＨ−０５０−Ｓ１ＦＥ
処理水量：０．４ｍ３／ｈ
【００８１】
（比較例２）
被処理水（原水）として、実施例２と同様の被処理水を、図１０に示す超純水製造システムで処理した。なお、各装置の構成は比較例１と同じである。また、ｐＨ調整剤添加後の被処理水のｐＨは５．０であった。
【００８２】
この結果、実施例１〜２及び比較例１〜２で得られた処理水の比抵抗は、いずれも１６．５ＭΩ・ｃｍであり、実施例１及び２で得られた処理水は比較例１及び２で得られた処理水と同程度の高品質な水であった。また、実施例１の超純水製造システムは比較例１の超純水製造システムの床面積の６０％、及び、製造コストは６０％であった。また、実施例２の超純水製造システムは比較例２の超純水製造システムの床面積の７０％、及び、製造コストは６５％であった。
【符号の説明】
【００８３】
１ 濾過槽、 ２ 濾過体、 ３ 芯材、 ４ 濾過体本体、 ５ メッシュシート、 ６ スペーサー、 ７ プレート、 ８ 水不透過部材、 ９ａ 縦糸、 ９ｂ 横糸、 １０、１０Ａ 超純水製造システム、 １１ 原水槽、 １２ 熱交換器、 １３ 活性炭濾過装置、 １４ 前処理水槽、 １５ 逆浸透膜装置、 １６ 電気脱イオン装置、 １７ 精密濾過膜装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子産業、液晶、製薬、食品等の各種産業や研究施設などにおいて利用される超純水製造システム及び超純水の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業用水、市水、井水、河川水、湖沼水、工場廃水などの被処理水から超純水を製造する超純水製造システムは、一般的には前処理部、一次純水システム、サブシステム及び端末配管部で構成されている。前処理部では、後段の装置が安定して運転を行えるよう、不溶解性物質の除去を主目的として、凝集、沈殿、濾過、軟化、除鉄、除マンガン、吸着などの処理が行われる。一次純水システムは、前処理部で処理された前処理水を処理して純水を製造するものであり、主にイオン交換装置または電気脱イオン装置、脱気膜装置、逆浸透膜装置で構成されている。また、サブシステムは、一次純水システムで製造される純水をさらに高純度化して超純水に仕上げるものであり、例えばサブタンク、紫外線酸化装置、イオン交換装置、限外濾過膜装置等で構成されている。そして、サブシステムで製造された超純水は、端末配管部でユースポイントに送水され、ユースポイントで使用されなかった余剰の超純水は、サブシステムのサブタンクに戻され、循環処理される。例えば、従来技術の超純水製造システムを示す概略系統図である図１０に示すように、原水槽４１、熱交換器４２、精密濾過（ＭＦ）膜装置４３、活性炭塔４４、保安フィルター４５、活性炭塔４４及び保安フィルター４５の間に設けられ被処理水に硫酸等の薬品を導入する薬品導入手段４６を有する前処理部と、前処理水槽４７、逆浸透（ＲＯ）膜装置４８、脱気（ＭＤ）膜装置４９、電気脱イオン（ＥＤＩ）装置５０を有する一次純水システムと、サブタンク５１、熱交換（Ｈ／Ｅ）器５２、紫外線殺菌装置５３、端末精密濾過膜装置５４を有する端末配管部を有し、ポンプで被処理水が送液されて超純水が製造される超純水製造システム等がある。このような従来の超純水製造システムは、高純度の超純水を安定的にユースポイントに送水する点においては、理想的な装置構成となっているが、ユーザーからの設備投資費及び運転コストの削減要求や、省スペース化の要求から、超純水製造システムの簡素化が強く求められている。
【０００３】
これらの要求に対する技術として、前処理部と、該前処理部で処理された前処理水が導入される超純水製造部と、該超純水製造部で製造された超純水をユースポイントに送水し、余剰の超純水を該超純水製造部に戻す端末配管部とを備える超純水製造システムであって、該超純水製造部は、少なくとも、前処理水が導入されるタンクと、タンクからの水を処理する、逆浸透膜装置、脱気装置、電気脱イオン手段、及び濾過膜装置で構成され、かつ、前記端末配管部から戻される余剰の超純水は、該タンクに導入される超純水製造システムがある（特許文献１参照）。しかしながら、さらなる簡素化が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５７９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑み、製造される超純水の水質を維持した上で、より簡素化された超純水製造システム及び超純水の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する本発明の超純水製造システムは、被処理水が導入される前処理部と、該前処理部で処理された被処理水が貯留される前処理水槽、該前処理水槽から被処理水が導入される逆浸透膜装置及び電気脱イオン装置を有する超純水製造部とを具備し、前記前処理部は活性炭濾過装置を有し、該活性炭濾過装置は、シート状部材が渦巻状に巻回される濾過体本体と、被処理水が通水され、前記濾過体本体の軸芯が通水方向に沿うように前記濾過体本体が内部に充填される濾過槽とを有し、前記シート状部材は、被処理水が通過する空孔を有するシート状のメッシュシートと、メッシュシートに比べて被処理水が通過し難いシート状のスペーサーのシート面同士が重ねられたものであり、前記メッシュシート及び前記スペーサーの少なくとも一部は活性炭繊維で形成されたものであることを特徴とする。
【０００７】
前記スペーサーが、直径０．１〜１００μｍの活性炭繊維で形成されたものであることが好ましい。
また、前記電気脱イオン装置の上流側に、脱炭酸設備を少なくとも一つ以上有していてもよい。
そして、前記電気脱イオン装置は、バイポーラ膜を有することが好ましい。
あるいは、前記電気脱イオン装置の脱塩室の厚さが、２〜５ｍｍであることが好ましい。
また、前記超純水製造部から排出された超純水をユースポイントに送水すると共に余剰の超純水を前記前処理水槽に戻す端末配管部を有することが好ましい。
【０００８】
本発明の超純水の製造方法は、活性炭濾過装置により活性炭濾過処理した被処理水を前処理水槽に貯留し、該前処理水槽に貯留した被処理水を逆浸透膜装置で逆浸透膜処理した後、電気脱イオン装置で脱イオン処理をする超純水の製造方法であって、前記活性炭濾過装置が、シート状部材が渦巻状に巻回される濾過体本体と、被処理水が通水され、前記濾過体本体の軸芯が通水方向に沿うように前記濾過体本体が内部に充填される濾過槽とを有し、前記シート状部材は、被処理水が通過する空孔を有するシート状のメッシュシートと、メッシュシートに比べて被処理水が通過し難いシート状のスペーサーのシート面同士が重ねられたものであり、前記メッシュシート及び前記スペーサーの少なくとも一部は活性炭繊維で形成されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、製造される超純水の水質が良好で、且つ、簡素化された超純水製造システムを提供することができる。したがって、設備投資費及び運転コストを削減し、省スペース化を図りつつ、水質が良好な超純水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の超純水製造システムの一例を示す概略系統図である。
