JP7383141B2 - Ｔｏｃ除去装置及びｔｏｃ除去方法 - Google Patents
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Description
本発明は、被処理水中のＴＯＣ除去装置及びＴＯＣ除去方法に関する。
従来から、半導体装置の製造工程や液晶装置の製造工程における洗浄水等として、有機物、イオン成分、微粒子、細菌等の不純物が高度に除去された超純水等の純水が使用されている。特に、半導体装置を含む電子部品を製造する際には、その洗浄工程において多量の純水が使用されており、その水質に対する要求も年々高まっている。
例えば、微量の不純物として全有機炭素（ＴＯＣ：Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）の低減が求められている。すなわち、一次系（一次純水システム）のイオン交換樹脂装置の前段に紫外線酸化装置（ＵＶ酸化装置）を設置し、ＴＯＣ成分を分解・除去した後、サブシステム（二次純水システム）へと送水する構成が採用されている。ＴＯＣを低減した水を得るために、一次系で効率よくＴＯＣを低減させておくことが重要であり、これによりサブシステムでのＵＶ酸化装置の負担を小さくすることも可能となる。
例えば、微量の不純物として全有機炭素（ＴＯＣ：Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）の低減が求められている。すなわち、一次系（一次純水システム）のイオン交換樹脂装置の前段に紫外線酸化装置（ＵＶ酸化装置）を設置し、ＴＯＣ成分を分解・除去した後、サブシステム（二次純水システム）へと送水する構成が採用されている。ＴＯＣを低減した水を得るために、一次系で効率よくＴＯＣを低減させておくことが重要であり、これによりサブシステムでのＵＶ酸化装置の負担を小さくすることも可能となる。
ところで、ノンケミカルへの要望から、一次系のイオン交換樹脂装置を電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ）に置き換えることが求められている。
特許文献１には、一次系に紫外線酸化装置とイオン交換装置とをこの順で備え、被処理水中の有機物を紫外線酸化装置によって分解し、有機物が分解された被処理水をイオン交換装置によって処理すること、イオン交換装置は、電気再生式脱イオン装置を１段又は複数段直列に接続した再生型イオン交換装置であることが記載されている。
特許文献１には、一次系に紫外線酸化装置とイオン交換装置とをこの順で備え、被処理水中の有機物を紫外線酸化装置によって分解し、有機物が分解された被処理水をイオン交換装置によって処理すること、イオン交換装置は、電気再生式脱イオン装置を１段又は複数段直列に接続した再生型イオン交換装置であることが記載されている。
本発明者らは、特許文献１に記載の方法のようにＵＶ酸化装置→ＥＤＩ→ＥＤＩというフローでは、ＴＯＣ濃度を低減した処理水を得ようとする場合、ＵＶ酸化装置のエネルギー効率が悪いということを見出した。つまり、被処理水に含まれるＴＯＣには、ＥＤＩで除去できるイオン化可能なイオン性のＴＯＣと、ＥＤＩでは除去できない非イオン性のＴＯＣがある。そして、前述したフローでは、ＥＤＩで除去できるイオン化可能なＴＯＣについてもＵＶ酸化しているため、その分、ＵＶ酸化装置のエネルギー効率が悪くなるということを見出した。
そこで、本発明の目的は、ＵＶ酸化装置のエネルギー効率が良く、被処理水中のＴＯＣを低減できるＴＯＣ除去装置及びＴＯＣ除去方法を提供することにある。
本発明者らは、複数の電気再生式脱イオン装置と紫外線酸化装置を適切に組み合わせることにより、ＵＶ酸化装置のエネルギー効率を向上させつつ、ＴＯＣ濃度を効率よく低減できることを見出した。
