JP2004160379A

JP2004160379A - 純水製造装置

Info

Publication number: JP2004160379A
Application number: JP2002330235A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Ochi; 康夫越智; Atsuyuki Manabe; 敦行真鍋; Hironobu Hoshikawa; 博信星川
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】この発明が解決しようとする課題は、純水製造において、逆浸透膜部の濃縮排水を有効利用するとともに、純水の純度を確保し、さらに装置をコンパクト化することである。
【解決手段】被処理水中の不純物等を除去する逆浸透膜部２と、この逆浸透膜部２の下流側に接続され、溶存気体を脱気する膜式脱気部３と、この膜式脱気部３に付設した水封式真空ポンプ４とを備えた純水製造装置１であって、前記逆浸透膜部２の濃縮排水を前記水封式真空ポンプ４の封水として使用するための封水導入手段５を備えたことを特徴としている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高純度の純水を製造するための純水製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の純水製造装置は、一般に逆浸透膜を利用したものが多く用いられている。この逆浸透膜を利用したものは、前記逆浸透膜の、溶媒は通すが溶質は透過させないという性質を利用して、被処理水の浸透圧より高い圧力をかけて、溶媒としての水だけを選択的に透過採取するようにしたものである。
【０００３】
しかしながら、比抵抗値１ＭΩ・ｃｍ以上という高純度レベルの純水を実現しようとするときには、水中の炭酸ガスの存在が障害になる。前記逆浸透膜では水中の炭酸ガスを除去することができず、また炭酸ガスの存在下では、前記逆浸透膜の特性上、溶質除去率が低下してしまう。そこで、その対策として、逆浸透膜装置と、被処理水中の溶存気体を気体透過膜を通して真空吸引する膜式脱気装置とを直列に接続したものがある。
【０００４】
この従来の純水製造装置は、前記逆浸透膜装置の濃縮排水を利用することなく、捨てていた。また、従来の純水製造装置は、前記逆浸透膜装置と前記膜式脱気装置とを組み合わせ、直列に配置してそれぞれを接続したものであり、相互の配管接続作業と設置スペースが多く必要であった（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２２０４８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、純水製造において、逆浸透膜部の濃縮排水を有効利用するとともに、純水の純度を確保し、さらに装置をコンパクト化することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、被処理水中の不純物等を除去する逆浸透膜部と、この逆浸透膜部の下流側に接続され、溶存気体を脱気する膜式脱気部と、この膜式脱気部に付設した水封式真空ポンプとを備えた純水製造装置であって、前記逆浸透膜部の濃縮排水を前記水封式真空ポンプの封水として使用するための封水導入手段を備えたことを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記封水導入手段に前記濃縮排水を貯留するタンクを設け、このタンク内の水位と温度に基づいて、前記膜式脱気部の運転を制御する制御部を備えたことを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記封水導入手段内に貯留した前記濃縮排水を排出する排水手段を備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記封水導入手段内に貯留した前記濃縮排水を殺菌する殺菌手段を備えたことを特徴としている。
【００１１】