【図２】活性炭濾過装置の構成を示す縦断面図である。
【図３】活性炭濾過装置の構成を示す横断面図である。
【図４】活性炭濾過装置の濾過体を示す斜視図である。
【図５】メッシュシートの要部拡大図である。
【図６】電気脱イオン装置の一構成例を示す概略構成図である。
【図７】バイポーラ膜を有する電気脱イオン装置の構成例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の超純水製造システムの他の例を示す概略系統図である。
【図９】逆浸透膜の差圧の測定方法を示す図である。
【図１０】従来技術の超純水製造システムを示す概略系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明の超純水製造システムは、被処理水が導入される前処理部と、前処理部で処理された被処理水が貯留される前処理水槽と、前処理水槽から被処理水が導入される逆浸透膜装置及び電気脱イオン装置を有する超純水製造部とを具備する。そして、前処理部は活性炭濾過装置を有し、この活性炭濾過装置は、シート状部材が渦巻状に巻回される濾過体本体と、被処理水が通水され、濾過体本体の軸芯が通水方向に沿うように濾過体本体が内部に充填される濾過槽とを有し、シート状部材は、被処理水が通過する空孔を有するシート状のメッシュシートと、メッシュシートに比べて被処理水が通過し難いシート状のスペーサーのシート面同士が重ねられたものであり、メッシュシート及びスペーサーの少なくとも一部は活性炭繊維で形成されたものである。
【００１２】
具体的には、本発明の超純水製造システムの一例を示す概略系統図である図１に示すように、超純水製造システム１０は、被処理水（原水）が導入される原水槽１１と、原水槽１１の下流側に設けられ被処理水を加熱する熱交換器１２と、熱交換器１２で加熱された被処理水を活性炭濾過処理する活性炭濾過装置１３とを有する前処理部を具備する。なお、被処理水を加熱する必要が無ければ熱交換器１２は有さなくてもよい。また、前処理部で処理された被処理水を貯留する前処理水槽１４、前処理水槽１４の下流側に順に設けられた逆浸透膜装置１５、電気脱イオン装置１６及び精密濾過膜装置１７を有する超純水製造部を具備する。そして、超純水製造部から排出された超純水、すなわち、精密濾過膜装置１７から排出された超純水をユースポイントに送水する配管と、余剰の超純水を前処理水槽１４に戻す配管からなる端末配管部を具備する。なお、被処理水を送液する手段として、ポンプＰが各装置間に適宜設けられている。また、図１においては、亜硫酸水素ナトリウム等の還元剤を原水槽１１に導入する還元剤導入手段１８が設けられている。
【００１３】
上記活性炭濾過装置１３の一例について、図２〜図５を用いて具体的に説明する。図２は、活性炭濾過装置の構成を示す被処理水の通水方向の縦断面図であり、図３は、活性炭濾過装置の構成を示す横断面図であり、図４は、活性炭濾過装置の濾過体を示す斜視図である。
図２及び図３に示すように、活性炭濾過装置１３は、被処理水が通水される筒状の濾過槽１と、通水される被処理水中の濁質を捕捉する濾過体２とを有する。該濾過体２は、濾過槽１の通水方向の両端に接続される芯材３と、芯材３に渦巻状に巻回されたシート状部材からなる濾過体本体４を有する。このシート状部材は、被処理水が通過する空孔を有するシート状のメッシュシート５と、メッシュシート５に比べて被処理水が通過し難い活性炭繊維で形成されたシート状のスペーサー６のシート面同士が重ねられたものである。
【００１４】
また、濾過槽１の通水方向両端には、濁質（懸濁物質）等を含有する被処理水が自由に通水できる程度の穴が複数設けられた樹脂製等の円形のプレート７が設けられ、各プレート７の中心に芯材３の両端が固定されている。そして、濾過体２は、濾過体本体４の軸芯が被処理水の通水方向に沿うように、濾過体２が濾過槽１内部全体に充填されている。また、濾過槽１の内壁と濾過体本体４の外周との隙間や、芯材３付近の隙間は、接着剤等の被処理水が通過しない水不透過部材８で埋められており被処理水が通過できない構成になっている。なお、濾過体本体４の軸芯とは、渦巻状に巻回された濾過体本体４の渦巻きの中心であり、本実施形態では芯材３が該当する。
【００１５】
このような活性炭濾過装置１３に、被処理水を通水すると、スペーサー６はメッシュシート５に比べて被処理水が通過し難いため、被処理水の多くは、メッシュシート５の空孔を通りメッシュシート５を略縦断、すなわちメッシュシート５を面方向に通過し、その際被処理水に含まれる濁質がメッシュシート５にトラップされ、濁質が除去された被処理水が濾過槽１から排出される。このように、被処理水が通過する空孔を有し濁質を捕捉することができるメッシュシート５を、厚さ方向に横断するのではなく縦断するように、被処理水が通水される構造の活性炭濾過装置１３とすることで、清澄な処理水が得られる。したがって、活性炭濾過装置１３は、逆浸透膜装置１５の閉塞や劣化、電気脱イオン装置１６の劣化を抑制することができる。また、活性炭濾過装置１３は、限外濾過膜装置又は精密濾過膜装置のように、膜を用いた濾過ではないので閉塞し難く、また安価である。
【００１６】
そして、スペーサー６が活性炭繊維で形成されたものであるため、このスペーサー６に被処理水が接触することにより、被処理水が含有する次亜塩素酸等の酸化剤が活性炭繊維と反応し還元される。したがって、活性炭濾過装置１３から排出される被処理水は、酸化剤がほぼ完全に除去されたものとすることができる。
【００１７】
ここで、メッシュシート５は、被処理水が通過することができる空孔を有し被処理水が含有する濁質を所望の程度除去できればよく、特に限定はないが、例えば、図５に示すような、縦糸９ａと横糸９ｂで形成された織物が挙げられる。なお、図５は、メッシュシート５の要部拡大平面図（図５（ａ））及び図５（ａ）のＡ−Ａ´断面図（図５（ｂ））である。
【００１８】
そして、メッシュシート５の隣り合う縦糸９ａ同士や隣り合う横糸９ｂ同士の距離、すなわち、オープニング（図５中ＯＰで示す。）は２００〜４０００μｍ程度が好ましく、また、空孔（図５中斜線で示す。）の大きさ、すなわち、メッシュシート５の平面視の空間率（オープニングエリア）は４０〜９８％程度とすることが好ましく、そして、交点部の高さ（図中Ｔで示す厚さ）は５００〜１２００μｍであることが好ましい。具体的な商品としては、例えば、１００目〜８目（ＮＢＣ社）程度のものを用いればよい。この範囲であれば、特に好適に濁質を除去することができる。また、逆浸透膜装置１５、例えば逆浸透膜を巻き回した形状のスパイラル型逆浸透膜装置では、交点部の高さが通常０．６５〜１．２ｍｍ程度のメッシュシートを原水流路スペーサーとして用いているので、逆浸透膜装置よりも交点部の高さの低いメッシュシートを用いることが好ましいためである。例えば、逆浸透膜装置１５よりも交点部の高さが２／３倍以下のメッシュシートを用いることが好ましい。
【００１９】
また、縦糸９ａや横糸９ｂとなる繊維の直径Ｄは、それぞれ直径０．１〜０．６ｍｍが好ましく、さらに好ましくは０．１〜０．４ｍｍ程度である。被処理水の濁度や処理量にもよるが、被処理水を略縦断できるようにするためには、ある程度の太さの繊維で被処理水を通過させる空孔を形成する必要があり、また、太すぎると形成される空孔が大きくなりすぎて、濁質を除去できなくなるためである。
