JP2001252672A - 電気式脱イオン水製造装置の運転方法 - Google Patents
電気式脱イオン水製造装置の運転方法Info
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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.
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。
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。
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。
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。
水製造装置の模式図である。
る。
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
1)
Claims (4)
- 【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。
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