電気脱イオンシステム、電気脱イオン方法及び純水製造装置
【課題】生産水の一部を濃縮水に向流一過式で通水する電気脱イオン装置を多段に設けた多段脱イオン処理において、後段の電気脱イオン装置の耐久性とホウ素除去効率を確保して、極低ホウ素濃度の生産水を長期に亘り安定かつ確実に得る。
【解決手段】前段側の電気脱イオン装置１の生産水が後段側の電気脱イオン装置２の脱塩室１６Ｂへ被処理水として導入され、その生産水の一部が濃縮水としてその濃縮室１５Ｂに対し脱塩室１６Ｂ出口に近い側から流入させ、脱塩室１６Ｂ入口に近い側から流出させるよう構成された電気脱イオンシステムにおいて、最下段側の電気脱イオン装置２の脱塩室１６Ｂへ流入する被処理水のイオン負荷を増大させるイオン負荷増大手段を設ける。イオン負荷増大手段としては、ナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムの添加手段３及び／又はＵＶ酸化装置４が挙げられる。
【解決手段】前段側の電気脱イオン装置１の生産水が後段側の電気脱イオン装置２の脱塩室１６Ｂへ被処理水として導入され、その生産水の一部が濃縮水としてその濃縮室１５Ｂに対し脱塩室１６Ｂ出口に近い側から流入させ、脱塩室１６Ｂ入口に近い側から流出させるよう構成された電気脱イオンシステムにおいて、最下段側の電気脱イオン装置２の脱塩室１６Ｂへ流入する被処理水のイオン負荷を増大させるイオン負荷増大手段を設ける。イオン負荷増大手段としては、ナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムの添加手段３及び／又はＵＶ酸化装置４が挙げられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホウ素濃度の低い生産水を生産するための電気脱イオンシステム及び電気脱イオン方法と、この電気脱イオンシステムを用いた純水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
純水、超純水等を製造する分野などにおいて電気脱イオン装置が用いられている。プレートアンドフレーム型の電気脱イオン装置は、陽極と、陰極と、該陽極、陰極間に濃縮室と脱塩室（希釈室）とを交互に形成するように交互に配置された平膜状の陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜を有する。脱塩室にはイオン交換樹脂等のイオン交換体が充填されている。この脱塩室に脱塩処理すべき水が流通され、水中のイオンがイオン交換膜を透過して脱塩室から濃縮室に移動する。
【０００３】
本出願人は先に、このような電気脱イオン処理において、濃縮室からのホウ素の濃度拡散を十分に抑制し、これにより極低ホウ素濃度の生産水を得るための改良技術として、陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画された電気脱イオン装置の運転方法であって、濃縮水を該濃縮室に流通させると共に、原水を被処理水として脱塩室に流通させ、生産水として該脱塩室から取り出す運転方法において、該濃縮室から流出する濃縮水のホウ素濃度を生産水のホウ素濃度の５００倍以下又は１０ｐｐｂ以下とする電気脱イオン装置の運転方法、及び、陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画され、濃縮水が該濃縮室に流通され、原水が被処理水として脱塩室に流通され、生産水として取り出される電気脱イオン装置において、該濃縮室から流出する濃縮水のホウ素濃度を生産水のホウ素濃度の５００倍以下、又は１０ｐｐｂ以下とする手段を備えた電気脱イオン装置、を特許出願した（特願２００３−３６３１０。以下、「先願」という。）。
【０００４】
即ち、先願の電気脱イオン装置及びその運転方法では、ホウ素濃度が著しく低い例えば０．１ｐｐｂ以下の高純度の生産水の製造するために、電気脱イオン装置の濃縮室から流出する濃縮水のホウ素濃度を低くする。
【０００５】
図５は、この先願の実施の形態を示す電気脱イオン装置の模式的な断面図であり、この電気脱イオン装置では、電極（陽極１１、陰極１２）の間に複数のアニオン交換膜（Ａ膜）１３及びカチオン交換膜（Ｃ膜）１４が交互に配列され、濃縮室１５と脱塩室１６とが交互に形成され、脱塩室１６には、イオン交換樹脂、イオン交換繊維もしくはグラフト交換体等からなるアニオン交換体及びカチオン交換体が混合もしくは複層状に充填されている。また、濃縮室１５と、陽極室１７及び陰極室１８にも、イオン交換体、活性炭又は金属等の電気導電体が充填されている。
【０００６】
原水は脱塩室１６に導入され、脱塩室１６からは生産水が取り出される。この生産水の一部は、濃縮室１５に脱塩室１６の通水方向とは逆方向に向流一過式で通水され、濃縮室１５の流出水は系外へ排出される。即ち、この電気脱イオン装置では、濃縮室１５と脱塩室１６とが交互に並設され、脱塩室１６の生産水取り出し側に濃縮室１５の流入口が設けられており、脱塩室１６の原水流入側に濃縮室１５の流出口が設けられている。また、生産水の一部は陽極室１７の入口側に送給され、そして、陽極室１７の流出水は、陰極室１８の入口側へ送給され、陰極室１８の流出水は排水として系外へ排出される。
【０００７】
このように、濃縮室１５に生産水を脱塩室１６と向流一過式で通水することにより、生産水取り出し側ほど濃縮室１５内の濃縮水の濃度が低いものとなり、濃度拡散による脱塩室１６への影響が小さくなり、ホウ素等のイオンの除去率を飛躍的に高めることができる。
【０００８】
しかして、先願では、この濃縮排水のホウ素濃度を生産水のホウ素濃度の５００倍以下、又は１０ｐｐｂ以下とすることにより、生産水のホウ素濃度を例えば０．１ｐｐｂ以下、さらには０．０５ｐｐｂ以下に低減することができる。
【０００９】
このような先願の電気脱イオン装置を多段に設置し、原水を多段に脱イオン処理した場合には、より一層ホウ素濃度の低い生産水を確実に生産することができる。図６は、第１の電気脱イオン装置１と第２の電気脱イオン装置２とを直列に接続して、原水を多段に脱イオン処理する電気脱イオンシステムの通水系統図であり、この電気脱イオンシステムでは、原水の全量が第１の電気脱イオン装置１の脱塩室１６Ａに供給されて１次生産水となる。１次生産水の一部は濃縮室１５Ａに向流一過式にて通水され、濃縮排水として排出される。１次生産水の残部は、第２の電気脱イオン装置２の脱塩室１６Ｂに通水され、２次生産水となる。この２次生産水の一部は濃縮室１５Ｂに向流一過式にて通水され、２次濃縮水として流出する。この２次濃縮水は例えば原水に戻される。このような多段脱イオン処理によれば、０．００５ｐｐｂ以下の超極低ホウ素濃度の生産水を生産することも可能となる。
【特許文献１】特願２００３−３６３１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図６に示すような先願の多段電気脱イオンシステムでは、次のような問題があった。
【００１１】