【００２０】
メッシュシート５を構成する糸等の材質としては、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの合成樹脂や、金属繊維、活性炭繊維等が挙げられるが、耐塩素性の観点から、ポレオレフィンが好ましい。なお、図５においては、織物を例示したが、繊維で形成された比較的大きな空孔を有する不織布でもよい。
【００２１】
また、スペーサー６は、メッシュシート５に比べて被処理水が通過し難いシート状のものであれば特に限定されず、例えば、空孔を全く有さず被処理水を通過させない水不透過シートや、直径０．１〜１００μｍ、好ましくは０．５〜３０μｍ程度の繊維で形成された不織布等、又は、これらを貼り合わせたり熱融着で一体成型する等により重ねられたものとしてもよい。なお、スペーサー６が被処理水を通過させない水不透過シートであれば、被処理水をメッシュシート５に均一に接触させることができるので、スペーサー６は水不透過シートを有するものであることが好ましい。そして、不織布をスペーサー６として用いると、不織布表面の毛羽立ち部位で被処理水の濁質を捕捉することができ活性炭濾過装置１３の濁質捕捉性を向上させることができるため、不織布と水不透過シートとからなるスペーサーとすることが好ましい。
【００２２】
なお、メッシュシート５の少なくとも一部が活性炭繊維を用いて形成されている場合は、スペーサー６は活性炭繊維以外の材質で形成されていてもよい。このようなスペーサー６の材質としては、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、金属繊維等が挙げられる。この中では、耐薬品性や経済性の観点からは、ポレオレフィンが好ましい。
【００２３】
そして、メッシュシート５及びスペーサー６を重ね合わせる形態に特に限定はなく、シート面同士を貼り合わせてもよく熱融着で一体成型してもよい。なお、メッシュシート５とスペーサー６の大きさは同一でなくてもよいが、均一に被処理水を処理するためには、ほぼ同一であることが好ましい。メッシュシートやスペーサー６の通水方向の長さは、被処理水の濁度、処理量や求める超純水（処理水）の品質等にもよるが、例えば、２００〜１０００ｍｍ程度とすればよい。
【００２４】
このメッシュシート５及びスペーサー６を重ね合わせたシート部材を巻きつける芯材３の材質は特に限定されず、プラスチックや金属などを用いることができるが、経済性の観点からは塩化ビニル配管（ＣＶＰ配管）とすることが好ましい。また、芯材の形状３も特に限定されず、例えば円柱状でも角柱状でもよい。なお、シート部材を芯材３に巻きつける方法も特に限定は無く、例えばシート部材の端部を接着剤等で芯材３に固定し、該芯材３を中心として、シート部材をのり巻き状に巻き込み、被処理水の処理量や濁度等に応じて、任意の径となるように巻きつければよい。
【００２５】
そして、濾過槽１に限定はなく、例えば材質はステンレス製や繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製とすることができ、また、大きさは中空の円柱状（筒状）であれば、直径１００〜１０００ｍｍ、高さ２００〜１０００ｍｍとすることができる。また、図２では、筒状の濾過槽１としたが、筒状でなくてもよく、通水できる形状、すなわち、中空であればよく、例えば角柱に空洞を設けた形状でもよい。
【００２６】
図２においては、濾過体２として、芯材３に３回巻回された濾過体本体４を有するものを用いたが、巻回す回数に制限はなく、被処理水の処理量及び濁度や求める超純水の品質等により適宜調節すればよい。濾過体本体４が１回のみ巻回された濾過体２としてもよいが、巻回す回数が多いほどスペーサー６によりメッシュシート５の形状が保持しやすくなり、被処理水が均一にメッシュシート５を縦断できるようになって、水処理が安定するため好ましい。
【００２７】
また、図２においては、濾過体２として、芯材３に濾過体本体４が巻回された物を用いたが、芯材３はなくてもよく、例えばスペーサー６等でメッシュシート５の通水時の形状を保持し、被処理水がメッシュシート５を面方向に通過（縦断）することができれば、濾過体本体４のみからなる濾過体２としてもよい。
【００２８】
また、図２においては、中空の円柱状の濾過槽１に濾過体２を充填した活性炭濾過装置１３としたが、濾過体２にＦＲＰなどのシートを巻きつけて被処理水が漏れないように接合したものとしてもよい。また、スペーサー６を水不透過の材質とし、被処理水が漏れないようにすることにより、スペーサー６が濾過槽１を兼ねるようにしてもよい。
【００２９】
なお、活性炭濾過装置１３は、被処理水の通水方向とは逆方向に、活性炭濾過装置１３から排出された被処理水、洗浄液、洗浄液と空気との混合液、又は、被処理水（原水）を通水して系外に排出するいわゆる逆洗を行なうことが好ましい。これにより活性炭濾過装置１３が有する濾過体２等の部材に付着した濁質等の汚染物質を除去することができる。図１の超純水処理装置においては、前処理水槽１４に貯留された被処理水を、被処理水の通水方向とは逆方向に活性炭濾過装置１３に供給して活性炭濾過装置１３を逆洗できる構造としている。
【００３０】
また、逆浸透膜装置１５は、逆浸透膜を有し被処理水を通水して膜分離処理することにより、被処理水中に含まれるＨＣＯ３−等のイオン、全有機炭素（ＴＯＣ）などを除去することができる装置であれば特に限定はないが、メッシュシート５の被処理水通水方向の断面積よりも被処理水の通水路の断面積が大きい、例えば、スパイラル型のものではメッシュシート５の交点部の高さよりも原水流路の幅が大きいものが好ましい。そして、逆浸透膜装置１５の形態に特に限定はないが、例えば、袋とじにした逆浸透膜を側面に通水孔を有する中空の芯材に巻き回した形状のいわゆるスパイラル型のものが、大型化に対応し易いため好ましい。特に、活性炭濾過装置１３と同一の直径を有するスパイラル型の逆浸透膜装置とすることが好ましい。なお、スパイラル型の逆浸透膜装置を用いると、逆浸透膜で不純物を膜分離処理された処理水が、中空の芯材から排出され、芯材以外からは逆浸透膜で膜分離処理されていない不純物を多く含んだいわゆる濃縮水が排出される。また、スパイラル型のもの以外に、平膜や中空糸等、いずれの構造でもよい。
【００３１】
逆浸透膜としては、芳香族ポリアミド製の膜等が挙げられる。
【００３２】
また、電気脱イオン装置１６は、被処理水中に含まれ逆浸透膜装置１５で除去されなかったイオン、ＣＯ２、シリカ等を除去する脱イオン処理をすることができるものであれば特に限定はなく、一般的な電気脱イオン装置を用いることができる。一般的な電気脱イオン装置は、例えば電気脱イオン装置の一構成例を示す概略構成図である図６に示すように、陰極（カソード）と陽極（アノード）との間に、複数のアニオン交換膜３１とカチオン交換膜３２とを交互に配列することにより、濃縮室３３と脱塩室３４とが形成されている。そして、濃縮室３３及び脱塩室３４には、それぞれイオン交換樹脂が、混床あるいは単一の層で充填されている。このような電気脱イオン装置では、被処理水が通水されると、脱イオン処理された処理水が脱塩室３４から排出され、濃縮室３３からはイオン、ＨＣＯ３−、ＣＯ３２−、シリカ等を多く含んだ濃縮水が排出される。
