JP2001252672A

JP2001252672A - 電気式脱イオン水製造装置の運転方法

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Publication number: JP2001252672A
Application number: JP2000066387A
Authority: JP
Inventors: Masanari Hidaka; 真生日高
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2001-09-18
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: JP4397089B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】簡易にスケール除去できる省電力型電気式脱
イオン水製造装置の運転方法を提供する。【解決手段】一側のカチオン交換膜３、他側のアニオ
ン交換膜４及び当該両イオン交換膜の間に位置する中間
イオン交換膜５で区画される２つの小脱塩室ｄ₁、ｄ₂
にイオン交換体を充填し、ｄ₂に充填されるイオン交換
体はアニオン交換体として脱塩室Ｄ₁を構成し、３、４
を介してＤ₁の両側に濃縮室１を設け、Ｄ₁及び１を陽
極７と陰極６の間に配置し、電圧を印加しながらｄ₂に
被処理水を流入し、次いでｄ₂の流出水をｄ₁に流入す
ると共に、１に濃縮水を流入して被処理水中の不純物イ
オンを除去し、脱イオン水を製造する工程と、ｄ₂の流
出水はｄ₁へ流入させることなく系外へ排出すると共
に、１に濃縮水を流入して被処理水中の不純物アニオン
を除去し、濃縮水のｐＨを低下させる濃縮室を洗浄する
工程と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造分野、
医製薬製造分野、原子力や火力等の発電分野、食品工業
などの各種の産業又は研究所施設において使用され、電
気抵抗を低減することができ、且つ濃縮室内のスケール
洗浄を簡単な方法で行える省電力型電気式脱イオン水製
造装置の運転方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】脱イオン水を製造する方法として、従来
からイオン交換樹脂に被処理水を通して脱イオンを行う
方法が知られているが、この方法ではイオン交換樹脂が
イオンで飽和されたときに薬剤によって再生を行う必要
があり、このような処理操作上の不利な点を解消するた
め、近年、薬剤による再生が全く不要な電気式脱イオン
法による脱イオン水製造方法が確立され、実用化に至っ
ている。

【０００３】図２はその従来の典型的な電気式脱イオン
水製造装置の模式断面図を示す。図２に示すように、カ
チオン交換膜１０１及びアニオン交換膜１０２を離間し
て交互に配置し、カチオン交換膜１０１とアニオン交換
膜１０２で形成される空間内に一つおきにイオン交換体
１０３を充填して脱塩室とする。脱塩室の被処理水流入
側（前段）にはアニオン交換樹脂１０３ａが充填され、
脱塩室の被処理水流出側（後段）にはカチオン交換樹脂
とアニオン交換樹脂の混合イオン交換樹脂１０３ｂが充
填されている。また、脱塩室１０４のそれぞれ隣に位置
するアニオン交換膜１０２とカチオン交換膜１０１で形
成されるイオン交換体１０３を充填していない部分は濃
縮水を流すための濃縮室１０５とする。

【０００４】また、カチオン交換膜１０１とアニオン交
換膜１０２と、その内部に充填するイオン交換体１０３
とで脱イオンモジュールを形成する。すなわち、図では
省略する内部がくり抜かれた枠体の一方の側にカチオン
交換膜を封着し、枠体のくり抜かれた部分の上方部（前
段）にアニオン交換樹脂を、下方部（後段）に混合イオ
ン交換樹脂をそれぞれ充填し、次いで、枠体の他方の部
分にアニオン交換膜を封着する。なお、イオン交換膜は
比較的柔らかいものであり、枠体内部にイオン交換体を
充填してその両面をイオン交換膜で封着した時、イオン
交換膜が湾曲してイオン交換体の充填層が不均一となる
のを防止するため、枠体の空間部に複数のリブを縦設す
るのが一般的である。また、枠体の上方部に被処理水の
流入口が、また枠体の下方部に処理水の流出口が付設さ
れている。

【０００５】このような脱イオンモジュールの複数個を
その間にスペーサーを挟んで、並設した状態が図２に示
されたものであり、並設した脱イオンモジュールの一側
に陰極１０９を配設すると共に、他端側に陽極１１０を
配設する。なお、前述したスペーサーを挟んだ位置が濃
縮室１０５であり、また両端の濃縮室１０５の両外側に
必要に応じカチオン交換膜１０１、アニオン交換膜１０
２、あるいはイオン交換性のない単なる隔膜等の仕切り
膜を配設し、仕切り膜で仕切られた両電極１０９、１１
０が接触する部分をそれぞれ陰極室１１２及び陽極室１
１３とする。このように、従来の電気式脱イオン水製造
装置においては、濃縮室の数は脱塩室の数より１つ多い
形態のものであるか、あるいは両端の濃縮室を仕切り膜
無しで電極室とした場合には１つ少ない形態のものであ
った。