すなわち、本発明は、被処理水が供給される第１の電気再生式脱イオン装置と、前記第１の電気再生式脱イオン装置で処理された処理水が供給される紫外線酸化装置と、前記紫外線酸化装置で処理された処理水が供給される第２の電気再生式脱イオン装置と、を有する、一次純水システムとしてのＴＯＣ除去装置に関する。
また本発明は、第１の電気再生式脱イオン装置と、紫外線酸化装置と、第２の電気再生式脱イオン装置と、を有する一次純水システムとしてのＴＯＣ除去装置を用いてＴＯＣを除去するＴＯＣ除去方法であって、（ａ）被処理水を前記第１の電気再生式脱イオン装置に供給して処理するステップと、（ｂ）前記第１の電気再生式脱イオン装置からの処理水を前記紫外線酸化装置に供給して処理するステップと、（ｃ）前記紫外線酸化装置からの処理水を前記第２の電気再生式脱イオン装置に供給して処理するステップと、を有するＴＯＣ除去方法に関する。
本発明によれば、ＵＶ酸化装置のエネルギー効率が良く、被処理水中のＴＯＣを低減できるＴＯＣ除去装置及びＴＯＣ除去方法を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明を説明するが、本発明は図面に記された構成に限定されるものではない。
図１において、本発明に係るＴＯＣ除去装置１００は、ポンプ４５を介して被処理水１０が供給される第１の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－１）３０と、第１の電気再生式脱イオン装置３０で処理された水が供給される紫外線酸化装置（ＵＶ酸化装置）４０と、紫外線酸化装置（ＵＶ酸化装置）４０で処理された水が供給される第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）５０と、を備える。
そして、被処理水１０が第１の電気再生式脱イオン装置３０に供給されると、第１の電気再生式脱イオン装置３０によって被処理水中のイオン化可能なＴＯＣが除去される。次いで、その処理水（つまり、第１の電気再生式脱イオン装置３０によってイオン化可能なＴＯＣが除去された被処理水）が紫外線酸化装置４０に供給されて、非イオン性のＴＯＣ成分が分解される。その後、その処理水（つまり、紫外線酸化装置４０に供給され、非イオン性のＴＯＣ成分が分解された被処理水）が第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）５０に送られ、紫外線酸化装置４０で分解されたＴＯＣが第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）５０によって除去され、処理水２０が得られる。
そして、被処理水１０が第１の電気再生式脱イオン装置３０に供給されると、第１の電気再生式脱イオン装置３０によって被処理水中のイオン化可能なＴＯＣが除去される。次いで、その処理水（つまり、第１の電気再生式脱イオン装置３０によってイオン化可能なＴＯＣが除去された被処理水）が紫外線酸化装置４０に供給されて、非イオン性のＴＯＣ成分が分解される。その後、その処理水（つまり、紫外線酸化装置４０に供給され、非イオン性のＴＯＣ成分が分解された被処理水）が第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）５０に送られ、紫外線酸化装置４０で分解されたＴＯＣが第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）５０によって除去され、処理水２０が得られる。
本発明に用いられる紫外線酸化装置４０は、有機物を分解する目的で設置される。そのため、２００ｎｍ以下の波長を含む紫外線を照射して、紫外線酸化処理を行う紫外線酸化装置を用いることが好ましい。なお、サブシステムにおいても紫外線酸化装置を備える場合があるが、例えば超純水のＴＯＣ濃度として１μｇ／Ｌ以下が求められるような設備においては、溶存酸素（ＤＯ）濃度の比較的高い１次純水システムに紫外線酸化装置を設置することにより、全体としてのエネルギーコストを抑えることが可能となる。溶存酸素が存在することにより、紫外線照射により溶存酸素からヒドロキシラジカルや過酸化水素が生成し、ＴＯＣ分解効率が向上することが期待できる。