【００３３】
このような電気脱イオン装置の中でも、スケール成分が析出し難い電気脱イオン装置を用いることが好ましい。通水する被処理水が例えば高濃度の二酸化炭素ＣＯ２を含有する場合、電気脱イオン装置の濃縮室３３内において、アニオン交換膜３１側の脱塩室３４から濃縮室３３へ透過してきた炭酸水素イオンＨＣＯ３−等と、カチオン交換膜３２側の脱塩室３４から濃縮室３３へ透過してきたカルシウムイオンＣａ２＋等が反応してスケール成分（炭酸カルシウム等）が析出してしまう場合があるが、例えば特開２００１−１９８５７７号公報や特開２００８−３６４８６号公報に示すようなバイポーラ膜を有する電気脱イオン装置を用いることにより、濃縮室３３でスケール成分が析出し難くなる。バイポーラ膜とは、カチオン交換膜とアニオン交換膜とが貼り合わされた構造の複合膜の一種であり、水の電気分解に用いる隔膜として、あるいは、酸とアルカリの中和生成物である塩の水溶液から酸とアルカリを再生する際の分離膜等として従来より広く使用されている公知のイオン交換膜である。
【００３４】
このような電気脱イオン装置は、バイポーラ膜を有する電気脱イオン装置の構成例を示す概略構成図である図７に示すように、陰極（カソード）と陽極（アノード）との間に、複数のアニオン交換膜３１とカチオン交換膜３２とを交互に配列することにより、濃縮室３３と脱塩室３４とが形成され、濃縮室３３及び脱塩室３４には、それぞれイオン交換樹脂が、混床あるいは単一の層で充填されている。そして、濃縮室３３にバイポーラ膜３５を設けることにより、濃縮室３３が陰極側と陽極側とに区画されている。なお、バイポーラ膜３５は、アニオン交換膜が陽極（アノード）側に、カチオン交換膜が陰極（カソード）側に位置するように設けられている。このような電気脱イオン装置では、被処理水が通水されると、脱イオン処理された処理水が脱塩室３４から排出され、濃縮室３３からはイオン、ＨＣＯ３−、ＣＯ３２−、シリカ等を多く含んだ濃縮水が排出される。この際、アニオン交換膜３１側の脱塩室３４から濃縮室３３へ炭酸水素イオンＨＣＯ３−等が透過し、また、カチオン交換膜３２側の脱塩室３４から濃縮室３３へカルシウムイオンＣａ２＋等が透過してくるが、バイポーラ膜３５のカチオン交換膜及びアニオン交換膜でそれぞれ遮断されるため、濃縮室３３内でスケールを形成されることを防止できる。
【００３５】
また、脱塩室３４の厚さが小さい電気脱イオン装置を用いることにより、脱塩室３４あたりのイオン量を低減できるため、濃縮室３３でスケール成分が析出し難くなる。例えば、脱塩室３４の厚さは、２〜５ｍｍとすることが好ましい。２ｍｍ未満では脱塩室３４を構成する部材が変形しやすく水漏れしやすくなる可能性があり、また、５ｍｍを超えると脱塩室３４の負荷が高くスケールが析出しやすくなるためである。ただし、上記バイポーラ膜を有する電気脱イオン装置であれば、厚さが５ｍｍを超えてもイオンが会合しないため、スケールは発生しない。
【００３６】
このようなバイポーラ膜を有する、又は、脱塩室３４の厚さが小さい電気脱イオン装置を用いることにより、脱気膜を有し炭酸等の気体を除去することができる脱気膜装置を設けなくても、炭酸カルシウム等のスケール成分の析出を防止でき、安定的に超純水製造システム１０を運転することができる。
【００３７】
また、精密濾過膜装置１７は、微粒子を除去できる精密濾過膜、例えば、０．０２〜１０μｍの微粒子を除去できる精密濾過膜を有するものであり、従来の超純水製造システムで使用されている精密濾過膜装置１７を用いることができる。勿論、求める超純水の品質によっては、この精密濾過膜装置１７はなくてもよく、或いは、更に微粒子の除去性能の高い限外濾過膜を用いてもよい。このような精密濾過膜装置１７、または精密濾過膜装置１７を設けない場合は電気脱イオン装置１６等から排出される被処理水が、目的とする超純水である。
【００３８】
端末配管部は、上述したように、得られた超純水をユースポイントに送水する配管と、余剰の超純水を前処理水槽１４に戻す配管からなる端末配管部を具備するものである。ここで、ユースポイントに送水された超純水は、ユーザーの洗浄機等で使用されるが、使用する水圧は例えば０．１〜０．３ＭＰａ程度であり、端末配管部はその圧力まで昇圧するポンプを有することが好ましい。
【００３９】
さらに、本発明の超純水製造システム１０は、逆浸透膜装置１５、電気脱イオン装置１６の酸化剤等による劣化を防止するために、被処理水に還元剤を導入するための還元剤貯留槽及びポンプ等からなる還元剤導入手段を有していてもよい。図１においては、原水槽１１に還元剤を導入する還元剤導入手段１８を設けた構造とした。
【００４０】
また、求める超純水の品質によっては、イオン交換樹脂塔、紫外線照射酸化分解装置、紫外線殺菌装置等の種々の装置を、電気脱イオン装置１６の後段に有する超純水製造システムとしてもよい。なお、微粒子除去目的で精密濾過膜装置１７などを設置する場合には、イオン交換樹脂塔や紫外線酸化分解装置、紫外線殺菌装置などは、電気脱イオン装置１６と精密濾過膜装置１７との間に通常は配置される。
【００４１】
このような超純水製造システムを用いて、超純水を製造する方法例を以下に説明する。まず、原水槽１１に被処理水（原水）を導入する。
【００４２】
被処理水としては、例えば、フミン酸・フルボ酸系有機物、藻類等が生産する糖などの生物代謝物、又は、界面活性剤等の合成化学物質などを含む水、具体的には、工業用水、市水、井水、河川水、湖沼水、工場廃水（特に、工場からの廃水を生物処理した生物処理水）や、これらに凝集剤を添加・撹拌等してフロック（凝集物）を形成する凝集処理をした水が挙げられる。また、これらに微生物によるトラブルの発生の抑制等を目的として次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素やオゾン等の酸化剤を添加した水でもよい。なお、フミン質とは、植物などが微生物に分解されることにより生じる腐食物質をいい、フミン酸等を含むものであり、フミン質を含有する水は、フミン質および／またはフミン質に由来する溶解性ＣＯＤ成分、懸濁物質や色度成分を有する。また、凝集処理を行うための凝集剤としては、高分子凝集剤や、無機凝集剤が挙げられる。高分子凝集剤としては、例えば、ポリ（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリルアミドの共重合物、及び、それらのアルカリ金属塩等のアニオン系の有機系高分子凝集剤、ポリ（メタ）アクリルアミド等のノニオン系の有機系高分子凝集剤、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートもしくはその４級アンモニウム塩、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドもしくはその４級アンモニウム塩等のカチオン性モノマーからなるホモポリマー、及び、それらカチオン性モノマーと共重合可能なノニオン性モノマーとの共重合体等のカチオン系の有機系高分子凝集剤、及び上記アニオン性モノマー、カチオン性モノマーやこれらモノマーと共重合可能なノニオン性モノマーとの共重合体である両性の有機系高分子凝集剤が挙げられる。