【０００６】このような電気式脱イオン水製造装置によ
って脱イオン水を製造する場合を図２を参照して説明す
る。すなわち、陰極１０９と陽極１１０間に直流電流を
通じ、また、被処理水流入ライン１１１から被処理水が
流入すると共に、濃縮水流入ライン１１５から濃縮水が
流入し、且つ電極水流入ライン１１７、１１７からそれ
ぞれ電極水が流入する。被処理水流入ライン１１１から
流入した被処理水は脱塩室１０４を流下し、先ず、前段
のアニオン交換樹脂１０３ａを通過する際、塩酸イオン
や硫酸イオンなどのアニオン成分が除去され、次に、後
段のカチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂の混合イオ
ン交換樹脂１０３ｂを通過する際、マグネシウムやカル
シウムなどのカチオン成分が除去される。濃縮水流入ラ
イン１１５から流入した濃縮水は各濃縮室１０５を上昇
し、カチオン交換膜１０１及びアニオン交換膜１０２を
介して移動してくる不純物イオンを受取り、不純物イオ
ンを濃縮した濃縮水として濃縮水流出ライン１１６から
流出され、さらに電極水流入ライン１１７、１１７から
流入した電極水は電極水流出ライン１１８、１１８から
流出される。従って、脱イオン水流出ライン１１４から
脱塩水が得られる。

【０００７】一方、このような電気式脱イオン水製造装
置を使用して被処理水中の不純物イオンを省電力で除去
するために、電気式脱イオン水製造装置の電気抵抗を低
減する種々の試みがなされている。この場合、脱塩室に
おいては、脱塩室に使用されるイオン交換体の充填方法
や充填量が要求される処理水の水質によって決定される
ため、脱塩室の電気抵抗を低減させるには限界がある。
そこで、濃縮室の電気抵抗を低減するための対策が採ら
れることが多い。例えば、特開平９−２４３７４号公報
には、濃縮室に電解質を添加供給して濃縮室における電
気抵抗を低減する方法が開示されている。また、濃縮水
の循環によって導電率の上昇を促進し、濃縮室の電気抵
抗を低減する方法も多数報告されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、濃縮室
に電解質を添加供給して濃縮室の電気抵抗を低減する方
法は、電解質を濃縮室へ供給するためのポンプ、薬剤貯
留タンク及び供給配管などを設置しなければならず、設
置面積の増加、設置コストの上昇などを招く、また、定
期的に薬剤の補給や管理を行わなければならず、連続再
生型装置であるにもかかわらず人手がかかるという問題
がある。また、濃縮水の循環によって導電率の上昇を促
進し、濃縮室の電気抵抗を低減する方法は、濃縮水中に
含まれるカルシウムやマグネシウムなどの硬度成分も濃
厚となりスケールの発生を促進して、結果的に電気抵抗
の上昇を招来するという問題がある。従って、電気式脱
イオン水製造装置の電気抵抗を低減する省電力型の運転
ができ、濃縮室内でのスケール発生を抑制すると共に、
長期間の運転で例えスケール発生が起こったとしても薬
剤を使用することなく、短期間で且つ簡易な方法でスケ
ール除去が可能となる運転方法が望まれていた。

【０００９】従って、本発明の目的は、濃縮水へ薬剤を
添加することなく、電気式脱イオン水製造装置の構造面
からの抜本的な改善により電気抵抗を低減すると共に、
濃縮室内でのスケール発生を抑制することができ、長期
間の運転で例えスケールの発生が起こったとしても簡易
な方法でスケール除去が可能となる省電力型電気式脱イ
オン水製造装置の運転方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは鋭意検討を行った結果、枠体の一側にカチオ
ン交換膜が封着され、他側にアニオン交換膜が封着され
た従来の脱塩室構造において、このカチオン交換膜とア
ニオン交換膜の間にさらに、脱塩室を２分割する中間イ
オン交換膜を配設して、２つの小脱塩室を隣合わせに有
してアニオン交換膜と中間イオン交換膜で区画される小
脱塩室にはアニオン交換体を充填する脱塩室とし、前記
カチオン交換膜、アニオン交換膜を介して脱塩室の両側
に濃縮室を設け、これらの脱塩室及び濃縮室を陽極と陰
極の間に配置し、電圧を印加しながら被処理水をアニオ
ン交換体が充填された一方の小脱塩室に流入させ、該小
脱塩室の流出水を他方の小脱塩室に流入させると共に、
濃縮室に濃縮水を流入して被処理水中の不純物イオンを
除去し、脱イオン水を得る脱イオン水製造工程と、前記
一方の小脱塩室の流出水は前記他方の小脱塩室へ流入さ
せることなく、系外へ排出すると共に、濃縮室に濃縮水
を流入して被処理水中の不純物アニオンを除去し、濃縮
水のｐＨを低下させる濃縮室洗浄工程と、を有する運転
を行えば、脱イオン水製造工程においては、イオン交換
体が充填された脱塩室１つ当たりの濃縮室の数を従来の
約半分にすることができ、電気式脱イオン水製造装置の
電気抵抗を著しく低減できる省電力型運転ができ、濃縮
室洗浄工程においては、前記一方の小脱塩室の流出水を
他方の小脱塩室へ供給することを停止するという単に流
路を変更するだけで、濃縮室にはアニオンのみが移動し
て濃縮室内でのｐＨを低めて酸性にし、アニオン交換膜
上等濃縮室内に発生したスケールをほとんど溶解させる
ことができること等を見出し、本発明を完成するに至っ
た。