即ち、後段の第２の電気脱イオン装置２の脱塩室１６Ｂに導入される１次生産水は、既に前段の第１の電気脱イオン装置１で脱イオン処理されることにより、十分にイオンが除去されたものであるため、このような１次生産水が脱塩室１６Ｂに導入され、更に、この１次生産水を更に脱イオン処理した生産水が濃縮室１５Ｂに導入される後段の第２の電気脱イオン装置２は、脱塩室１６Ｂにおいても濃縮室１５Ｂにおいてもイオン負荷が非常に低いものとなる。このため、脱塩室１６Ｂ内、更には濃縮室１５Ｂ内に充填されたイオン交換樹脂は再生型の樹脂（Ｒ−Ｈ型，Ｒ−ＯＨ型）の割合が多くなることにより膨潤する。そして、イオン交換樹脂が膨潤して体積が大きくなることにより、電気脱イオン装置の構成部材に大きな応力がかかるようになり、電気脱イオン装置の経時劣化が起こり、長期使用に耐えられなくなる場合がある。
【００１２】
また、後段の電気脱イオン装置のイオン負荷が過度に小さくなると、この電気脱イオン装置に電流が流れにくくなることにより、ホウ素除去効率が低下する恐れもある。
【００１３】
本発明は上記先願の不具合を解消し、生産水の一部を濃縮水に向流一過式で通水する電気脱イオン装置を多段に設けた多段脱イオン処理において、後段の電気脱イオン装置の耐久性とホウ素除去効率を確保して、極低ホウ素濃度の生産水を長期に亘り安定かつ確実に得ることができる電気脱イオンシステム及び電気脱イオン方法と、この電気脱イオンシステムを用いた純水製造装置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】
【００１４】
本発明（請求項１）の電気脱イオンシステムは、陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画され、濃縮水が該濃縮室に流通され、被処理水が脱塩室に導入されて生産水として取り出される電気脱イオン装置を複数備えてなり、前段側の電気脱イオン装置の生産水が後段側の電気脱イオン装置の脱塩室へ被処理水として導入される電気脱イオンシステムにおいて、各電気脱イオン装置は、その脱塩室からの生産水の一部を濃縮水としてその濃縮室に対し脱塩室出口に近い側から流入させ、脱塩室入口に近い側から流出させるよう構成されており、最下段側の該電気脱イオン装置の脱塩室へ流入する被処理水のイオン負荷を増大させるイオン負荷増大手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２の電気脱イオンシステムは、請求項１において、該イオン負荷増大手段はナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムの添加手段であることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の電気脱イオンシステムは、請求項１において、該イオン負荷増大手段はＵＶ酸化装置であることを特徴とする。
【００１７】
本発明（請求項４）の電気脱イオン方法は、陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画され、濃縮水が該濃縮室に流通され、被処理水が脱塩室に導入されて生産水として取り出される電気脱イオン装置を複数用い、前段側の電気脱イオン装置の生産水を後段側の電気脱イオン装置の脱塩室へ被処理水として導入する電気脱イオン方法において、各電気脱イオン装置の脱塩室からの生産水の一部を濃縮水としてその濃縮室に対し脱塩室出口に近い側から流入させ、脱塩室入口に近い側から流出させるようにすると共に、最下段側の該電気脱イオン装置の脱塩室へ流入する被処理水にイオンを添加するか又はイオンを発生させることによりイオン負荷を増大させることを特徴とする。
【００１８】
請求項５の電気脱イオン方法は、請求項４において、前記最下段側の脱塩室へ流入する被処理水のイオン負荷を増大させるために該被処理水にナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムを添加することを特徴とする。
【００１９】
請求項６の電気脱イオン方法は、請求項４において、前記最下段側の脱塩室へ流入する被処理水のイオン負荷を増大させるために該被処理水にＵＶ照射することにより該被処理水中にＨＣＯ３−イオンを発生させることを特徴とする。
【００２０】
請求項７の電気脱イオン方法は、請求項４ないし６のいずれか１項において、前記最下段側の電気脱イオン装置の脱塩室に流入する被処理水の導電率を１〜１０μＳ／ｃｍとすることを特徴とする。
【００２１】
本発明（請求項８）の純水製造装置は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気脱イオンシステムを備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の電気脱イオンシステム及び電気脱イオン方法によれば、最下段の電気脱イオン装置の脱塩室に流入する被処理水のイオン負荷を増大させることにより、最下段の電気脱イオン装置におけるイオン負荷が過度に低いことによる、前述のイオン交換樹脂の膨潤による電気脱イオン装置の経時劣化やホウ素除去効率の低下の問題を解消し、極低ホウ素濃度の生産水を長期に亘り安定かつ確実に得ることができる。
【００２３】
本発明において、最下段側の電気脱イオン装置の脱塩室へ流入する被処理水にナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムを添加させることにより、そのイオン負荷を増大させても良い。この場合、添加されたナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムは、その良好なイオン性により、最下段側の電気脱イオン装置において効率的に除去されるため、添加されたナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムが最終生産水中に混入することによる水質の低下の問題はない。なお、ナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムは、最下段側の電気脱イオン装置の脱塩室に流入する被処理水の導電率が１〜１０μＳ／ｃｍとなるように添加することにより、最下段側の電気脱イオン装置のイオン負荷を過度に高めて最終生産水の水質の低下を招くことなく、上記効果を確実に得ることができる。
【００２４】
本発明においてはまた、最下段側の電気脱イオン装置の脱塩室へ流入する被処理水にＵＶ（紫外線）を照射して、被処理水中に残存するＴＯＣ成分をＵＶ酸化して一部ＨＣＯ３−イオンに交換することにより、そのイオン負荷を増大させても良く、この場合には、得られる最終生産水のＴＯＣ濃度を低減するという効果を得ることもできる。
【００２５】
最下段側の電気脱イオン装置の脱塩室へ流入する被処理水のイオン負荷は、上記ナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムの添加とＵＶ照射とを併用することにより増大させても良い。
【００２６】
本発明の純水製造装置によれば、このような本発明の電気脱イオンシステムを組み込むことにより、著しく高純度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】
【００２７】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】