高分子凝集剤の添加量に特に限定はなく、被処理水の性状に応じて調整すればよいが、被処理水に対して概ね固形分で０．０１〜１０ｍｇ／Ｌである。また、無機凝集剤としては、例えば、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム塩、塩化第二鉄、硫酸第一鉄等の鉄塩などが挙げられる。また、無機凝集剤の添加量にも特に限定はなく、処理する被処理水の性状に応じて調整すればよいが、被処理水に対して概ねアルミニウム又は鉄換算で０．５〜１０ｍｇ／Ｌである。また、被処理水の性状にもよるが、無機凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を用いた場合、高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加した被処理水のｐＨを、ｐＨ５．０〜７．０程度とすると、凝集が最適となる。無機凝集剤の添加は、高分子凝集剤を被処理水に添加する前でも後でもよく、また、高分子凝集剤と同時に添加してもよい。
【００４３】
次に、必要に応じて、被処理水に還元剤を添加する。還元剤を添加することにより、被処理水が含有する酸化剤が還元剤によって還元されるため、後段の逆浸透膜装置１５や電気脱イオン装置１６等の酸化剤による劣化を抑制することができる。還元剤としては、例えば、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウムやヒドラジン等が挙げられる。
【００４４】
次いで、熱交換器１２によって加熱された被処理水を活性炭濾過装置１３に導入する。そして、活性炭濾過装置１３に導入された被処理水がメッシュシート５を縦断することにより、被処理水中に含まれる濁質が除去される。また、活性炭繊維で形成されたスペーサー６に被処理水が接触することにより、被処理水が含有する酸化剤が活性炭繊維で還元される。したがって、活性炭濾過装置１３から排出される被処理水は、酸化剤がほぼ完全に除去されたものであり、且つ、濁質も除去されたものである。活性炭濾過装置１３から排出された被処理水は、前処理水槽１４に貯留する。
【００４５】
そして、前処理水槽１４に貯留された被処理水を、逆浸透膜装置１５に通水することにより逆浸透膜で膜分離処理する。この逆浸透膜装置１５から排出された被処理水（処理水）を電気脱イオン装置１６に通水することにより脱イオン処理し、また、逆浸透膜装置１５から排出された濃縮水を前処理水槽１４に戻す又は不純物が多い場合は系外に除去する。そして、電気脱イオン装置１６から排出された被処理水（処理水）を精密濾過膜装置１７に通水することにより精密濾過膜で膜分離処理し、また、電気脱イオン装置１６から排出された濃縮水を、前処理水槽１４に戻す。このように処理されて精密濾過膜装置１７から排出された被処理水、すなわち目的とする超純水をユースポイントに送液する。また、余剰の超純水は、端末配管部を経由して前処理水槽１４に戻す。なお、前処理水槽１４に戻される被処理水が溶存酸素を含む場合は、配管の殺菌洗浄を行なったり、窒素ガスを導入することにより、微生物等の反応を抑制することが好ましい。
【００４６】
ここで、上述した図１に示す超純水製造システム１０は、被処理水（原水）中の鉄や、アルミニウムの濃度が低く（例えば０．０６ｐｐｍ以下）、且つ、全有機炭素濃度（ＴＯＣ濃度）が高い場合に適した超純水製造システムであり、中性のｐＨで運転する。ｐＨが低い場合は、フミン質等の有機物が不溶化してしまい逆浸透膜を閉塞させる可能性があるためである。また、鉄やアルミニウムが高濃度の場合は、水酸化物になり逆浸透膜を閉塞させる可能性があるが、鉄やアルミニウムの濃度が低い場合はこの問題がほとんど生じないため、中性で運転させることができる。
【００４７】
一方、被処理水（原水）中の鉄や、アルミニウムの濃度が高く、且つ、全有機炭素濃度（ＴＯＣ濃度）が低い場合は、図１に示す超純水製造システムに加えて、さらに、電気脱イオン装置１６の上流側に、少なくとも一つの脱炭酸設備を有する超純水製造システムとすることが好ましい。このように、脱炭酸設備を有する超純水製造システムを、低いｐＨ（例えばｐＨ４〜５）、すなわち酸性側で運転することにより、鉄やアルミニウムの濃度が高い場合であっても、鉄やアルミニウムがイオン状になり逆浸透膜を閉塞させることを防止することができ、安定して運転することができる。なお、被処理水（原水）中の鉄やアルミニウムの濃度に係らず、全有機炭素濃度（ＴＯＣ濃度）が高い場合は、前処理部の活性炭濾過装置１３よりも前段において凝集処理などの全有機炭素濃度を低減するための処理が必要となる。
【００４８】
脱炭酸設備としては、脱炭酸塔や脱気膜を有する装置（脱気膜装置）が挙げられる。脱気膜装置を用いる場合には、脱気膜の汚れを防止できる点で逆浸透膜装置１５の後段に設けることが好ましい。また、電気脱イオン装置１６を用いた場合には、電気脱イオン装置の負荷を減らすことができ、また、スケール生成を防止できるため、脱気膜装置は電気脱イオン装置の前段に設けることが好ましい。
また、脱炭酸設備として、脱炭酸塔を用いてもよい。このような脱炭酸設備として脱炭酸塔を有する超純水製造システムについて、本発明の超純水製造システムの他の例を示す概略系統図である図８を用いて説明する。なお、図１と同じ装置には同じ番号を付してあり、これらの構成は上記と同様であり、その説明は省略する。
【００４９】
図８に示すように、脱炭酸塔を有する超純水製造システム１０Ａは、被処理水（原水）が導入される原水槽１１と、原水槽１１の下流側に設けられ被処理水を加熱する熱交換器１２と、熱交換器１２で加熱された被処理水を活性炭濾過処理する活性炭濾過装置１３とを有する前処理部を具備する。なお、被処理水を加熱する必要が無ければ熱交換器１２は有さなくてもよい。また、前処理部で処理された被処理水を貯留する前処理水槽１４、前処理水槽１４の下流側に順に設けられた逆浸透膜装置１５、電気脱イオン装置１６及び精密濾過膜装置１７を有する超純水製造部を具備する。また、前処理水槽１４の直上には、脱炭酸塔１９が設けられ、前処理部で処理された被処理水が脱炭酸塔１９を経由して前処理水槽１４に貯留される構造であり、脱炭酸塔１９と前処理水槽１４は一体的に構成されている。勿論、一体的に構成された装置ではなく、脱炭酸塔１９と、前処理水槽１４とを別れた装置としてもよい。また、脱炭酸塔１９は、電気脱イオン装置１６の上流側に一つ以上設けられていればよく、例えば、熱交換器１２と活性炭濾過装置１３との間や、前処理水槽１４と逆浸透膜装置１５との間に設けられていてもよい。そして、超純水製造部から排出された超純水、すなわち、精密濾過膜装置１７から排出された超純水をユースポイントに送水する配管と、余剰の超純水を前処理水槽１４に戻す配管からなる端末配管部を具備する。なお、被処理水を送液する手段として、ポンプＰが各装置間に適宜設けられている。また、図８においては、ｐＨ調整剤を被処理水に導入するｐＨ調整剤導入手段が、活性炭濾過装置１３の直後に設けられている。
【００５０】