【００１１】すなわち、請求項１の発明（１）は、一側
のカチオン交換膜、他側のアニオン交換膜及び当該カチ
オン交換膜と当該アニオン交換膜の間に位置する中間イ
オン交換膜で区画される２つの小脱塩室にイオン交換体
を充填し、且つ一方の小脱塩室に充填されるイオン交換
体はアニオン交換体として脱塩室を構成し、前記カチオ
ン交換膜、アニオン交換膜を介して脱塩室の両側に濃縮
室を設け、これらの脱塩室及び濃縮室を陽極と陰極の間
に配置し、電圧を印加しながら一方のアニオン交換体が
充填された小脱塩室に被処理水を流入し、次いで、該小
脱塩室の流出水を他方の小脱塩室に流入すると共に、濃
縮室に濃縮水を流入して被処理水中の不純物イオンを除
去し、脱イオン水を製造する脱イオン水製造工程と、前
記被処理水が流入する一方の小脱塩室の流出水は前記他
方の小脱塩室へ流入させることなく、系外へ排出すると
共に、濃縮室に濃縮水を流入して被処理水中の不純物ア
ニオンを除去し、濃縮水のｐＨを低下させる濃縮室洗浄
工程と、を有することを特徴とする電気式脱イオン水製
造装置の運転方法を提供するものである。かかる構成を
採ることにより、脱イオン水製造工程においては、イオ
ン交換体が充填された脱塩室１つ当たりの濃縮室の数を
従来の約半分にすることができ、電気式脱イオン水製造
装置の電気抵抗を著しく低減できる。また、従来の装置
と比較して相対的に濃縮室の数が少ないため、濃縮室を
流通する濃縮水のイオン濃度を濃厚とすることができ、
導電率が向上し、更に電気抵抗が低減されると共に、濃
縮室内を流通する濃縮水の流速を高めることができ、濃
縮室内のスケールが発生し難くなる。また、長期間の運
転により、濃縮室内にスケールが発生した場合、濃縮室
洗浄工程に切替え、すなわち、被処理水が最初に流入す
る小脱塩室の流出水の流路を変更するだけで、濃縮室内
でのｐＨが酸性を示し、アニオン交換膜上等濃縮室内に
発生したスケールをほとんど溶解させることができる。

【００１２】請求項２の発明（２）は、前記脱イオン水
製造工程を行い、次いで濃縮室洗浄工程を行うか、ある
いは、前記脱イオン水製造工程を行い、次いで運転を停
止した後、運転再開時に前記濃縮室洗浄工程を行うこと
を特徴とする前記（１）記載の電気式脱イオン水製造装
置の運転方法を提供するものである。かかる構成を採る
ことにより、前記発明と同様の効果を奏する他、通常運
転途中や通常運転終了後、すなわち運転停止直後であっ
ても、運転停止後暫くの停止期間があった後の運転再開
後のいずれにおいても、薬剤を使用することなく簡単に
濃縮室内を酸洗浄することができる。

【００１３】請求項３の発明（３）は、前記一側のカチ
オン交換膜と前記中間イオン交換膜で区画される他方の
小脱塩室に充填されるイオン交換体は、カチオン交換体
とアニオン交換体の混合体であることを特徴とする前記
（１）又は（２）記載の電気式脱イオン水製造装置の運
転方法を提供するものである。かかる構成を採ることに
より、脱イオン水製造工程では、アニオン成分を多く含
む被処理水、特にシリカ、炭酸等の弱酸性成分を多く含
む被処理水を十分に処理することが可能となる。また、
カチオン交換体とアニオン交換体の混合体が充填された
小脱塩室を流れる被処理水と濃縮水の流れが逆の場合、
マグネシウムやカルシウムイオンなどのカチオン成分を
濃縮した濃縮水を直ちに濃縮室から流出して濃縮室内で
のスケール発生を防止できる。