図１〜３は本発明の電気脱イオンシステムの実施の形態を示す通水系統図であり、図４は本発明の純水製造装置の実施の形態を示す通水系統図である。
【００２９】
図１〜３は、図５に示す先願の電気脱イオン装置を、図６に示す如く、２段に設置した電気脱イオンシステムであり、いずれも原水の全量が第１の電気脱イオン装置１の脱塩室１６Ａに供給され、この脱塩室１６Ａからの１次生産水の一部は濃縮室１５Ａに向流一過式にて通水されて濃縮排水として排出され、１次生産水の残部は、第２の電気脱イオン装置２の脱塩室１６Ｂに通水され、２次生産水（最終生産水）となる。この２次生産水の一部は濃縮室１５Ｂに向流一過式にて通水され、２次濃縮水として流出する。この２次濃縮水は例えば原水に戻される。
【００３０】
このように複数の電気脱イオン装置が多段に設けられ、前段側の電気脱イオン装置の生産水が後段側の電気脱イオン装置の脱塩室へ被処理水として導入される電気脱イオンシステムにおいて、最下段側の電気脱イオン装置の濃縮室から流出する濃縮水のホウ素濃度を、この電気脱イオン装置の脱塩室から流出する生産水のホウ素濃度の５００倍以下又は１０ｐｐｂ以下とすることが好ましい。これにより、濃縮室の出口近傍においても濃縮室から脱塩室に向うホウ素濃度勾配が比較的小さくなり、濃縮室から脱塩室へのホウ素の拡散が抑制され、最終の生産水のホウ素濃度を低くすることができる。即ち、例えば、図１〜３において、ホウ素濃度３ｐｐｂ程度の原水はホウ素濃度０．０２ｐｐｂの１次生産水となり、この１次生産水の一部は濃縮室１５Ａに向流一過式にて通水され、ホウ素濃度３０ｐｐｂの濃縮排水として排出され、また、この１次生産水から、ホウ素濃度０．００５ｐｐｂ以下の２次生産水が得られる。この２次生産水の一部は濃縮室１５Ｂに向流一過式にて通水され、ホウ素濃度０．２ｐｐｂの２次濃縮水として流出する。
【００３１】
図１の電気脱イオンシステムでは、第２の電気脱イオン装置２の脱塩室１６Ｂに導入される１次生産水（以下、この第２の電気脱イオン装置２の脱塩室１６Ｂに導入される１次生産水を「最終脱塩原水」と称す場合がある。）に、イオン調整剤を添加するイオン調整剤添加手段３を設け、イオン調整剤の添加により、最終脱塩原水のイオン負荷を増大させる。
【００３２】
このイオン調整剤としては、ナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウム等の１価の電解質が用いられ、特に塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が好適に用いられる。添加するＮａＣｌとしては、海水から調製されたＮａＣｌではなく、化学合成により製造された高純度ＮａＣｌが好ましい。即ち、海水から調製したＮａＣｌでは、不純物の混入が避けられず、最終脱塩原水のイオン負荷の増大に十分量（例えば、最終脱塩原水の導電率が５〜１０μＳ／ｃｍとなる量）添加した場合、ホウ素を１ｐｐｂ程度添加することになり、好ましくない。
【００３３】
イオン調整剤は、最終脱塩原水の導電率が１〜１０μＳ／ｃｍ程度となるように添加することが好ましい。このようなイオン調整剤の添加で、最終脱塩原水にイオン負荷を確実に付与して、最下段側の電気脱イオン装置である第２の電気脱イオン装置２での耐久性、ホウ素除去における問題を解消することができる。
【００３４】
図２の電気脱イオンシステムでは、第１の電気脱イオン装置１と第２の電気脱イオン装置２との間に低圧ＵＶ酸化装置４を設け、最終脱塩原水にＵＶを照射して、最終脱塩原水中に残留するＴＯＣ成分の一部をＨＣＯ３−イオンにＵＶ酸化し、これによりイオン負荷を高める。
【００３５】
この場合であっても、最終脱塩原水の導電率が１〜１０μＳ／ｃｍ程度となるようにＵＶ酸化を行うことが好ましく、このようなＵＶ酸化で、最終脱塩原水にイオン負荷を確実に付与して、最下段側の電気脱イオン装置である第２の電気脱イオン装置２での耐久性、ホウ素除去における問題を解消することができる。
【００３６】
図３の電気脱イオンシステムは、図１に示すイオン調整剤添加手段３と図２に示すＵＶ酸化装置４とを併用して、最終脱塩原水にイオン調整剤を添加すると共に、ＵＶ照射を行って、最終脱塩原水中の残留ＴＯＣ成分をＨＣＯ３−イオンに変換させることによりイオン負荷を高める。
【００３７】
この場合であっても、最終脱塩原水の導電率が１〜１０μＳ／ｃｍ程度となるようにイオン調整剤添加とＵＶ酸化を行うことが好ましく、このようなイオン調整剤の添加及びＵＶ酸化で、最終脱塩原水にイオン負荷を確実に付与して、最下段側の電気脱イオン装置である第２の電気脱イオン装置２での耐久性、ホウ素除去における問題を解消することができる。
【００３８】
図１〜３に示す電気脱イオンシステムは、本発明の電気脱イオンシステムの実施の形態の一例を示すものであって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示のものに限定されるものではない。
【００３９】
例えば、イオン調整剤添加手段３やＵＶ酸化装置４等のイオン負荷増大手段は、第１の電気脱イオン装置１の脱塩室１６Ａの入口側に設け、第１の電気脱イオン装置１の脱塩室１６Ａに導入される原水のイオン負荷をも高めるようにしても良い。即ち、例えば、図１〜３において、第１の電気脱イオン装置１の脱塩室１６Ａに導入される原水にイオン調整剤を添加するイオン調整剤添加手段を設けても良い。また、図３の電気脱イオンシステムにおいて、イオン調整剤添加手段３の設置位置は、ＵＶ酸化装置４の入口側に限らず、出口側にイオン調整剤添加手段３を設けても良い。ただし、図３に示す如く、ＵＶ酸化装置４の入口側にイオン調整剤添加手段３を設けることは、添加したイオン調整剤をＵＶ酸化装置４におけるＵＶ酸化の過程で十分に均一混合させることができる点において有利である。
【００４０】
また、電気脱イオン装置は２段に限らず、３段以上の多段に設けても良く、いずれの場合にも、最下段側の電気脱イオン装置の脱塩室に導入される被処理水にイオン負荷増大のための処理を施せば良い。
【００４１】
本発明の電気脱イオンシステムで採用し得る電気脱イオン装置の構成は、前述の先願における電気脱イオン装置と同様であり、例えば、図５に示すような電気脱イオン装置を採用することができる。
【００４２】
図５の電気脱イオン装置では、濃縮室１５に生産水を通水することにより、電気脱イオン装置の電気抵抗が高くなるので、濃縮室１５にもイオン交換体等の導電体が充填することにより、濃縮水に食塩等の電解質を添加し電気抵抗を下げることが不要となる。
【００４３】
また、図５の電気脱イオン装置では、電極室１７，１８にも生産水を供給しているが、電極室１７，１８でも濃縮室１５と同様に、電流確保のために、イオン交換体や活性炭、又は電気導電体である金属等を充填することが好ましい。これにより、超純水等の高水質の水を通水しても必要電流を確保することが可能となる。
【００４４】
なお、電極室１７，１８では、特に陽極室１７での塩素やオゾン等の酸化剤の発生が起こるため、充填物としては、長期的にはイオン交換樹脂等を用いるよりも、活性炭を用いることが好ましい。また、電極室１７，１８へ図５のように生産水を供給することは、電極室供給水にＣｌ−が殆ど無いため、塩素の発生を防止できるので、充填物や電極の長期安定化のためには望ましい。
【００４５】