脱炭酸塔１９は、被処理水中に含まれる二酸化炭素を除去することができる装置であれば特に限定はなく、通常の超純水製造システムで使用される脱炭酸塔を使用することができる。例えば、内部に充填材を充填した容器と、この容器の上部から被処理水を通水するスプレーノズルと、容器の下部から空気あるいは窒素ガスを吹き込み容器上部からこのガスを排出するガス導入手段とを有するものである。充填材としては、１／２〜２インチのネットリングや、ラシヒリング等が挙げられる。１／２インチ未満の大きさでは、充填物の材質や形状等にも依るが圧力損失が大きくなりすぎ、また、２インチより大きいと十分な二酸化炭素除去性能が得られない場合がある。また、被処理水の体積流量ＳＶが３０〜１００になるように、充填材を充填することが好ましい。体積流量が低すぎると被処理水の流れが偏り十分接触せず二酸化炭素除去性能が得られない恐れがあり、また、高すぎると圧力損失が高く空気や窒素等のガスが均一に流れなくなり十分接触せず二酸化炭素除去性能が得られない恐れがあるためである。
【００５１】
このような超純水製造システム１０Ａを用いて、超純水を製造する方法例を以下に説明する。まず、原水槽１１に被処理水（原水）を導入する。次に、必要に応じて、被処理水に還元剤を添加する。
【００５２】
次いで、熱交換器１２によって加熱された被処理水を活性炭濾過装置１３に導入する。そして、活性炭濾過装置１３に導入された被処理水がメッシュシート５を縦断することにより、被処理水中に含まれる濁質が除去される。また、活性炭繊維で形成されたスペーサー６に被処理水が接触することにより、被処理水が含有する酸化剤が活性炭繊維で還元される。したがって、活性炭濾過装置１３から排出される被処理水は、酸化剤がほぼ完全に除去されたものであり、且つ、濁質も除去されたものである。
【００５３】
そして、活性炭濾過装置１３から排出された被処理水に、ｐＨ調整剤導入手段からｐＨ調整剤を導入して、被処理水のｐＨを酸性の所望の値、例えばｐＨ４〜５に調整する。ｐＨ調整剤としては、例えば、硫酸、塩酸、硝酸、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムが挙げられる。
【００５４】
そして、ｐＨを調整した被処理水を、充填材が充填された容器の下部から空気或いは窒素ガスを吹きこみ容器上部から排出されるようにした脱炭酸塔１９の上部から、スプレーノズルで通水することにより、二酸化炭素を除去する。この二酸化炭素が除去された被処理水は、直下に設けられている前処理水槽１４へと落下し、貯留される。
【００５５】
次に、前処理水槽１４に貯留された被処理水を、逆浸透膜装置１５に通水することにより逆浸透膜で膜分離処理する。この逆浸透膜装置１５から排出された被処理水（処理水）を電気脱イオン装置１６に通水することにより脱イオン処理し、また、逆浸透膜装置１５から排出された濃縮水を前処理水槽１４に戻す又は不純物が多い場合は系外に除去する。そして、電気脱イオン装置１６から排出された被処理水（処理水）を精密濾過膜装置１７に通水することにより精密濾過膜で膜分離処理する。なお、電気脱イオン装置１６から排出された濃縮水には無機炭酸が多量に含有されているが、ｐＨが酸性の条件では逆浸透膜装置１５で無機炭酸は除去できない。したがって、電気脱イオン装置１６からの濃縮水中に含まれる無機炭酸を除去するために脱炭酸設備よりも前段に濃縮水を返送する必要があり、本実施の形態では原水槽１１に戻される構成とした。このように処理されて精密濾過膜装置１７から排出された被処理水、すなわち目的とする超純水を、ユースポイントに送液する。また、余剰の超純水は、端末配管部を経由して前処理水槽１４に戻す。なお、前処理水槽１４や原水槽１１に戻される被処理水が溶存酸素を含む場合は、配管の殺菌性状や、窒素ガスを導入することにより、微生物等の反応を抑制することが好ましい。
【実施例】
【００５６】
以下、実施例及び比較例に基づいてさらに詳述するが、本発明はこの実施例により何ら限定されるものではない。
【００５７】
（実施例１）
被処理水（原水）として、市水、具体的には、濁度１．０度以下、残留塩素（ａｓ．Ｃｌ２）：０．５ｐｐｍ、水温：２０℃、鉄濃度：０．０１ｐｐｍ、アルミニウム濃度：０．０５ｐｐｍ、ＴＯＣ濃度：０．５ｐｐｍの水を、図１に示す超純水製造システムで処理した。なお、各装置の構成は以下の通りである。また、原水ｐＨは７．１であった。
【００５８】
＜還元剤導入手段＞
タンク：イワキ（株）製ＥＷＮ−Ｂ１１−ＶＣ１Ｊ−ＷＰＯ
ポンプ：イワキ（株）製ＣＴ−Ｕ１２０Ｎ
還元剤：亜硫酸水素ナトリウム
【００５９】
＜活性炭濾過装置＞
濾過槽：内径１００ｍｍの円筒状容器（ベッセル）
濾過体：メッシュシートをポリエチレン製の直径０．３ｍｍの繊維からなる縦糸及び横糸で形成された図５に示す１ｍ×１０ｍで交点部の高さＴが０．５ｍｍ、オープニング３０００μｍ、オープニングエリア８０％の織物とし、スペーサーを直径１５μｍの活性炭繊維で形成された１ｍ×１０ｍ×厚さ０．３ｍｍの活性炭不織布１枚と、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）製の１ｍ×１０ｍ×厚さ０．１ｍｍのフィルム（水不透過フィルム）とからなるものとし、これらを重ね合わせて四隅を熱融着したシート状部材を作製した。そして、このシート部材を水不透過フィルムが外側になるようにして直径２０ｍｍの塩化ビニル製のパイプ（芯材）に１０ｍ巻きつけて形成した、直径１００ｍｍの濾過体
水不透過部材：濾過槽の内壁と濾過体本体の外周との隙間や、芯材付近の隙間を、被処理水を通過させない接着剤で充填したもの
濾過装置の通水量：１．６ｍ３／ｈ（ＬＶ＝２００ｍ／ｈ）
【００６０】
＜逆浸透膜装置＞
逆浸透膜：ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製ＦＩＬＭＴＥＣ ＬＥ−４０４０（原水流路スペーサーの交点部の高さ：０．８５ｍｍ）を用いたスパイラル型のもの（直径１００ｍｍ）を２本連結したもの
処理水量：０．５ｍ３／ｈ
濃縮水量：１．１ｍ３／ｈ
【００６１】
＜電気脱イオン装置＞
陰極（カソード）と陽極（アノード）との間に、複数の以下のアニオン交換膜とカチオン交換膜とを交互に配列することにより濃縮室と脱塩室を形成すると共に脱塩室および濃縮室に以下のイオン交換樹脂を充填し、更に濃縮室に以下のバイポーラ膜を設けることにより、濃縮室を陰極側と陽極側とに区画したものを用いた。なお、脱塩室および濃縮室の厚さや膜面積は以下の通りである。
アニオン交換膜： 旭化成工業（株）「アシプレックスＡ５０１ＳＢ」
カチオン交換膜： 旭化成工業（株）「アシプレックスＫ５０１ＳＢ」
イオン交換樹脂： アニオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＡ１０Ａ」）とカチオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＫ１Ｂ」）とを体積混合比率６：４で混合したもの。
バイポーラ膜：徳山ソーダ製カチオン交換膜（ＣＭＢ）を塩化第一鉄水溶液に２５℃で１時間浸漬した後、イオン交換水で十分に洗浄して、風乾し、その後、ポリマー被膜法によりカチオン交換膜表面に４級塩基化したアミノ基を含むポリマーを塗布して作製したもの