【００１４】請求項４の発明（４）は、前記中間イオン
交換膜は、カチオン交換膜あるいはアニオン交換膜の単
一膜、又はアニオン交換膜及びカチオン交換膜の両方を
配置した複式膜であることを特徴とする前記（１）〜
（３）記載の電気式脱イオン水製造装置の運転方法を提
供するものである。かかる構成を採ることにより、前記
発明と同様の効果を奏する他、脱イオン水製造工程で
は、単一膜を使用する場合、被処理水中から除去したい
イオンが陽イオンか、陰イオンかによって、イオン交換
膜の選択ができる。また、複式膜は装置上部又は装置下
部にカチオン交換膜又はアニオン交換膜を配置するもの
であるが、この場合、例えば、第１小脱塩室被処理水側
（入口側）にカチオン膜、第１小脱塩室処理水側（出口
側）にアニオン交換膜を配置すると、第２小脱塩室から
のカチオン成分の移動がなされ、第１小脱塩室のｐＨが
アルカリ側へと移りやすくなり、非イオン状シリカのイ
オン化が進み、第１小脱塩室処理水側（出口側）に配置
されたアニオン交換膜を通して更なるシリカの低減が行
われるという作用を奏する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明で使用する電気式脱イオン
水製造装置を図１を参照して説明する。図１は本実施の
形態における電気式脱イオン水製造装置の模式図であ
る。図１に示すように、カチオン交換膜３、中間イオン
交換膜５及びアニオン交換膜４を離間して交互に配置
し、カチオン交換膜３と中間イオン交換膜５で形成され
る空間内にイオン交換体８を充填して第１小脱塩室
ｄ₁、ｄ₃、ｄ₅、ｄ₇を形成し、中間イオン交換膜５
とアニオン交換膜４で形成される空間内にアニオン交換
体８１を充填して第２小脱塩室ｄ₂、ｄ₄、ｄ₆、ｄ₈
を形成し、第１小脱塩室ｄ₁と第２小脱塩室ｄ₂で脱塩
室Ｄ₁、第１小脱塩室ｄ₃と第２小脱塩室ｄ₄で脱塩室
Ｄ ₂、第１小脱塩室ｄ₅と第２小脱塩室ｄ₆で脱塩室Ｄ
₃、第１小脱塩室ｄ₇と第２小脱塩室ｄ₈で脱塩室Ｄ₄
とする。また、脱塩室Ｄ₂、Ｄ₃のそれぞれ隣に位置す
るアニオン交換膜４とカチオン交換膜３で形成されるイ
オン交換体８を充填していない部分は濃縮水を流すため
の濃縮室１とする。これを順次に併設して図中、左より
脱塩室Ｄ₁、濃縮室１、脱塩室Ｄ₂、濃縮室１、脱塩室
Ｄ₃、濃縮室１、脱塩室Ｄ₄を形成する。また、中間膜
を介して隣合う２つの小脱塩室において、第２小脱塩室
の処理水流出ライン１２は第１脱塩室の被処理水流入ラ
イン１３に連接配管１９ａにより連接されている。ま
た、連接配管１９ａは配管途中にバルブ１９１を備え、
バルブ１９１の上流側にはバルブ１９２を備える分岐配
管１９ｂを有する。

【００１６】本発明の電気式脱イオン水製造装置の運転
方法において、脱イオン水製造工程を行う場合、以下の
ように操作される。この場合、バルブ１９１は開、バル
ブ１９２は閉である。すなわち、陰極６と陽極７間に直
流電流を通じ、また被処理水流入ライン１１から被処理
水が流入すると共に、濃縮水流入ライン１５から濃縮水
が流入し、かつ電極水流入ライン１７、１７からそれぞ
れ電極水が流入する。被処理水流入ライン１１から流入
した被処理水は第２小脱塩室ｄ₂、ｄ₄、ｄ₆、ｄ₈を
流下し、アニオン交換体８１の充填層を通過する際に不
純物イオンが除去される。更に、第２小脱塩室の処理水
流出ライン１２を通った流出水は、第１小脱塩室の被処
理水流入ライン１３を通って第１小脱塩室ｄ₁、ｄ₃、
ｄ₅、ｄ ₇を流下し、ここでもイオン交換体８、例えば
アニオン交換体とカチオン交換体の混合体の充填層を通
過する際に不純物イオンが除去され、脱イオン水が脱イ
オン水流出ライン１４から得られる。また、濃縮水流入
ライン１５から流入した濃縮水は各濃縮室１を上昇し、
カチオン交換膜３及びアニオン交換膜４を介して移動し
てくる不純物イオンを受取り、不純物イオンを濃縮した
濃縮水として濃縮水流出ライン１６から流出され、さら
に電極水流入ライン１７、１７から流入した電極水は電
極水流出ライン１８、１８から流出される。上述の操作
によって、被処理水中の不純物イオンは電気的に除去さ
れる。