さらに、請求項５に記載の発明は、前記膜式脱気部の下流側に処理水の水質を検知する水質検知手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態について説明する。この発明は、たとえば半導体等の電子部品の洗浄水として用いられる純水製造装置において好適に実施する。前記純水製造装置は、被処理水中の不純物等を除去する逆浸透膜部と、この逆浸透膜部通過後の被処理水中の溶存気体を気体透過膜を通して脱気する膜式脱気部と、前記純水製造装置の運転を制御する制御器と、前記逆浸透膜部と前記膜式脱気部と前記制御器を一体に収納するケーシングとにより構成されている。
【００１３】
前記逆浸透膜部は、逆浸透膜の、溶媒は通すが溶質は透過させないという性質を利用して、不純物を含んだ被処理水の浸透圧より高い圧力をかけて、溶媒としての水だけを選択的に透過採取するものである。前記逆浸透膜部は、被処理水ラインに設けた被処理水を加圧するためのポンプと、前記逆浸透膜を多数備えた筒状の逆浸透膜モジュール（以下、「ＲＯモジュール」と云う。）と、不純物が除かれた処理水を供給するＲＯ処理水ラインと、不純物が濃縮された濃縮排水ラインとを備えている。
【００１４】
前記濃縮排水ラインは、前記濃縮排水の一部を前記ポンプへ戻す循環ラインと、前記濃縮排水の一部を前記膜式脱気部で利用するための回収ラインと、循環および回収しない前記濃縮排水を排水する排水ラインとの３方向へ分岐するように構成されている。
【００１５】
前記膜式脱気部は、前記気体透過膜を多数備えた筒状の気体透過膜モジュール（以下、「ＤＯモジュール」と云う。）と、減圧手段である水封式真空ポンプと、この水封式真空ポンプの封水を供給するための封水導入手段と、脱気された処理水を純水使用機器へ供給するＤＯ処理水ラインとを備えている。
【００１６】
前記水封式真空ポンプは、封水を使用して前記ＤＯモジュールを真空引きすることにより被処理水を脱気する。この封水は、前記封水導入手段により供給される。
【００１７】
前記封水導入手段は、前記濃縮排水を前記水封式真空ポンプの封水として供給する。そして、前記封水導入手段は、前記回収ラインと接続され、タンクを備えている。このタンクは、前記濃縮排水の一部を導入して貯留し、封水として前記水封式真空ポンプへ供給する機能を有する。
【００１８】
前記ケーシングは、前記逆浸透膜部と前記膜式脱気部と前記制御器とを内蔵するように構成されている。この場合、好ましくは前記逆浸透膜部の高さおよび奥行き長さと、前記膜式脱気部の高さおよび奥行き長さとをほぼ同じ寸法にして、前記両部を横方向に連結できるように構成する。
【００１９】
このような構成の前記純水製造装置の作用について説明する。この実施の形態では、前記純水製造装置は、まず前記逆浸透膜部で被処理水の不純物を除去する処理を行い、つぎに前記膜式脱気部で前記逆浸透膜部通過後の被処理水を脱気する。このとき、前記逆浸透膜部の濃縮排水の一部を前記膜式脱気部の封水として回収して再利用する。
【００２０】
これにより、水の使用量を削除することができるとともに、前記両部で被処理水を処理するので、製造する純水の純度を高くすることができる。さらに、前記両部をあらかじめ連結して製作してから設置するのでコンパクト化できるとともに設置現場工事を簡素化できる。
【００２１】
つぎに、この実施の形態において、前記タンクに、このタンク内の水位を検出する水位検出手段と、貯留した水の温度を検出する温度検出手段とを設け、前記タンク内の水位と温度に基づいて、前記膜式脱気部の作動・停止を制御する制御部を前記制御器内に備えることも好適である。
【００２２】
この場合の前記純水製造装置の運転について説明する。まず、前記逆浸透膜部の運転を開始する。そして、前記濃縮排水が前記回収ラインから前記タンク内へ導入され、このタンク内に封水が貯留される。そして、水位と温度を確認してから前記水封式真空ポンプの作動を開始し、前記膜式脱気部により被処理水を脱気する。
【００２３】
これにより、前記水封式真空ポンプへ確実に封水を供給できるとともに正常な温度の封水を供給することができる。
【００２４】
さらに、前記タンクに排水手段を備えることも好適である。すなわち、前記純水製造装置の運転を停止するとき、前記タンクの底部に電磁弁等の排水手段を設け、前記タンク内に貯留した濃縮排水を排出し、前記タンクを空にする。
【００２５】
これにより、前記純水製造装置の停止中に前記タンク内で雑菌等が繁殖することを防止することができる。
【００２６】
ここにおいて、前記雑菌等が繁殖することを防止する手段の変形例として、前記タンク内へ殺菌手段，たとえば紫外線殺菌ランプを備えることも好適である。
【００２７】