また、本発明で用いる電気脱イオン装置は、図５に示すものに限らず、図７に示すような電気脱イオン装置であっても良い。図７（ａ）は本発明で採用し得る電気脱イオン装置の他の例を示す概略的な斜視図、図７（ｂ）は同系統図である。
【００４６】
図示の如く、この電気脱イオン装置は、陽極１１と陰極１２との間に、カチオン交換膜とアニオン交換膜とを交互に配列して濃縮室１５と脱塩室１６とを交互に形成した点においては図１の電気脱イオン装置と同様の構成とされているが、濃縮室１５が仕切壁１５Ｓにより２以上（図７においては２個）の濃縮水流通部１５ａ，１５ｂに区画され、各濃縮水流通部１５ａ，１５ｂの濃縮水の通水方向が脱塩室１６内の通水方向と交叉する方向とされている点が図１の電気脱イオン装置と異なる。
【００４７】
即ち、図７において、脱塩室１６は、図７（ａ）における上側が入口側、下側が出口側であり、脱塩室１６内を水は上から下へ向かって流れる。
【００４８】
一方、濃縮室１５内には、この脱塩室１６内の通水方向と交叉する方向（図７（ａ）においては直交方向（なお、この直交方向とは必ずしも厳密なものではなく、８０〜１００゜程度の範囲を含む）に延在する仕切壁１５Ｓが設けられ、濃縮室１５内は図において上下に２段に分画され、各濃縮水流通部１５ａ，１５ｂの各々に図の手前側から裏側へ通水が行われる。
【００４９】
図７（ｂ）に示す如く、脱塩室１６から取り出された生産水の一部はポンプにより循環される濃縮水流通部１５ｂの循環系に導入され、生産水取り出し側の濃縮水流通部１５ｂを循環する。この循環系の循環濃縮水の一部がポンプにより循環される濃縮水流通部１５ａの循環系に導入され、原水流入側の濃縮水流通部１５ａを循環し、その一部は系外へ排出される。
【００５０】
この電気脱イオン装置であっても、生産水が生産水取り出し側の濃縮水流通部１５ｂを循環した後原水流入側の濃縮水流通部１５ａに流入して循環し、その後系外へ排出されることにより、結果的には、濃縮水は、生産水の取り出し側から原水流入側へ通水され、その後一部が系外へ排出されたことになり、図５に示す脱塩室との向流一過式通水の場合と同様の効果が奏される。
【００５１】
なお、濃縮室を仕切壁で仕切って形成する濃縮水流通部は３以上であっても良い。ただし、仕切壁の数を増やすことによる部材数の増加、装置構成の複雑化等を考慮した場合、濃縮室内を２又は３個の濃縮水流通部に区画するのが好ましい。
【００５２】
本発明に従って、図１〜３に示す如く、電気脱イオン装置１，２を設ける場合、その脱塩室の厚みが７ｍｍ未満、特に２〜５ｍｍであると、シリカ及びホウ素が効率よく除去される。また、濃縮室の厚みは２〜５ｍｍが好ましい。さらには、電流密度３００ｍＡ／ｄｍ２以上で運転することが好ましい。
【００５３】
本発明の純水製造装置は、本発明の電気脱イオンシステムを備えるものであり、その構成については特に制限はないが、例えば図４に示すような構成を採用することができる。
【００５４】
図４の純水製造装置では、原水は、逆浸透（ＲＯ）膜分離装置５及び膜脱気装置６で処理された後、第１の電気脱イオン装置１に導入されて脱イオン処理され、１次生産水はタンク７を経てイオン調整剤添加手段３によりイオン調整剤が添加され、その後、ＵＶ酸化装置４でＵＶ酸化されることによりイオン負荷が高められた後、第２の電気脱イオン装置２で脱イオン処理されて純水が得られる。
【００５５】
なお、水道水等の原水を処理して純水を製造する場合、ＲＯ膜分離装置５の前段で更に精密濾過（ＭＦ）膜分離装置による除濁処理や、活性炭処理等の脱塩処理を施すことが好ましい。ＲＯ膜分離装置は２段に設けても良く、更に第２の電気脱イオン装置２の生産水を処理する限外濾過（ＵＦ）膜分離装置を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の電気脱イオンシステムの実施の形態を示す通水系統図である。
【図２】本発明の電気脱イオンシステムの別の実施の形態を示す通水系統図である。
【図３】本発明の電気脱イオンシステムの他の実施の形態を示す通水系統図である。
【図４】本発明の純水製造装置の実施の形態を示す通水系統図である。
【図５】先願の電気脱イオン装置の模式的な断面図である。
【図６】先願に係る電気脱イオンシステムの通水系統図である。
【図７】図７（ａ）は電気脱イオン装置の他の例を示す概略的な斜視図、図７（ｂ）は同系統図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 第１の電気脱イオン装置
２ 第２の電気脱イオン装置
３ イオン調整剤添加手段
４ ＵＶ酸化装置
５ ＲＯ膜分離装置
６ 膜脱気装置
７ タンク
１１ 陽極
１２ 陰極
１５，１５Ａ，１５Ｂ 濃縮室
１６，１６Ａ，１６Ｂ 脱塩室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホウ素濃度の低い生産水を生産するための電気脱イオンシステム及び電気脱イオン方法と、この電気脱イオンシステムを用いた純水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
純水、超純水等を製造する分野などにおいて電気脱イオン装置が用いられている。プレートアンドフレーム型の電気脱イオン装置は、陽極と、陰極と、該陽極、陰極間に濃縮室と脱塩室（希釈室）とを交互に形成するように交互に配置された平膜状の陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜を有する。脱塩室にはイオン交換樹脂等のイオン交換体が充填されている。この脱塩室に脱塩処理すべき水が流通され、水中のイオンがイオン交換膜を透過して脱塩室から濃縮室に移動する。
【０００３】
本出願人は先に、このような電気脱イオン処理において、濃縮室からのホウ素の濃度拡散を十分に抑制し、これにより極低ホウ素濃度の生産水を得るための改良技術として、陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画された電気脱イオン装置の運転方法であって、濃縮水を該濃縮室に流通させると共に、原水を被処理水として脱塩室に流通させ、生産水として該脱塩室から取り出す運転方法において、該濃縮室から流出する濃縮水のホウ素濃度を生産水のホウ素濃度の５００倍以下又は１０ｐｐｂ以下とする電気脱イオン装置の運転方法、及び、陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画され、濃縮水が該濃縮室に流通され、原水が被処理水として脱塩室に流通され、生産水として取り出される電気脱イオン装置において、該濃縮室から流出する濃縮水のホウ素濃度を生産水のホウ素濃度の５００倍以下、又は１０ｐｐｂ以下とする手段を備えた電気脱イオン装置、を特許出願した（特願２００３−３６３１０。以下、「先願」という。）。
【０００４】
即ち、先願の電気脱イオン装置及びその運転方法では、ホウ素濃度が著しく低い例えば０．１ｐｐｂ以下の高純度の生産水の製造するために、電気脱イオン装置の濃縮室から流出する濃縮水のホウ素濃度を低くする。
【０００５】