【００１７】本実施の形態例において、中間のイオン交
換膜としては、カチオン交換膜又はアニオン交換膜の単
一膜、あるいはアニオン交換膜、カチオン交換膜の両方
を配置した複式膜のいずれであってもよい。装置上部又
は装置下部にアニオン交換膜又はカチオン交換膜とした
複式膜とする場合、アニオン交換膜及びカチオン膜のそ
れぞれの高さ（面積）は被処理水の水質又は処理目的な
どによって適宜決定される。また、単一膜を使用する場
合、被処理水中から除去したいイオン種に応じてイオン
交換膜が決定される。

【００１８】第１小脱塩室の厚さは特に制限されず、第
１小脱塩室に充填されるイオン交換体の種類と充填方法
によって、最適な厚さを決定すればよい。また、第２小
脱塩室はアニオン交換体であるため、最適厚さが当初よ
り決定される。従って、第１小脱塩室の厚さを３mm、第
２小脱塩室の厚さを６mmとして、全体の厚さ、すなわち
脱塩室の厚さを９mmとしてもよい。このように、複数の
脱塩室と濃縮室を交互に配置し、脱塩室の両側に配され
るカチオン交換膜とアニオン交換膜で区画される脱塩室
の厚みは、従来のものよりも厚くでき、１．５〜１８mm
の範囲、好適には、６．５〜１５mm、更に好適には９〜
１３mmの範囲で適宜決定される。

【００１９】また、前記一側のカチオン交換膜と前記中
間イオン交換膜で区画される第１小脱塩室に充填される
イオン交換体としては、特に制限されず、上記のアニオ
ン交換体とカチオン交換体の混床以外に、アニオン交換
体単床やカチオン交換体単床及びアニオン交換体とカチ
オン交換体の混床とこれらを組合せた複式層のものも使
用できる。また、イオン交換体としては、イオン交換樹
脂、イオン交換繊維などイオン交換機能を有する物質で
あればいずれでもよく、また、それらを組合せたもので
あってもよい。

【００２０】また、被処理水の第１小脱塩室及び第２小
脱塩室での流れ方向は、特に制限されず、上記実施の形
態例の他、第１小脱塩室と第２小脱塩室での流れ方向が
異なっていてもよい。また、濃縮水の流れ方向も適宜決
定される。

【００２１】次に、本発明の電気式脱イオン水製造装置
の運転方法において、濃縮室洗浄工程を行う場合、以下
のように操作される。この場合、上記の脱イオン水製造
工程の運転操作において、バルブ１９１を閉、バルブ１
９２を開にするだけでよい。すなわち、陰極６と陽極７
間に直流電流を通じ、また被処理水流入ライン１１から
被処理水が流入すると共に、濃縮水流入ライン１５から
濃縮水が流入し、かつ電極水流入ライン１７、１７から
それぞれ電極水が流入する。被処理水流入ライン１１か
ら流入した被処理水は第２小脱塩室ｄ₂、ｄ₄、ｄ₆、
ｄ₈を流下し、アニオン交換体８１の充填層を通過する
際に不純物アニオンが除去される。第２小脱塩室の処理
水流出ライン１２を通った流出水は、配管１９ａ、分岐
配管１９ｂを通って系外へ排出される。また、濃縮水流
入ライン１５から流入した濃縮水は各濃縮室１を上昇
し、カチオン交換膜３からは移動してくるカチオンは無
く、アニオン交換膜４を介して移動してくるアニオンを
受取るのみである。従って、濃縮室内でのｐＨは酸性を
示し、アニオン交換膜上で濃縮室側に発生したスケール
をほとんど溶解させることができる。