また、本発明において照射する紫外線のエネルギー量としては、特に制限はなく、また被処理水中に含まれる非イオン性のＴＯＣ成分の量にもよるが、例えば０．１～０．５ｋＷ・ｈ／ｍ３などを挙げることができる。
また、本発明において照射する紫外線のエネルギー量としては、特に制限はなく、また被処理水中に含まれる非イオン性のＴＯＣ成分の量にもよるが、例えば０．１～０．５ｋＷ・ｈ／ｍ３などを挙げることができる。
次に、本発明に用いられるＥＤＩについて説明する。ＥＤＩは、イオン交換膜にて区画され、イオン交換体が充填された脱塩室と、脱塩室にて脱塩されたイオンを濃縮する濃縮室と、電流を通電するための陽極と陰極とを有する装置である。そして、電流を通電して運転することで、イオン交換体による被処理水の脱イオン化（脱塩）処理と、イオン交換体の再生処理とを同時に行う装置である。ＥＤＩに通水された被処理水は、脱塩室に充填されたイオン交換体によって脱塩され、ＥＤＩ処理水としてＥＤＩ外部に排出される。同様に、イオン類が濃縮された濃縮水は、ＥＤＩ濃縮水として外部に排出される。
ここで、ＥＤＩでは、電流を印加することにより水解離反応（Ｈ２Ｏ→Ｈ＋＋ＯＨ－）が進行し、イオン交換体に捕捉されたイオンは、イオン交換体を伝ってイオン交換膜及び濃縮室まで移動する。
移動するイオンの量は電流値に依存するため、イオン負荷量の少ない水に対して過剰に電流値をかけると、イオン交換体に捕捉されたイオンの移動のほかに、水解離反応が過剰に発生することになる。すると、イオン交換体自体が劣化してしまい、イオン交換基が壊れ運転電圧が上昇する。この時壊れたイオン交換体の一部が処理水のＴＯＣ濃度を上昇させる恐れがある。
つまり本発明においては、第１のＥＤＩの消費電力よりも第２のＥＤＩの消費電力を低く抑えて運転することが望ましい。これは、第１のＥＤＩによって被処理水中のイオン化可能なＴＯＣが除去された分、第２のＥＤＩの供給水のイオン負荷が小さいためである。第１のＥＤＩおよび第２のＥＤＩとしては、同じＥＤＩを用いてもよく、異なるＥＤＩを用いてもよい。
移動するイオンの量は電流値に依存するため、イオン負荷量の少ない水に対して過剰に電流値をかけると、イオン交換体に捕捉されたイオンの移動のほかに、水解離反応が過剰に発生することになる。すると、イオン交換体自体が劣化してしまい、イオン交換基が壊れ運転電圧が上昇する。この時壊れたイオン交換体の一部が処理水のＴＯＣ濃度を上昇させる恐れがある。
つまり本発明においては、第１のＥＤＩの消費電力よりも第２のＥＤＩの消費電力を低く抑えて運転することが望ましい。これは、第１のＥＤＩによって被処理水中のイオン化可能なＴＯＣが除去された分、第２のＥＤＩの供給水のイオン負荷が小さいためである。第１のＥＤＩおよび第２のＥＤＩとしては、同じＥＤＩを用いてもよく、異なるＥＤＩを用いてもよい。
なお、ＥＤＩの回収率は、ＥＤＩに供給される被処理水量と、得られる処理水量によって算出される。すなわち、ＥＤＩ回収率＝（ＥＤＩ処理水量）／（ＥＤＩ被処理水量）×１００（％）である。ＥＤＩ回収率に特に制限はないが、９０～９５％であることが好ましい。
本発明に用いられる被処理水１０としては、特に制限はないが、工水、地下水、表層水、水道水、海水、海水を逆浸透法または蒸発法等によって脱塩した海水淡水化処理水、下水、下水処理水、各種排水、例えば半導体製造工程で使用された排水、これらの混合水が挙げられる。なお、被処理水成分としては、導電率が１０μＳ／ｃｍ以下、ＴＯＣ濃度が５００ｐｐｂ以下、のいずれか一つ以上を満たすことが好ましい。これらの条件を満たさない場合は、凝集沈殿処理、ろ過処理、軟化処理、脱炭酸処理、活性炭処理、等の前処理を行うことが好ましい。
本発明において、ＴＯＣ除去装置で処理された処理水２０のＴＯＣ濃度としては、被処理水のＴＯＣ濃度より低いものであれば特に制限はない。ただし、後述する実施例１の結果から、ＴＯＣ濃度は、例えば、２．５ｐｐｂ未満、より好ましくは２ｐｐｂ未満、さらに好ましくは１ｐｐｂ未満を挙げることができる。