脱塩室：厚さ１０ｍｍ
濃縮室：厚さ４ｍｍ
膜面積：３００ｃｍ２（３００ｍｍ×１００ｍｍ）
処理水量：０．４ｍ３／時間
濃縮水量：０．１ｍ３／時間
【００６２】
＜精密濾過膜装置＞
精密濾過膜：アドバンテック社製 親水性ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）フィルター ＴＣＦＨ−０５０−Ｓ１ＦＥで全量濾過
【００６３】
精密濾過膜から排出された被処理水について、２５℃での導電率（比抵抗）を測定した。また、処理時における逆浸透膜装置１５の差圧を、図９に示すように、逆浸透膜装置１５の入口の圧力Ｐ１と濃縮水出口の圧力Ｐ２の差（Ｐ１−Ｐ２（ＭＰａ））として求めた。
【００６４】
（実施例２）
被処理水（原水）として、井水、具体的には、濁度１．０度以下、残留塩素（ａｓ．Ｃｌ２）：０．０ｐｐｍ、水温：１０℃、鉄濃度：０．１ｐｐｍ、アルミニウム濃度：０．０３ｐｐｍ、ＴＯＣ濃度：０．２ｐｐｍの水を、図８に示す超純水製造システムで処理した。なお、各装置の構成は以下の通りである。また、ｐＨ調整剤添加後の被処理水のｐＨは５．０であった。
【００６５】
＜ｐＨ調整剤導入手段＞
タンク：イワキ（株）製ＥＷＮ−Ｂ１１−ＶＣ１Ｊ−ＷＰＯ
ポンプ：イワキ（株）製ＣＴ−Ｕ１２０Ｎ
ｐＨ調整剤：１０％硫酸
【００６６】
＜活性炭濾過装置＞
濾過槽：内径１００ｍｍの円筒状容器（ベッセル）
濾過体：メッシュシートをポリエチレン製の直径０．３ｍｍの繊維からなる縦糸及び横糸で形成された図５に示す１ｍ×１０ｍで交点部の高さＴが０．５ｍｍ、オープニング３０００μｍ、オープニングエリア８０％の織物とし、スペーサーを直径１５μｍの活性炭繊維で形成された１ｍ×１０ｍ×厚さ０．３ｍｍの活性炭不織布１枚と、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）製の１ｍ×１０ｍ×厚さ０．１ｍｍのフィルム（水不透過フィルム）とからなるものとし、これらを重ね合わせて四隅を熱融着したシート状部材を作製した。そして、このシート部材を水不透過フィルムが外側になるようにして直径２０ｍｍの塩化ビニル製のパイプ（芯材）に１０ｍ巻きつけて形成した、直径１００ｍｍの濾過体
水不透過部材：濾過槽の内壁と濾過体本体の外周との隙間や、芯材付近の隙間を、被処理水を通過させない接着剤で充填したもの
濾過装置の通水量：１．６ｍ３／ｈ（ＬＶ＝２００ｍ／ｈ）
【００６７】
＜脱炭酸装置＞
内径２５０ｍｍ、高さ１５００ｍｍの筒型の容器の内部に、３／４インチのネットリングを１０００ｍｍの高さまで充填したものを脱炭酸塔とし、これを前処理水槽の上部に接続した。
【００６８】
＜逆浸透膜装置＞
逆浸透膜：ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製ＦＩＬＭＴＥＣ ＬＥ−４０４０（原水流路スペーサーの交点部の高さ：０．８５ｍｍ）を用いたスパイラル型のもの（直径１００ｍｍ）を２本連結したもの
処理水量：０．５ｍ３／ｈ
濃縮水量：１．１ｍ３／ｈ
【００６９】
＜電気脱イオン装置＞
電気脱イオン装置
陰極（カソード）と陽極（アノード）との間に、複数の以下のアニオン交換膜とカチオン交換膜とを交互に配列することにより濃縮室と脱塩室を形成すると共に脱塩室および濃縮室に以下のイオン交換樹脂を充填したものを用いた。なお、脱塩室および濃縮室の厚さや膜面積は以下の通りである。
アニオン交換膜： 旭化成工業（株）「アシプレックスＡ５０１ＳＢ」
カチオン交換膜： 旭化成工業（株）「アシプレックスＫ５０１ＳＢ」
イオン交換樹脂：アニオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＡ１０Ａ」）とカチオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＫ１Ｂ」）とを体積混合比率６：４で混合したもの。
脱塩室：厚さ５ｍｍ
濃縮室：厚さ４ｍｍ
膜面積：３００ｃｍ２（３００ｍｍ×１００ｍｍ）
処理水量：０．４ｍ３／時間
濃縮水量：０．１ｍ３／時間
【００７０】
＜精密濾過膜装置＞
精密濾過膜：アドバンテック社製 親水性ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）フィルター ＴＣＦＨ−０５０−Ｓ１ＦＥで全量濾過
【００７１】
（比較例１）
被処理水（原水）として、実施例１と同様の被処理水を、図１０に示す超純水製造システムで処理した。なお、各装置の構成は以下の通りである。また、原水のｐＨは７．１であった。
【００７２】
＜精密濾過膜装置＞
精密濾過膜：旭化成製 ＵＮＡ−６００Ａ
処理水量：２．５ｍ３／ｈ
【００７３】
＜活性炭塔＞
栗田工業ＣＦ−５０を２基連結したもの
処理水量：２．５ｍ３／ｈ
【００７４】
＜保安フィルター＞
ロキテクノ製 ＤＩＡ（ＩＩ）糸巻きフィルター×５本
処理水量：２．５ｍ３／ｈ
【００７５】
＜薬品導入手段＞
タンク：イワキ（株）製 ＣＴ−Ｕ１２０Ｎ
ポンプ：イワキ（株）製 ＥＷＮ−Ｂ１１−ＶＣ１Ｊ−ＷＰＯ
薬品：１０％硫酸
【００７６】
＜逆浸透膜装置＞
逆浸透膜：ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製ＦＩＬＭＴＥＣ ＬＥ−４０４０（原水流路スペーサーの交点部の高さ：０．８５ｍｍを用いたスパイラル型のもの、直径１００ｍｍ）２本連結したもの
処理水量：０．５ｍ３／ｈ
濃縮水量：１．１ｍ３／ｈ
【００７７】
＜脱気膜装置＞
三菱レイヨン製ＭＨＦ１７０４
処理水量：０．５ｍ３／ｈ
【００７８】
＜電気脱イオン装置＞
陰極（カソード）と陽極（アノード）との間に、複数の以下のアニオン交換膜とカチオン交換膜とを交互に配列することにより濃縮室と脱塩室を形成すると共に脱塩室および濃縮室に以下のイオン交換樹脂を充填したものを用いた。なお、脱塩室および濃縮室の厚さや膜面積は以下の通りである。
アニオン交換膜： 旭化成工業（株）「アシプレックスＡ５０１ＳＢ」
カチオン交換膜： 旭化成工業（株）「アシプレックスＫ５０１ＳＢ」
イオン交換樹脂：アニオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＡ１０Ａ」）とカチオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＫ１Ｂ」）とを体積混合比率６：４で混合したもの。
脱塩室：厚さ１５ｍｍ
濃縮室：厚さ１５ｍｍ
膜面積：３００ｃｍ２（３００ｍｍ×１００ｍｍ）
処理水量：０．４ｍ３／ｈ
濃縮水量：０．１ｍ３／ｈ
【００７９】
＜紫外線殺菌装置＞
栗田工業ＮＰＸ−１／２
処理水量：０．４ｍ３／ｈ
【００８０】
＜端末精密濾過膜装置＞
アドバンテック社製ＴＣＦＨ−０５０−Ｓ１ＦＥ
処理水量：０．４ｍ３／ｈ
【００８１】
（比較例２）
被処理水（原水）として、実施例２と同様の被処理水を、図１０に示す超純水製造システムで処理した。なお、各装置の構成は比較例１と同じである。また、ｐＨ調整剤添加後の被処理水のｐＨは５．０であった。
【００８２】