図５は、この先願の実施の形態を示す電気脱イオン装置の模式的な断面図であり、この電気脱イオン装置では、電極（陽極１１、陰極１２）の間に複数のアニオン交換膜（Ａ膜）１３及びカチオン交換膜（Ｃ膜）１４が交互に配列され、濃縮室１５と脱塩室１６とが交互に形成され、脱塩室１６には、イオン交換樹脂、イオン交換繊維もしくはグラフト交換体等からなるアニオン交換体及びカチオン交換体が混合もしくは複層状に充填されている。また、濃縮室１５と、陽極室１７及び陰極室１８にも、イオン交換体、活性炭又は金属等の電気導電体が充填されている。
【０００６】
原水は脱塩室１６に導入され、脱塩室１６からは生産水が取り出される。この生産水の一部は、濃縮室１５に脱塩室１６の通水方向とは逆方向に向流一過式で通水され、濃縮室１５の流出水は系外へ排出される。即ち、この電気脱イオン装置では、濃縮室１５と脱塩室１６とが交互に並設され、脱塩室１６の生産水取り出し側に濃縮室１５の流入口が設けられており、脱塩室１６の原水流入側に濃縮室１５の流出口が設けられている。また、生産水の一部は陽極室１７の入口側に送給され、そして、陽極室１７の流出水は、陰極室１８の入口側へ送給され、陰極室１８の流出水は排水として系外へ排出される。
【０００７】
このように、濃縮室１５に生産水を脱塩室１６と向流一過式で通水することにより、生産水取り出し側ほど濃縮室１５内の濃縮水の濃度が低いものとなり、濃度拡散による脱塩室１６への影響が小さくなり、ホウ素等のイオンの除去率を飛躍的に高めることができる。
【０００８】
しかして、先願では、この濃縮排水のホウ素濃度を生産水のホウ素濃度の５００倍以下、又は１０ｐｐｂ以下とすることにより、生産水のホウ素濃度を例えば０．１ｐｐｂ以下、さらには０．０５ｐｐｂ以下に低減することができる。
【０００９】
このような先願の電気脱イオン装置を多段に設置し、原水を多段に脱イオン処理した場合には、より一層ホウ素濃度の低い生産水を確実に生産することができる。図６は、第１の電気脱イオン装置１と第２の電気脱イオン装置２とを直列に接続して、原水を多段に脱イオン処理する電気脱イオンシステムの通水系統図であり、この電気脱イオンシステムでは、原水の全量が第１の電気脱イオン装置１の脱塩室１６Ａに供給されて１次生産水となる。１次生産水の一部は濃縮室１５Ａに向流一過式にて通水され、濃縮排水として排出される。１次生産水の残部は、第２の電気脱イオン装置２の脱塩室１６Ｂに通水され、２次生産水となる。この２次生産水の一部は濃縮室１５Ｂに向流一過式にて通水され、２次濃縮水として流出する。この２次濃縮水は例えば原水に戻される。このような多段脱イオン処理によれば、０．００５ｐｐｂ以下の超極低ホウ素濃度の生産水を生産することも可能となる。
【特許文献１】特願２００３−３６３１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図６に示すような先願の多段電気脱イオンシステムでは、次のような問題があった。
【００１１】
即ち、後段の第２の電気脱イオン装置２の脱塩室１６Ｂに導入される１次生産水は、既に前段の第１の電気脱イオン装置１で脱イオン処理されることにより、十分にイオンが除去されたものであるため、このような１次生産水が脱塩室１６Ｂに導入され、更に、この１次生産水を更に脱イオン処理した生産水が濃縮室１５Ｂに導入される後段の第２の電気脱イオン装置２は、脱塩室１６Ｂにおいても濃縮室１５Ｂにおいてもイオン負荷が非常に低いものとなる。このため、脱塩室１６Ｂ内、更には濃縮室１５Ｂ内に充填されたイオン交換樹脂は再生型の樹脂（Ｒ−Ｈ型，Ｒ−ＯＨ型）の割合が多くなることにより膨潤する。そして、イオン交換樹脂が膨潤して体積が大きくなることにより、電気脱イオン装置の構成部材に大きな応力がかかるようになり、電気脱イオン装置の経時劣化が起こり、長期使用に耐えられなくなる場合がある。
【００１２】
また、後段の電気脱イオン装置のイオン負荷が過度に小さくなると、この電気脱イオン装置に電流が流れにくくなることにより、ホウ素除去効率が低下する恐れもある。
【００１３】
本発明は上記先願の不具合を解消し、生産水の一部を濃縮水に向流一過式で通水する電気脱イオン装置を多段に設けた多段脱イオン処理において、後段の電気脱イオン装置の耐久性とホウ素除去効率を確保して、極低ホウ素濃度の生産水を長期に亘り安定かつ確実に得ることができる電気脱イオンシステム及び電気脱イオン方法と、この電気脱イオンシステムを用いた純水製造装置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】
【００１４】
本発明（請求項１）の電気脱イオンシステムは、陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画され、濃縮水が該濃縮室に流通され、被処理水が脱塩室に導入されて生産水として取り出される電気脱イオン装置を複数備えてなり、前段側の電気脱イオン装置の生産水が後段側の電気脱イオン装置の脱塩室へ被処理水として導入される電気脱イオンシステムにおいて、各電気脱イオン装置は、その脱塩室からの生産水の一部を濃縮水としてその濃縮室に対し脱塩室出口に近い側から流入させ、脱塩室入口に近い側から流出させるよう構成されており、最下段側の該電気脱イオン装置の脱塩室へ流入する被処理水のイオン負荷を増大させるイオン負荷増大手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２の電気脱イオンシステムは、請求項１において、該イオン負荷増大手段はナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムの添加手段であることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の電気脱イオンシステムは、請求項１において、該イオン負荷増大手段はＵＶ酸化装置であることを特徴とする。
【００１７】
本発明（請求項４）の電気脱イオン方法は、陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画され、濃縮水が該濃縮室に流通され、被処理水が脱塩室に導入されて生産水として取り出される電気脱イオン装置を複数用い、前段側の電気脱イオン装置の生産水を後段側の電気脱イオン装置の脱塩室へ被処理水として導入する電気脱イオン方法において、各電気脱イオン装置の脱塩室からの生産水の一部を濃縮水としてその濃縮室に対し脱塩室出口に近い側から流入させ、脱塩室入口に近い側から流出させるようにすると共に、最下段側の該電気脱イオン装置の脱塩室へ流入する被処理水にイオンを添加するか又はイオンを発生させることによりイオン負荷を増大させることを特徴とする。
【００１８】
請求項５の電気脱イオン方法は、請求項４において、前記最下段側の脱塩室へ流入する被処理水のイオン負荷を増大させるために該被処理水にナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムを添加することを特徴とする。
【００１９】
請求項６の電気脱イオン方法は、請求項４において、前記最下段側の脱塩室へ流入する被処理水のイオン負荷を増大させるために該被処理水にＵＶ照射することにより該被処理水中にＨＣＯ３−イオンを発生させることを特徴とする。
【００２０】
請求項７の電気脱イオン方法は、請求項４ないし６のいずれか１項において、前記最下段側の電気脱イオン装置の脱塩室に流入する被処理水の導電率を１〜１０μＳ／ｃｍとすることを特徴とする。