また、本発明に係るＴＯＣ除去装置は、ＵＶ酸化装置４０の前段、例えば、第１のＥＤＩ３０の前段または、第１のＥＤＩ３０とＵＶ酸化装置４０との間に、図１に示すようなｐＨ調整装置７０をさらに備えてもよい。
ｐＨ調整装置７０から、ＵＶ酸化装置４０に供給される水にｐＨ調整剤が添加されてｐＨが調整される。ＵＶ酸化装置４０に供給される水のｐＨの上限としては、特に制限はないが、後述する実施例３の結果より、９．５以下であることが好ましく、８．５未満であることがより好ましく、８．０以下であることがさらに好ましい。また、ｐＨの下限としては、特に制限はないが、１．０以上であることが好ましく、２．０以上であることがより好ましく、３．０以上であることがさらに好ましい。
本発明で用いられるｐＨ調整剤としては、水のｐＨを調整できるものであれば特に制限はなく、無機酸、有機酸、無機塩基、有機塩基のいずれも用いることができる。無機酸の例としては、塩酸、硫酸、硝酸、スルホン酸、リン酸等を、有機酸の例としては、ギ酸、酢酸、シュウ酸、コハク酸等を挙げることができる。また、無機塩基の例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を、有機塩基の例としては、グアニジン型の有機塩基等を挙げることができる。
ｐＨ調整装置７０から、ＵＶ酸化装置４０に供給される水にｐＨ調整剤が添加されてｐＨが調整される。ＵＶ酸化装置４０に供給される水のｐＨの上限としては、特に制限はないが、後述する実施例３の結果より、９．５以下であることが好ましく、８．５未満であることがより好ましく、８．０以下であることがさらに好ましい。また、ｐＨの下限としては、特に制限はないが、１．０以上であることが好ましく、２．０以上であることがより好ましく、３．０以上であることがさらに好ましい。
本発明で用いられるｐＨ調整剤としては、水のｐＨを調整できるものであれば特に制限はなく、無機酸、有機酸、無機塩基、有機塩基のいずれも用いることができる。無機酸の例としては、塩酸、硫酸、硝酸、スルホン酸、リン酸等を、有機酸の例としては、ギ酸、酢酸、シュウ酸、コハク酸等を挙げることができる。また、無機塩基の例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を、有機塩基の例としては、グアニジン型の有機塩基等を挙げることができる。
本発明に係るＴＯＣ除去装置は、第２の電気再生式脱イオン装置５０で処理された処理水をブロー（排出）するブロー配管６０をさらに備えてもよい。ブロー配管６０は、第２の電気再生式脱イオン装置５０に接続されている。例えば、ＴＯＣ除去装置の運転開始初期または再起動時であって、ＥＤＩ処理水のＴＯＣ濃度が所定値よりも高い場合に、ＴＯＣ濃度が低減して所定値以下になるまでブローする。ここで、ブロー配管によって処理水がブローされる時間としては、特に制限はない。ただし、後述する実施例２の結果から、運転開始初期のブロー時間は１５時間以上が好ましく、３０時間以上がより好ましい。また、再起動時のブロー時間は、好ましくは７時間以上、より好ましくは１０時間以上、さらに好ましくは１５時間以上、特に好ましくは２０時間以上である。
なお、本発明に係るＴＯＣ除去装置は、ＵＶ酸化装置４０の後段であって第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）５０の前段に、ＵＶ殺菌装置（不図示）を備えていてもよい。
ここで、ＵＶ殺菌装置としては、主ＵＶ波長が２００～３００ｎｍ、好ましくは２２０～２８０ｎｍ、より好ましくは２４０～２６０ｎｍのものを挙げることができる。また、照射する紫外線のエネルギー量としては、特に制限はなく、また被処理水中の非イオン性のＴＯＣ成分の量にもよるが、例えば０．０１～０．１ｋＷ・ｈ／ｍ３などを挙げることができる。