【００２２】上記実施の形態例において、脱イオン水製
造工程の場合、被処理水流入ライン１１から流入した被
処理水は第２小脱塩室ｄ₂、ｄ₄、ｄ₆、ｄ₈を流下
し、アニオン交換樹脂を通過する際、特に被処理水の入
口側近傍で塩酸イオンや硫酸イオンなどのアニオン成分
が、アニオン交換膜を介して濃縮室側に移動して除去さ
れる。この場合、被処理水中のカチオン成分は被処理水
中に含まれたままである。そして、第２小脱塩室の処理
水流出ライン１２を通った流出水は、第１小脱塩室の被
処理水流入ライン１３を通って第１小脱塩室ｄ₁、
ｄ₃、ｄ₅、ｄ₇を流下し、カチオン及びアニオン交換
樹脂の混床を通過する際、特に第１小脱塩室入口側（第
２小脱塩室入口側）近傍でマグネシウムやカルシウムイ
オンなどのカチオン成分が、カチオン膜を介して濃縮室
側に移動して除去される。従って、脱イオン水流出ライ
ン１４から脱塩水が得られる。

【００２３】濃縮室洗浄工程の場合、被処理水流入ライ
ン１１から流入した被処理水は第２小脱塩室ｄ₂、
ｄ₄、ｄ₆、ｄ₈を流下し、アニオン交換樹脂を通過す
る際、特に被処理水の入口側近傍で塩酸イオンや硫酸イ
オンなどのアニオン成分が、アニオン交換膜を介して濃
縮室側に移動して除去される。そして、カチオン成分を
含んだままの被処理水は系外に排出されて、第１小脱塩
室は何も流れないから第１小脱塩室のカチオン膜から濃
縮室へ移動するイオン成分はない。このため、濃縮水の
ｐＨは脱イオン水製造工程では６．５程度のものが、ｐ
Ｈ５以下、特に４以下にまで低下でき、スケールなどを
溶解することができる。スケールの発生場所は、通常、
濃縮室側のアニオン交換膜面上であり、ここは塩酸イオ
ンや硫酸イオンなどのアニオン成分が流通する部分であ
り、濃縮室の流出水で測定されるｐＨ値よりも更に低い
ｐＨの水に晒される。このため、スケールを溶解させる
には極めて都合がよい。

【００２４】本発明の電気式脱イオン水製造装置の運転
方法において、脱イオン水製造工程は通常の運転であ
り、濃縮室洗浄工程は、例えば長期間に渡る通常運転の
結果、濃縮室に発生したスケールを除去する工程である
から、これらは、先ず、脱イオン水製造工程を行い、次
いで濃縮室洗浄工程を行うか、あるいは、前記脱イオン
水製造工程を行い、次いで運転を停止した後、運転再開
時に前記濃縮室洗浄工程を行うものである。濃縮室洗浄
工程を行う時期の判断方法としては、特に制限されない
が、例えば、濃縮室の差圧を測定して差圧上昇から判断
する方法、処理水の水質から経験的に判断する方法、当
該装置の電気抵抗の上昇から判断する方法などが挙げら
れる。濃縮室洗浄工程は通常数分〜数十分間行えば十分
である。また、濃縮室洗浄工程を停止する時期を判断す
る方法としては、濃縮室内の流入口と流出口の差圧によ
り判断する方法が挙げられる。この場合、濃縮室内の差
圧が、実質的に電気式脱イオン水製造装置の運転開始時
の値近辺まで低下してから洗浄を停止することが好まし
い。また、濃縮室洗浄工程において通水しない一側のカ
チオン交換膜と中間膜で区画される小脱塩室に、例えば
純水を通水してもよく、前記と同様の効果が得られる
他、イオン交換膜や当該小脱塩室に充填されているイオ
ン交換体の温度上昇を抑制し、熱的損傷を回避できると
いう効果もある。

【００２５】本発明において、被処理水としては、特に
制限されず、塩酸イオンや硫酸イオンを含むアニオン含
有水が使用でき、具体的には、井水、水道水、下水、工
業用水、川の水、半導体製造工場の半導体デバイスなど
の洗浄排水又は濃縮室からの回収水を、単独又は組み合
わせて混合状態にして逆浸透膜処理した透過水が使用で
きる。本発明の電気式脱イオン水製造装置の運転方法に
おいて、脱イオン水製造工程で使用する被処理水と、濃
縮室洗浄工程で使用する被処理水は同一供給源のもので
も、異なった供給源のものでもよいが、同一供給源とす
ることが、特に別途の配管等を設置する必要がない点で
好ましい。