これにより、前記タンク内の濃縮排水を貯留したままで雑菌等が繁殖することを防止することができる。
【００２８】
また、この実施の形態において、前記膜式脱気部の下流側に処理水の水質を検知する水質検知手段を備えることも好適である。すなわち、前記膜式脱気部の破損等により処理水に異物が混入したときの水質検知手段を設ける。この水質検知手段としては、たとえば電気伝導度計が好ましい。
【００２９】
これにより、処理水の異常を検出することができる。
【００３０】
以上のように、この実施の形態によれば、純水製造において、逆浸透膜部の濃縮排水を有効利用するとともに、純水の純度を確保し、さらに装置をコンパクト化することができる。
【００３１】
【実施例】
以下、この発明の具体的実施例について、図１に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明に係る純水製造装置の概略フロー図である。
【００３２】
図１において、純水製造装置１は、被処理水中の不純物等を除去する逆浸透膜部２と、この逆浸透膜部２の下流側に接続され、溶存気体を脱気する膜式脱気部３と、この膜式脱気部３に付設した減圧手段である水封式真空ポンプ４と、この水封式真空ポンプ４へ封水を供給する封水導入手段５と、前記純水製造装置１の運転を制御する制御器（図示省略）とにより構成されている。前記純水製造装置１は、被処理水の給水ライン６にゴミ等を除去するプレフィルター７を備えている。
【００３３】
前記逆浸透膜部２は、逆浸透膜（図示省略）の、溶媒は通すが溶質は透過させないという性質を利用して、不純物（溶解塩及びシリカ分等）を含んだ被処理水の浸透圧より高い圧力をかけて、溶媒としての水だけを選択的に透過採取するものである。前記逆浸透膜部２は、前記プレフィルター７の下流側に設けられており、このプレフィルター７通過後の被処理水ライン８に設けた被処理水を加圧するためのポンプ９と、前記逆浸透膜を多数備えた筒状の逆浸透膜モジュール１０（以下、「ＲＯモジュール１０」と云う。）と、不純物が除かれた処理水を供給するＲＯ処理水ライン１１と、不純物が濃縮された濃縮排水を排水する濃縮排水ライン１２とを備えている。
【００３４】
前記濃縮排水ライン１２は、前記濃縮排水の一部を前記ポンプ９へ戻す循環ライン１３と、前記濃縮排水の一部を前記封水導入手段５で利用するための回収ライン１４と、循環および回収しない濃縮排水を排水するための排水ライン１５との３方向へ分岐している。前記循環ライン１３は、前記被処理水ライン８と合流して前記ポンプ９の吸込口１６へ濃縮排水の一部を戻すように構成されている。前記回収ライン１４には、回収する濃縮排水の流量を調節する封水量調節弁１７が設けられており、また前記排水ライン１５には、循環および回収しない濃縮排水の流量を調節する濃縮排水量調節弁１８がそれぞれ設けられている。
【００３５】
前記膜式脱気部３は、前記ＲＯ処理水ライン１１の下流側で接続されており、被処理水中の溶存気体を気体透過膜（図示省略）を通して脱気する。前記膜式脱気部３は、前記気体透過膜を多数備えた筒状の気体透過膜モジュール１９（以下、「ＤＯモジュール１９」と云う。）と、前記水封式真空ポンプ４と、前記封水導入手段５と、逆浸透膜処理および脱気処理された処理水を供給するＤＯ処理水ライン２０とを備えている。このＤＯ処理水ライン２０には、前記膜式脱気部３の破損等により処理水に異物が混入したときの水質検知手段である電気伝導度計２１が設けられている。
【００３６】
前記水封式真空ポンプ４は、前記ＤＯモジュール１９から溶存気体を吸引する。前記水封式真空ポンプ４は、前記ＤＯモジュール１９を真空引きする吸引ライン２２を備えている。この吸引ライン２２は、前記水封式真空ポンプ４の吸引口２３と接続されている。前記水封式真空ポンプ４は、封水を供給する封水導入ライン２４と、吸引した気体と封水との混合した流体（以下、「混合流体」と云う。）を排出する排出ライン２５とそれぞれ接続されている。
【００３７】
前記封水導入手段５は、前記回収ライン１４と接続され濃縮排水を貯留するタンク２６と、このタンク２６内の水位を検出する水位センサ２７と、前記タンク２６内の水の温度を検出する温度センサ２８と、前記タンク２６の側面上部に設けられたオーバーフローライン２９と、前記タンク２６内の濃縮排水を排出する排水手段３０とにより構成されている。この排水手段３０は、前記タンク２６の底部から水を排水するタンク排水ライン３１と、このタンク排水ライン３１に設けたブロー弁３２とにより構成されている。