【００２１】
本発明（請求項８）の純水製造装置は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気脱イオンシステムを備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の電気脱イオンシステム及び電気脱イオン方法によれば、最下段の電気脱イオン装置の脱塩室に流入する被処理水のイオン負荷を増大させることにより、最下段の電気脱イオン装置におけるイオン負荷が過度に低いことによる、前述のイオン交換樹脂の膨潤による電気脱イオン装置の経時劣化やホウ素除去効率の低下の問題を解消し、極低ホウ素濃度の生産水を長期に亘り安定かつ確実に得ることができる。
【００２３】
本発明において、最下段側の電気脱イオン装置の脱塩室へ流入する被処理水にナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムを添加させることにより、そのイオン負荷を増大させても良い。この場合、添加されたナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムは、その良好なイオン性により、最下段側の電気脱イオン装置において効率的に除去されるため、添加されたナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムが最終生産水中に混入することによる水質の低下の問題はない。なお、ナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムは、最下段側の電気脱イオン装置の脱塩室に流入する被処理水の導電率が１〜１０μＳ／ｃｍとなるように添加することにより、最下段側の電気脱イオン装置のイオン負荷を過度に高めて最終生産水の水質の低下を招くことなく、上記効果を確実に得ることができる。
【００２４】
本発明においてはまた、最下段側の電気脱イオン装置の脱塩室へ流入する被処理水にＵＶ（紫外線）を照射して、被処理水中に残存するＴＯＣ成分をＵＶ酸化して一部ＨＣＯ３−イオンに交換することにより、そのイオン負荷を増大させても良く、この場合には、得られる最終生産水のＴＯＣ濃度を低減するという効果を得ることもできる。
【００２５】
最下段側の電気脱イオン装置の脱塩室へ流入する被処理水のイオン負荷は、上記ナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムの添加とＵＶ照射とを併用することにより増大させても良い。
【００２６】
本発明の純水製造装置によれば、このような本発明の電気脱イオンシステムを組み込むことにより、著しく高純度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】
【００２７】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】
図１〜３は本発明の電気脱イオンシステムの実施の形態を示す通水系統図であり、図４は本発明の純水製造装置の実施の形態を示す通水系統図である。
【００２９】
図１〜３は、図５に示す先願の電気脱イオン装置を、図６に示す如く、２段に設置した電気脱イオンシステムであり、いずれも原水の全量が第１の電気脱イオン装置１の脱塩室１６Ａに供給され、この脱塩室１６Ａからの１次生産水の一部は濃縮室１５Ａに向流一過式にて通水されて濃縮排水として排出され、１次生産水の残部は、第２の電気脱イオン装置２の脱塩室１６Ｂに通水され、２次生産水（最終生産水）となる。この２次生産水の一部は濃縮室１５Ｂに向流一過式にて通水され、２次濃縮水として流出する。この２次濃縮水は例えば原水に戻される。
【００３０】
このように複数の電気脱イオン装置が多段に設けられ、前段側の電気脱イオン装置の生産水が後段側の電気脱イオン装置の脱塩室へ被処理水として導入される電気脱イオンシステムにおいて、最下段側の電気脱イオン装置の濃縮室から流出する濃縮水のホウ素濃度を、この電気脱イオン装置の脱塩室から流出する生産水のホウ素濃度の５００倍以下又は１０ｐｐｂ以下とすることが好ましい。これにより、濃縮室の出口近傍においても濃縮室から脱塩室に向うホウ素濃度勾配が比較的小さくなり、濃縮室から脱塩室へのホウ素の拡散が抑制され、最終の生産水のホウ素濃度を低くすることができる。即ち、例えば、図１〜３において、ホウ素濃度３ｐｐｂ程度の原水はホウ素濃度０．０２ｐｐｂの１次生産水となり、この１次生産水の一部は濃縮室１５Ａに向流一過式にて通水され、ホウ素濃度３０ｐｐｂの濃縮排水として排出され、また、この１次生産水から、ホウ素濃度０．００５ｐｐｂ以下の２次生産水が得られる。この２次生産水の一部は濃縮室１５Ｂに向流一過式にて通水され、ホウ素濃度０．２ｐｐｂの２次濃縮水として流出する。
【００３１】
図１の電気脱イオンシステムでは、第２の電気脱イオン装置２の脱塩室１６Ｂに導入される１次生産水（以下、この第２の電気脱イオン装置２の脱塩室１６Ｂに導入される１次生産水を「最終脱塩原水」と称す場合がある。）に、イオン調整剤を添加するイオン調整剤添加手段３を設け、イオン調整剤の添加により、最終脱塩原水のイオン負荷を増大させる。
【００３２】
このイオン調整剤としては、ナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウム等の１価の電解質が用いられ、特に塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が好適に用いられる。添加するＮａＣｌとしては、海水から調製されたＮａＣｌではなく、化学合成により製造された高純度ＮａＣｌが好ましい。即ち、海水から調製したＮａＣｌでは、不純物の混入が避けられず、最終脱塩原水のイオン負荷の増大に十分量（例えば、最終脱塩原水の導電率が５〜１０μＳ／ｃｍとなる量）添加した場合、ホウ素を１ｐｐｂ程度添加することになり、好ましくない。
【００３３】
イオン調整剤は、最終脱塩原水の導電率が１〜１０μＳ／ｃｍ程度となるように添加することが好ましい。このようなイオン調整剤の添加で、最終脱塩原水にイオン負荷を確実に付与して、最下段側の電気脱イオン装置である第２の電気脱イオン装置２での耐久性、ホウ素除去における問題を解消することができる。
【００３４】
図２の電気脱イオンシステムでは、第１の電気脱イオン装置１と第２の電気脱イオン装置２との間に低圧ＵＶ酸化装置４を設け、最終脱塩原水にＵＶを照射して、最終脱塩原水中に残留するＴＯＣ成分の一部をＨＣＯ３−イオンにＵＶ酸化し、これによりイオン負荷を高める。
【００３５】
この場合であっても、最終脱塩原水の導電率が１〜１０μＳ／ｃｍ程度となるようにＵＶ酸化を行うことが好ましく、このようなＵＶ酸化で、最終脱塩原水にイオン負荷を確実に付与して、最下段側の電気脱イオン装置である第２の電気脱イオン装置２での耐久性、ホウ素除去における問題を解消することができる。
【００３６】
図３の電気脱イオンシステムは、図１に示すイオン調整剤添加手段３と図２に示すＵＶ酸化装置４とを併用して、最終脱塩原水にイオン調整剤を添加すると共に、ＵＶ照射を行って、最終脱塩原水中の残留ＴＯＣ成分をＨＣＯ３−イオンに変換させることによりイオン負荷を高める。