【００２６】本実施の形態例ではイオン交換体が充填さ
れた脱塩室（小脱塩室）１つ当たりの濃縮室の数を従来
の約半分にした装置を使用するため、電気抵抗を著しく
低減できる省電力型運転ができる。また、従来の装置と
比較して相対的に濃縮室の数が少ないため、濃縮室を流
通する濃縮水のイオン濃度を濃厚とすることができ、導
電率が向上し、更に電気抵抗が低減されると共に、濃縮
室内を流通する濃縮水の流速を高めることができ、濃縮
室内のスケールが発生し難くなる。また、長期間の運転
で例え濃縮室内にスケールが発生しても、最初に小脱塩
室から流出する流出水の他方の小脱塩室への供給を止め
るだけで、すなわち、該流出水の流路を変更するという
簡単な操作のみで、濃縮室をいわゆる酸洗浄できるた
め、新たな薬剤を添加する必要がない。

【００２７】

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限す
るものではない。実施例１下記装置仕様及び運転条件下において、図１に示す構成
の電気式脱イオン水製造装置の脱塩室及び濃縮室にそれ
ぞれ通水し、バルブ１９１を開、バルブ１９２を閉とし
て通水運転（脱イオン水製造工程）を行った。通水運転
は、濃縮室の初期差圧０．０５MPa ゲージ圧（０．５kg
・G/cm²)が、０．１２MPa ゲージ圧（１．２kg・G/cm²)
を越える差圧を感知して終了した。約半年の運転であっ
た。次いで、装置を分解して濃縮室内のスケールの有無
を観察した結果、アニオン膜の濃縮室側の膜面上にスケ
ールの付着が認められた。次いで、濃縮室洗浄工程に切
り換えた。濃縮室洗浄工程は図１に示すバルブ１９１
閉、１９２開の操作により行った以外は、運転条件の変
更はないものとした。濃縮室洗浄は濃縮室の差圧が初期
差圧に近い０．０７MPa ゲージ圧（０．７kg・G/cm²)と
なったため、終了した。洗浄時間は１５分であった。ま
た、洗浄時間１０分の濃縮水のｐＨを測定したところ、
ｐＨは４であった。次いで、装置を分解して濃縮室内の
スケールの有無を観察した結果、アニオン膜の濃縮室側
の膜面上にスケールの付着は認められなかった。

【００２８】・被処理水及び濃縮水；工業用水を逆浸透
膜装置で処理して得た透過水に硬度成分を添加し、硬度
０．２mg CaCO₃/Lに調整した実験水・第１小脱塩室；幅３００mm、高さ６００mm、厚さ３mm ・第１小脱塩室充填イオン交換樹脂；アニオン交換樹脂
（Ａ）とカチオン交換樹脂（Ｋ）との混合イオン交換樹
脂（混合比は体積比でＡ：Ｋ＝１：１）・第２小脱塩室；幅３００mm、高さ６００mm、厚さ８mm ・第２小脱塩室充填イオン交換樹脂；アニオン交換樹脂・装置全体の流量；１ｍ³／ｈ．

【００２９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、脱イオン水製
造工程においては、イオン交換体が充填された脱塩室１
つ当たりの濃縮室の数を従来の約半分にすることがで
き、電気式脱イオン水製造装置の電気抵抗を著しく低減
できる。また、従来の装置と比較して相対的に濃縮室の
数が少ないため、濃縮室を流通する濃縮水のイオン濃度
を濃厚とすることができ、導電率が向上し、更に電気抵
抗が低減されると共に、濃縮室内を流通する濃縮水の流
速を高めることができ、濃縮室内のスケールが発生し難
くなる。また、長期間の運転により、濃縮室内にスケー
ルが発生した場合、濃縮室洗浄工程に切替え、すなわ
ち、被処理水が最初に流入する小脱塩室の流出水の他方
の小脱塩室への供給を止めるだけで、すなわち、該流出
水の流路を変更するという簡単な操作のみで、濃縮室を
いわゆる酸洗浄できるため、新たな薬剤を添加する必要
がない。

【００３０】請求項２の発明によれば、前記発明と同様
の効果を奏する他、通常運転途中や通常運転終了後、す
なわち運転停止直後であっても、運転停止後暫くの停止
期間があった後の運転再開後のいずれにおいても、薬剤
を使用することなく簡単に濃縮室内を酸洗浄することが
できる。

【００３１】請求項３の発明によれば、脱イオン水製造
工程では、アニオン成分を多く含む被処理水、特にシリ
カ、炭酸等の弱酸性成分を多く含む被処理水を十分に処
理することが可能となる。また、カチオン交換体とアニ
オン交換体の混合体が充填された小脱塩室を流れる被処
理水と濃縮水の流れが逆の場合、マグネシウムやカルシ
ウムイオンなどのカチオン成分を濃縮した濃縮水を直ち
に濃縮室から流出して濃縮室内でのスケール発生を防止
できる。