【００３８】
そして、前記タンク２６の上部には、前記回収ライン１４が接続されており、前記濃縮排水の一部をこのタンク２６へ導入するように構成されている。前記タンク２６に貯留した濃縮排水を前記封水導入ライン２４を介し、封水として前記水封式真空ポンプ４へ供給するように構成されている。また、前記排出ライン２５は、前記タンク２６の上部と接続されており、前記混合流体をこのタンク２６内へ排出するように構成されている。
【００３９】
前記制御器は、前記水封式真空ポンプ４，前記ポンプ９，前記電気伝導度計２１，前記水位センサ２７，前記温度センサ２８および前記ブロー弁３２とそれぞれ回線（図示省略）を介して接続されている。前記制御器は、前記両センサ２７，２８の検出信号に基づいて、前記水封式真空ポンプ４の作動・停止を制御する制御部（図示省略）を備えている。
【００４０】
つぎに、図２〜図４に基づいて、前記純水製造装置１を構成する各部材の組み付け配置について説明する。図２は、前記各部材の組み付け状態を説明する正面配置図である。図３は、平面配置図であり、また図４は、左側面配置図である。図１で説明した各部材には、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４１】
図２において、前記純水製造装置１は、直方体状のケーシング３３を有し、このケーシング３３内に前記逆浸透膜部２と、前記膜式脱気部３と、前記制御部を備えた制御器３４と、２個の前記プレフィルター７，７とを内蔵している。図２に示すように、前記ＤＯモジュール１９は、水平方向にして２個並列に設けられている。また、図３に示すように、２個の前記ＲＯモジュール１０，１０を垂直方向に配置している。この２個のＲＯモジュール１０，１０は、配管（図示省略）により直列に接続されている。そして、図４においては、前記タンク２６が前記水封式真空ポンプ４より後方の上方位置に設けられている状態を示している。さらに、図３および図４に示すように、前記純水製造装置１の前面にパネル３５を備えている。
【００４２】
この場合、前記逆浸透膜部２の高さおよび奥行き長さと、前記膜式脱気部３の高さおよび奥行き長さとをほぼ同じ寸法にして、前記両部２，３を横方向に連結して配置している。
【００４３】
このような構成の前記純水製造装置１の作用について説明する。この実施例では、前記純水製造装置１は、まず前記プレフィルター７通過後の被処理水を前記逆浸透膜部２で不純物の除去処理を行い、つぎに前記膜式脱気部３で前記逆浸透膜部２を通過後の被処理水をさらに脱気する。このとき、前記逆浸透膜部２の濃縮排水を前記膜式脱気部３に設けた前記水封式真空ポンプ４の封水として回収して再利用する。
【００４４】
この場合の前記純水製造装置１の運転について説明する。まず、前記逆浸透膜部２の運転を開始する。そして、前記濃縮排水が前記回収ライン１４から前記タンク２６内へ導入され、このタンク２６内に封水が貯留される。そして、前記制御部により水位と温度を確認してから前記水封式真空ポンプ４の作動を開始し、前記膜式脱気部３により被処理水を脱気する。
【００４５】
ここで、前記純水製造装置１の前記各ライン６，８，１１，１２，１３，１４，１５，２０を通過する水の流量について説明する。まず、前記逆浸透膜部２の基本的流量は、前記給水ライン６から供給される被処理水のほぼ半分が前記ＲＯ処理水ライン１１へ流れ、残りのほぼ半分が前記回収ライン１４および前記排水ライン１５へ流れる。すなわち、前記逆浸透膜部２では、供給される被処理水の半分が純水化処理され、前記膜式脱気部３へ導入される。
【００４６】
たとえば、純水使用機器（図示省略）へ時間当たり１トン（以下、「１ｍ^３／ｈ」と表記する。）供給するときを例として説明する。すなわち、前記ＤＯ処理水ライン２０へ１ｍ^３／ｈ通水するためには、前記給水ライン６へ２ｍ^３／ｈの被処理水を給水する。そして、前記回収ライン１４および前記排水ライン１５へ１ｍ^３／ｈ通水する。この後者の１ｍ^３／ｈの内訳は、前記回収ライン１４へ０．２５ｍ^３／ｈ通水し、また前記排水ライン１５へ０．７５ｍ^３／ｈ通水する。
【００４７】