【００３７】
この場合であっても、最終脱塩原水の導電率が１〜１０μＳ／ｃｍ程度となるようにイオン調整剤添加とＵＶ酸化を行うことが好ましく、このようなイオン調整剤の添加及びＵＶ酸化で、最終脱塩原水にイオン負荷を確実に付与して、最下段側の電気脱イオン装置である第２の電気脱イオン装置２での耐久性、ホウ素除去における問題を解消することができる。
【００３８】
図１〜３に示す電気脱イオンシステムは、本発明の電気脱イオンシステムの実施の形態の一例を示すものであって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示のものに限定されるものではない。
【００３９】
例えば、イオン調整剤添加手段３やＵＶ酸化装置４等のイオン負荷増大手段は、第１の電気脱イオン装置１の脱塩室１６Ａの入口側に設け、第１の電気脱イオン装置１の脱塩室１６Ａに導入される原水のイオン負荷をも高めるようにしても良い。即ち、例えば、図１〜３において、第１の電気脱イオン装置１の脱塩室１６Ａに導入される原水にイオン調整剤を添加するイオン調整剤添加手段を設けても良い。また、図３の電気脱イオンシステムにおいて、イオン調整剤添加手段３の設置位置は、ＵＶ酸化装置４の入口側に限らず、出口側にイオン調整剤添加手段３を設けても良い。ただし、図３に示す如く、ＵＶ酸化装置４の入口側にイオン調整剤添加手段３を設けることは、添加したイオン調整剤をＵＶ酸化装置４におけるＵＶ酸化の過程で十分に均一混合させることができる点において有利である。
【００４０】
また、電気脱イオン装置は２段に限らず、３段以上の多段に設けても良く、いずれの場合にも、最下段側の電気脱イオン装置の脱塩室に導入される被処理水にイオン負荷増大のための処理を施せば良い。
【００４１】
本発明の電気脱イオンシステムで採用し得る電気脱イオン装置の構成は、前述の先願における電気脱イオン装置と同様であり、例えば、図５に示すような電気脱イオン装置を採用することができる。
【００４２】
図５の電気脱イオン装置では、濃縮室１５に生産水を通水することにより、電気脱イオン装置の電気抵抗が高くなるので、濃縮室１５にもイオン交換体等の導電体が充填することにより、濃縮水に食塩等の電解質を添加し電気抵抗を下げることが不要となる。
【００４３】
また、図５の電気脱イオン装置では、電極室１７，１８にも生産水を供給しているが、電極室１７，１８でも濃縮室１５と同様に、電流確保のために、イオン交換体や活性炭、又は電気導電体である金属等を充填することが好ましい。これにより、超純水等の高水質の水を通水しても必要電流を確保することが可能となる。
【００４４】
なお、電極室１７，１８では、特に陽極室１７での塩素やオゾン等の酸化剤の発生が起こるため、充填物としては、長期的にはイオン交換樹脂等を用いるよりも、活性炭を用いることが好ましい。また、電極室１７，１８へ図５のように生産水を供給することは、電極室供給水にＣｌ−が殆ど無いため、塩素の発生を防止できるので、充填物や電極の長期安定化のためには望ましい。
【００４５】
また、本発明で用いる電気脱イオン装置は、図５に示すものに限らず、図７に示すような電気脱イオン装置であっても良い。図７（ａ）は本発明で採用し得る電気脱イオン装置の他の例を示す概略的な斜視図、図７（ｂ）は同系統図である。
【００４６】
図示の如く、この電気脱イオン装置は、陽極１１と陰極１２との間に、カチオン交換膜とアニオン交換膜とを交互に配列して濃縮室１５と脱塩室１６とを交互に形成した点においては図１の電気脱イオン装置と同様の構成とされているが、濃縮室１５が仕切壁１５Ｓにより２以上（図７においては２個）の濃縮水流通部１５ａ，１５ｂに区画され、各濃縮水流通部１５ａ，１５ｂの濃縮水の通水方向が脱塩室１６内の通水方向と交叉する方向とされている点が図１の電気脱イオン装置と異なる。
【００４７】
即ち、図７において、脱塩室１６は、図７（ａ）における上側が入口側、下側が出口側であり、脱塩室１６内を水は上から下へ向かって流れる。
【００４８】
一方、濃縮室１５内には、この脱塩室１６内の通水方向と交叉する方向（図７（ａ）においては直交方向（なお、この直交方向とは必ずしも厳密なものではなく、８０〜１００゜程度の範囲を含む）に延在する仕切壁１５Ｓが設けられ、濃縮室１５内は図において上下に２段に分画され、各濃縮水流通部１５ａ，１５ｂの各々に図の手前側から裏側へ通水が行われる。
【００４９】
図７（ｂ）に示す如く、脱塩室１６から取り出された生産水の一部はポンプにより循環される濃縮水流通部１５ｂの循環系に導入され、生産水取り出し側の濃縮水流通部１５ｂを循環する。この循環系の循環濃縮水の一部がポンプにより循環される濃縮水流通部１５ａの循環系に導入され、原水流入側の濃縮水流通部１５ａを循環し、その一部は系外へ排出される。
【００５０】
この電気脱イオン装置であっても、生産水が生産水取り出し側の濃縮水流通部１５ｂを循環した後原水流入側の濃縮水流通部１５ａに流入して循環し、その後系外へ排出されることにより、結果的には、濃縮水は、生産水の取り出し側から原水流入側へ通水され、その後一部が系外へ排出されたことになり、図５に示す脱塩室との向流一過式通水の場合と同様の効果が奏される。
【００５１】
なお、濃縮室を仕切壁で仕切って形成する濃縮水流通部は３以上であっても良い。ただし、仕切壁の数を増やすことによる部材数の増加、装置構成の複雑化等を考慮した場合、濃縮室内を２又は３個の濃縮水流通部に区画するのが好ましい。
【００５２】
本発明に従って、図１〜３に示す如く、電気脱イオン装置１，２を設ける場合、その脱塩室の厚みが７ｍｍ未満、特に２〜５ｍｍであると、シリカ及びホウ素が効率よく除去される。また、濃縮室の厚みは２〜５ｍｍが好ましい。さらには、電流密度３００ｍＡ／ｄｍ２以上で運転することが好ましい。
【００５３】
本発明の純水製造装置は、本発明の電気脱イオンシステムを備えるものであり、その構成については特に制限はないが、例えば図４に示すような構成を採用することができる。
【００５４】
図４の純水製造装置では、原水は、逆浸透（ＲＯ）膜分離装置５及び膜脱気装置６で処理された後、第１の電気脱イオン装置１に導入されて脱イオン処理され、１次生産水はタンク７を経てイオン調整剤添加手段３によりイオン調整剤が添加され、その後、ＵＶ酸化装置４でＵＶ酸化されることによりイオン負荷が高められた後、第２の電気脱イオン装置２で脱イオン処理されて純水が得られる。
【００５５】
なお、水道水等の原水を処理して純水を製造する場合、ＲＯ膜分離装置５の前段で更に精密濾過（ＭＦ）膜分離装置による除濁処理や、活性炭処理等の脱塩処理を施すことが好ましい。ＲＯ膜分離装置は２段に設けても良く、更に第２の電気脱イオン装置２の生産水を処理する限外濾過（ＵＦ）膜分離装置を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の電気脱イオンシステムの実施の形態を示す通水系統図である。
【図２】本発明の電気脱イオンシステムの別の実施の形態を示す通水系統図である。
【図３】本発明の電気脱イオンシステムの他の実施の形態を示す通水系統図である。
【図４】本発明の純水製造装置の実施の形態を示す通水系統図である。
【図５】先願の電気脱イオン装置の模式的な断面図である。