この結果、実施例１〜２及び比較例１〜２で得られた処理水の比抵抗は、いずれも１６．５ＭΩ・ｃｍであり、実施例１及び２で得られた処理水は比較例１及び２で得られた処理水と同程度の高品質な水であった。また、実施例１の超純水製造システムは比較例１の超純水製造システムの床面積の６０％、及び、製造コストは６０％であった。また、実施例２の超純水製造システムは比較例２の超純水製造システムの床面積の７０％、及び、製造コストは６５％であった。
【符号の説明】
【００８３】
１ 濾過槽、 ２ 濾過体、 ３ 芯材、 ４ 濾過体本体、 ５ メッシュシート、 ６ スペーサー、 ７ プレート、 ８ 水不透過部材、 ９ａ 縦糸、 ９ｂ 横糸、 １０、１０Ａ 超純水製造システム、 １１ 原水槽、 １２ 熱交換器、 １３ 活性炭濾過装置、 １４ 前処理水槽、 １５ 逆浸透膜装置、 １６ 電気脱イオン装置、 １７ 精密濾過膜装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水が導入される前処理部と、該前処理部で処理された被処理水が貯留される前処理水槽、該前処理水槽から被処理水が導入される逆浸透膜装置及び電気脱イオン装置を有する超純水製造部とを具備し、
前記前処理部は活性炭濾過装置を有し、該活性炭濾過装置は、シート状部材が渦巻状に巻回される濾過体本体と、被処理水が通水され、前記濾過体本体の軸芯が通水方向に沿うように前記濾過体本体が内部に充填される濾過槽とを有し、前記シート状部材は、被処理水が通過する空孔を有するシート状のメッシュシートと、メッシュシートに比べて被処理水が通過し難いシート状のスペーサーのシート面同士が重ねられたものであり、前記メッシュシート及び前記スペーサーの少なくとも一部は活性炭繊維で形成されたものであることを特徴とする超純水製造システム。
【請求項２】
前記スペーサーが、直径０．１〜１００μｍの活性炭繊維で形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載する超純水製造システム。
【請求項３】
前記電気脱イオン装置の上流側に、脱炭酸設備を少なくとも一つ以上有することを特徴とする請求項１または２に記載する超純水製造システム。
【請求項４】
前記電気脱イオン装置は、バイポーラ膜を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載する超純水製造システム。
【請求項５】
前記電気脱イオン装置の脱塩室の厚さが、２〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載する超純水製造システム。
【請求項６】
前記超純水製造部から排出された超純水をユースポイントに送水すると共に余剰の超純水を前記前処理水槽に戻す端末配管部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載する超純水製造システム。
【請求項７】
活性炭濾過装置により活性炭濾過処理した被処理水を前処理水槽に貯留し、該前処理水槽に貯留した被処理水を逆浸透膜装置で逆浸透膜処理した後、電気脱イオン装置で脱イオン処理をする超純水の製造方法であって、
前記活性炭濾過装置が、シート状部材が渦巻状に巻回される濾過体本体と、被処理水が通水され、前記濾過体本体の軸芯が通水方向に沿うように前記濾過体本体が内部に充填される濾過槽とを有し、前記シート状部材は、被処理水が通過する空孔を有するシート状のメッシュシートと、メッシュシートに比べて被処理水が通過し難いシート状のスペーサーのシート面同士が重ねられたものであり、前記メッシュシート及び前記スペーサーの少なくとも一部は活性炭繊維で形成されたものであることを特徴とする超純水の製造方法。
【請求項１】
被処理水が導入される前処理部と、該前処理部で処理された被処理水が貯留される前処理水槽、該前処理水槽から被処理水が導入される逆浸透膜装置及び電気脱イオン装置を有する超純水製造部とを具備し、
前記前処理部は活性炭濾過装置を有し、該活性炭濾過装置は、シート状部材が渦巻状に巻回される濾過体本体と、被処理水が通水され、前記濾過体本体の軸芯が通水方向に沿うように前記濾過体本体が内部に充填される濾過槽とを有し、前記シート状部材は、被処理水が通過する空孔を有するシート状のメッシュシートと、メッシュシートに比べて被処理水が通過し難いシート状のスペーサーのシート面同士が重ねられたものであり、前記メッシュシート及び前記スペーサーの少なくとも一部は活性炭繊維で形成されたものであることを特徴とする超純水製造システム。
【請求項２】
前記スペーサーが、直径０．１〜１００μｍの活性炭繊維で形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載する超純水製造システム。
【請求項３】
前記電気脱イオン装置の上流側に、脱炭酸設備を少なくとも一つ以上有することを特徴とする請求項１または２に記載する超純水製造システム。
【請求項４】
前記電気脱イオン装置は、バイポーラ膜を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載する超純水製造システム。
【請求項５】
前記電気脱イオン装置の脱塩室の厚さが、２〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載する超純水製造システム。
【請求項６】
前記超純水製造部から排出された超純水をユースポイントに送水すると共に余剰の超純水を前記前処理水槽に戻す端末配管部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載する超純水製造システム。
【請求項７】
活性炭濾過装置により活性炭濾過処理した被処理水を前処理水槽に貯留し、該前処理水槽に貯留した被処理水を逆浸透膜装置で逆浸透膜処理した後、電気脱イオン装置で脱イオン処理をする超純水の製造方法であって、
前記活性炭濾過装置が、シート状部材が渦巻状に巻回される濾過体本体と、被処理水が通水され、前記濾過体本体の軸芯が通水方向に沿うように前記濾過体本体が内部に充填される濾過槽とを有し、前記シート状部材は、被処理水が通過する空孔を有するシート状のメッシュシートと、メッシュシートに比べて被処理水が通過し難いシート状のスペーサーのシート面同士が重ねられたものであり、前記メッシュシート及び前記スペーサーの少なくとも一部は活性炭繊維で形成されたものであることを特徴とする超純水の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１０５９３（Ｐ２０１２−２１０５９３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７７８３７（Ｐ２０１１−７７８３７）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【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２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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