つぎに、前記ポンプ９の作動と前記循環ライン１３の作用について説明する。前記逆浸透膜部２での処理効率を高めるため、前記ポンプ９は、被処理水を加圧するとともに、前記各ＲＯモジュール１０との接触を増やすため被処理水を循環させる。すなわち、前記循環ライン１３を循環する流量を４ｍ^３／ｈとし、前記被処理水ライン８には、前記給水ライン６の２ｍ^３／ｈと合流し６ｍ^３／ｈが流れるように前記ポンプ９を作動させる。したがって、６ｍ^３／ｈの被処理水が前記各ＲＯモジュール１０へ直列にそれぞれ導入され、１ｍ^３／ｈが前記ＲＯ処理水ライン１１へ流れ、残りの５ｍ^３／ｈが前記濃縮排水ライン１２へ流れる。この濃縮排水ライン１２を流れる５ｍ^３／ｈは、前記循環ライン１３へ４ｍ^３／ｈ、前記回収ライン１４へ０．２５ｍ^３／ｈ、前記排水ライン１５へ０．７５ｍ^３／ｈ流れるように、前記両調節弁１７，１８により調節され分流される。
【００４８】
これにより、０．２５ｍ^３／ｈが回収され、前記水封式真空ポンプ４の封水として再利用されるために、前記タンク２６内へ貯留される。
【００４９】
これにより、水の使用量を削除することができるとともに、前記両部２，３で被処理水を処理するので、製造する純水の純度を高くすることができる。また、前記水封式真空ポンプ４へ確実に封水を供給できるとともに正常な温度の封水を供給することができる。さらに、前記両部２，３をあらかじめ連結して製作してから設置するのでコンパクト化できるとともに設置現場工事を簡素化できる。
【００５０】
つぎに、前記排水手段３０の作用について説明する。この排水手段３０は、前記純水製造装置１の運転を停止したとき、前記ブロー弁３２を開き、前記タンク２６内に貯留した濃縮排水を排出し、前記タンク２６内を空にするように機能する。
【００５１】
これにより、前記純水製造装置１の停止中に前記タンク２６内で雑菌等が繁殖することを防止することができる。
【００５２】
ここにおいて、前記雑菌等が繁殖することを防止する手段の変形例として、前記タンク２６内へ殺菌手段として紫外線殺菌ランプ（図示省略）を備えることも好適である。
【００５３】
これにより、前記タンク２６内の濃縮排水を貯留したままで雑菌等が繁殖することを防止することができる。
【００５４】
また、この実施例における前記電気伝導度計２１の作用について説明する。この電気伝導度計２１は、前記膜式脱気部３の破損等により処理水に異物が混入したとき処理水の水質の異常を検知する。
【００５５】
これにより、処理水の異常を検出することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、純水製造において、逆浸透膜部の濃縮排水を有効利用するとともに、純水の純度を確保し、さらに装置をコンパクト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る純水製造装置の概略フロー図である。
【図２】純水製造装置を構成する各部材の組み付け状態を説明する正面配置図である。
【図３】純水製造装置を構成する各部材の組み付け状態を説明する平面配置図である。
【図４】純水製造装置を構成する各部材の組み付け状態を説明する左側面配置図である。
【符号の説明】
１純水製造装置
２逆浸透膜部
３膜式脱気部
４水封式真空ポンプ
５封水導入手段
２１電気伝導度計（水質検知手段）
２６タンク
３０排水手段

Claims

被処理水中の不純物等を除去する逆浸透膜部２と、この逆浸透膜部２の下流側に接続され、溶存気体を脱気する膜式脱気部３と、この膜式脱気部３に付設した水封式真空ポンプ４とを備えた純水製造装置１であって、前記逆浸透膜部２の濃縮排水を前記水封式真空ポンプ４の封水として使用するための封水導入手段５を備えたことを特徴とする純水製造装置。
前記封水導入手段５に前記濃縮排水を貯留するタンク２６を設け、このタンク２６内の水位と温度に基づいて、前記膜式脱気部３の運転を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の純水製造装置。
前記封水導入手段５内に貯留した前記濃縮排水を排出する排水手段３０を備えたことを特徴とする請求項１に記載の純水製造装置。
前記封水導入手段５内に貯留した前記濃縮排水を殺菌する殺菌手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の純水製造装置。
前記膜式脱気部３の下流側に処理水の水質を検知する水質検知手段２１を備えたことを特徴とする請求項１に記載の純水製造装置。