【００３２】請求項４の発明によれば、前記発明と同様
の効果を奏する他、脱イオン水製造工程では、単一膜を
使用する場合、被処理水中から除去したいイオンが陽イ
オンか、陰イオンかによって、イオン交換膜の選択がで
きる。また、複式膜は装置上部又は装置下部にカチオン
交換膜又はアニオン交換膜を配置するものであるが、こ
の場合、例えば、第１小脱塩室被処理水側（入口側）に
カチオン膜、第１小脱塩室処理水側（出口側）にアニオ
ン交換膜を配置すると、第２小脱塩室からのカチオン成
分の移動がなされ、第１小脱塩室のｐＨがアルカリ側へ
と移りやすくなり、非イオン状シリカのイオン化が進
み、第１小脱塩室処理水側（出口側）に配置されたアニ
オン交換膜を通して更なるシリカの低減が行われるとい
う作用を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態で使用する電気式脱イオン
水製造装置の模式図である。

【図２】従来の電気式脱イオン水製造装置の模式図であ
る。

【符号の説明】

Ｄ、Ｄ₁〜Ｄ₄、１０４脱塩室ｄ₁、ｄ₃、ｄ₅、ｄ₇ 第１小脱塩室ｄ₂、ｄ₄、ｄ₆、ｄ₈ 第２小脱塩室１、１０５濃縮室２、１１２、１１３電極室３、１０１カチオン膜４、１０２アニオン膜５中間イオン交換膜６、１０９陰極７、１１０陽極８、１０３イオン交換体１０、１００電気式脱イオン水製造
装置１１、１１１被処理水流入ライン１２第２小脱塩室の処理水
流出ライン１３第１小脱塩室の被処理
水流入ライン１４、１１４脱イオン水流出ライン１５、１１５濃縮水流入ライン１６、１１６濃縮水流出ライン１７、１１７電極水流入ライン１８、１１８電極水流出ライン１９ａ、１９ｂ接続配管８１アニオン交換体１９１、１９２バルブ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１月３１日（２００１．１．３
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

フロントページの続きＦターム(参考） 4D006 GA17 HA47 HA95 JA39Z JA41Z JA42Z JA43Z JA44Z JA45Z JA55Z JA63Z JA68Z KA26 KA41 KA61 KB01 KB11 KC02 KC12 MA13 MA14 MA15 MB07 PA01 PA02 PB02 PB04 PB05 PB06 PB08 PB27 PB28 PC01 PC31 PC32 PC41 4D061 DA02 DA03 DA08 DB05 DB13 DB18 DC19 EA09 EB04 EB13 FA08 FA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一側のカチオン交換膜、他側のアニオン
交換膜及び当該カチオン交換膜と当該アニオン交換膜の
間に位置する中間イオン交換膜で区画される２つの小脱
塩室にイオン交換体を充填し、且つ前記他側のアニオン
交換膜と中間イオン交換膜で区画される小脱塩室に充填
されるイオン交換体はアニオン交換体として脱塩室を構
成し、前記カチオン交換膜、アニオン交換膜を介して脱
塩室の両側に濃縮室を設け、これらの脱塩室及び濃縮室
を陽極と陰極の間に配置し、電圧を印加しながら前記ア
ニオン交換体が充填された小脱塩室に被処理水を流入
し、次いで、該小脱塩室の流出水を他方の小脱塩室に流
入すると共に、濃縮室に濃縮水を流入して被処理水中の
不純物イオンを除去し、脱イオン水を製造する脱イオン
水製造工程と、前記被処理水が流入する一方の小脱塩室の流出水は前記
他方の小脱塩室へ流入させることなく、系外へ排出する
と共に、濃縮室に濃縮水を流入して被処理水中の不純物
アニオンを除去し、濃縮水のｐＨを低下させる濃縮室洗
浄工程と、を有することを特徴とする電気式脱イオン水
製造装置の運転方法。
【請求項２】前記脱イオン水製造工程を行い、次いで
濃縮室洗浄工程を行うか、あるいは、前記脱イオン水製
造工程を行い、次いで運転を停止した後、運転再開時に
前記濃縮室洗浄工程を行うことを特徴とする請求項１記
載の電気式脱イオン水製造装置の運転方法。
【請求項３】前記一側のカチオン交換膜と前記中間イ
オン交換膜で区画される他方の小脱塩室に充填されるイ
オン交換体は、カチオン交換体とアニオン交換体の混合
体であることを特徴とする請求項１又は２記載の電気式
脱イオン水製造装置の運転方法。
【請求項４】前記中間イオン交換膜は、カチオン交換
膜あるいはアニオン交換膜の単一膜、又はアニオン交換
膜及びカチオン交換膜の両方を配置した複式膜であるこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の電気
式脱イオン水製造装置の運転方法。