【図６】先願に係る電気脱イオンシステムの通水系統図である。
【図７】図７（ａ）は電気脱イオン装置の他の例を示す概略的な斜視図、図７（ｂ）は同系統図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 第１の電気脱イオン装置
２ 第２の電気脱イオン装置
３ イオン調整剤添加手段
４ ＵＶ酸化装置
５ ＲＯ膜分離装置
６ 膜脱気装置
７ タンク
１１ 陽極
１２ 陰極
１５，１５Ａ，１５Ｂ 濃縮室
１６，１６Ａ，１６Ｂ 脱塩室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画され、
濃縮水が該濃縮室に流通され、被処理水が脱塩室に導入されて生産水として取り出される電気脱イオン装置を複数備えてなり、
前段側の電気脱イオン装置の生産水が後段側の電気脱イオン装置の脱塩室へ被処理水として導入される電気脱イオンシステムにおいて、
各電気脱イオン装置は、その脱塩室からの生産水の一部を濃縮水としてその濃縮室に対し脱塩室出口に近い側から流入させ、脱塩室入口に近い側から流出させるよう構成されており、
最下段側の該電気脱イオン装置の脱塩室へ流入する被処理水のイオン負荷を増大させるイオン負荷増大手段を備えたことを特徴とする電気脱イオンシステム。
【請求項２】
請求項１において、該イオン負荷増大手段はナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムの添加手段であることを特徴とする電気脱イオンシステム。
【請求項３】
請求項１において、該イオン負荷増大手段はＵＶ酸化装置であることを特徴とする電気脱イオンシステム。
【請求項４】
陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画され、
濃縮水が該濃縮室に流通され、被処理水が脱塩室に導入されて生産水として取り出される電気脱イオン装置を複数用い、
前段側の電気脱イオン装置の生産水を後段側の電気脱イオン装置の脱塩室へ被処理水として導入する電気脱イオン方法において、
各電気脱イオン装置の脱塩室からの生産水の一部を濃縮水としてその濃縮室に対し脱塩室出口に近い側から流入させ、脱塩室入口に近い側から流出させるようにすると共に、
最下段側の該電気脱イオン装置の脱塩室へ流入する被処理水にイオンを添加するか又はイオンを発生させることによりイオン負荷を増大させることを特徴とする電気脱イオン方法。
【請求項５】
請求項４において、前記最下段側の脱塩室へ流入する被処理水のイオン負荷を増大させるために該被処理水にナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムを添加することを特徴とする電気脱イオン方法。
【請求項６】
請求項４において、前記最下段側の脱塩室へ流入する被処理水のイオン負荷を増大させるために該被処理水にＵＶ照射することにより該被処理水中にＨＣＯ３−イオンを発生させることを特徴とする電気脱イオン方法。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか１項において、前記最下段側の電気脱イオン装置の脱塩室に流入する被処理水の導電率を１〜１０μＳ／ｃｍとすることを特徴とする電気脱イオン方法。
【請求項８】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気脱イオンシステムを備えてなる純水製造装置。
【請求項１】
陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画され、
濃縮水が該濃縮室に流通され、被処理水が脱塩室に導入されて生産水として取り出される電気脱イオン装置を複数備えてなり、
前段側の電気脱イオン装置の生産水が後段側の電気脱イオン装置の脱塩室へ被処理水として導入される電気脱イオンシステムにおいて、
各電気脱イオン装置は、その脱塩室からの生産水の一部を濃縮水としてその濃縮室に対し脱塩室出口に近い側から流入させ、脱塩室入口に近い側から流出させるよう構成されており、
最下段側の該電気脱イオン装置の脱塩室へ流入する被処理水のイオン負荷を増大させるイオン負荷増大手段を備えたことを特徴とする電気脱イオンシステム。
【請求項２】
請求項１において、該イオン負荷増大手段はナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムの添加手段であることを特徴とする電気脱イオンシステム。
【請求項３】
請求項１において、該イオン負荷増大手段はＵＶ酸化装置であることを特徴とする電気脱イオンシステム。
【請求項４】
陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画され、
濃縮水が該濃縮室に流通され、被処理水が脱塩室に導入されて生産水として取り出される電気脱イオン装置を複数用い、
前段側の電気脱イオン装置の生産水を後段側の電気脱イオン装置の脱塩室へ被処理水として導入する電気脱イオン方法において、
各電気脱イオン装置の脱塩室からの生産水の一部を濃縮水としてその濃縮室に対し脱塩室出口に近い側から流入させ、脱塩室入口に近い側から流出させるようにすると共に、
最下段側の該電気脱イオン装置の脱塩室へ流入する被処理水にイオンを添加するか又はイオンを発生させることによりイオン負荷を増大させることを特徴とする電気脱イオン方法。
【請求項５】
請求項４において、前記最下段側の脱塩室へ流入する被処理水のイオン負荷を増大させるために該被処理水にナトリウム塩及び／又は水酸化ナトリウムを添加することを特徴とする電気脱イオン方法。
【請求項６】
請求項４において、前記最下段側の脱塩室へ流入する被処理水のイオン負荷を増大させるために該被処理水にＵＶ照射することにより該被処理水中にＨＣＯ３−イオンを発生させることを特徴とする電気脱イオン方法。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか１項において、前記最下段側の電気脱イオン装置の脱塩室に流入する被処理水の導電率を１〜１０μＳ／ｃｍとすることを特徴とする電気脱イオン方法。
【請求項８】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気脱イオンシステムを備えてなる純水製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−５１４２３（Ｐ２００６−５１４２３Ａ）
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３３６０９（Ｐ２００４−２３３６０９）
【出願日】平成１６年８月１０日（２００４．８．１０）
【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２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月１０日（２００４．８．１０）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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