ここで、ＵＶ殺菌装置としては、主ＵＶ波長が２００～３００ｎｍ、好ましくは２２０～２８０ｎｍ、より好ましくは２４０～２６０ｎｍのものを挙げることができる。また、照射する紫外線のエネルギー量としては、特に制限はなく、また被処理水中の非イオン性のＴＯＣ成分の量にもよるが、例えば０．０１～０．１ｋＷ・ｈ／ｍ３などを挙げることができる。
ここで、図２に示すように、紫外線酸化装置４０を第１の電気再生式脱イオン装置３０の前段に設置し、第１の電気再生式脱イオン装置３０の後段に、さらに第２の電気再生式脱イオン装置５０を配した構成と本願発明の構成とを比較して述べる。図２に示す構成とした場合は、被処理水に含まれるすべてのＴＯＣが、まず紫外線酸化装置４０で分解される。このため、本願発明の構成とした場合に比べ、既にイオン化し電気再生式脱イオン装置３０で除去可能なＴＯＣについてもＵＶ酸化を行っている分、紫外線酸化装置４０に多くのエネルギーを必要とする。また、被処理水に炭酸等のラジカルスカベンジャーが含まれる場合、紫外線酸化装置４０の効率が低下する。そして、紫外線酸化装置４０で発生したラジカルの重合により生成した酸化性物質である過酸化水素は、後段の第１の電気再生式脱イオン装置３０内のイオン交換体を劣化させ、性能低下を引き起こす可能性がある。
一方、本願発明の構成とした場合は、第１の電気再生式脱イオン装置３０でイオン化しているＴＯＣ及び炭酸等を除去し、その後、非イオン性のＴＯＣを分解するためだけのエネルギーを紫外線酸化装置４０で照射するだけで済むため、図２に示す構成に比べ、少ないエネルギー照射量で済む。そして、エネルギー照射量を少なく抑えることができるため、過酸化水素の発生量を低くできる。したがって、本願発明の構成においては、図２に示す構成と比べると、紫外線酸化装置４０の後段に設置される第２の電気再生式脱イオン装置５０の性能低下の抑制も期待できる。さらに、紫外線酸化装置４０の前段にｐＨ調整装置７０を設けることで、ラジカルスカベンジャーであるアルカリを低減し、ＴＯＣ除去率の低下を防止することができる。
一方、本願発明の構成とした場合は、第１の電気再生式脱イオン装置３０でイオン化しているＴＯＣ及び炭酸等を除去し、その後、非イオン性のＴＯＣを分解するためだけのエネルギーを紫外線酸化装置４０で照射するだけで済むため、図２に示す構成に比べ、少ないエネルギー照射量で済む。そして、エネルギー照射量を少なく抑えることができるため、過酸化水素の発生量を低くできる。したがって、本願発明の構成においては、図２に示す構成と比べると、紫外線酸化装置４０の後段に設置される第２の電気再生式脱イオン装置５０の性能低下の抑制も期待できる。さらに、紫外線酸化装置４０の前段にｐＨ調整装置７０を設けることで、ラジカルスカベンジャーであるアルカリを低減し、ＴＯＣ除去率の低下を防止することができる。
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
導電率１～２μＳ／ｃｍ、ホウ素濃度１４ｐｐｂ、シリカ濃度２３ｐｐｂ、ＴＯＣ濃度１３ｐｐｂ、溶存酸素（ＤＯ）８ｐｐｍを含む被処理水について、図１に示す装置を用いて、ＴＯＣの除去試験を行った。ＵＶの照射エネルギーとしては、０．３３ｋＷ・ｈ／ｍ３とし、通水量１ｍ３／ｈに対し、１００時間の通水試験を実施した。第１の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－１）及び第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）としては、ともにＥＤＩ－ＸＰ（商品名、オルガノ社製）を用いた。運転電流値の設定は５Ａとした。紫外線酸化装置としては、ＪＰＷ（商品名、日本フォトサイエンス社製、波長：１８５ｎｍ）を用いた。被処理水、ＥＤＩ－１処理水、ＵＶ酸化装置処理水、ＥＤＩ－２処理水のそれぞれの出口のＴＯＣ濃度を表１に示す。なお、ＵＶ酸化装置に供給される水のｐＨは、ｐＨ調整装置により５．５～６．０に調整した。
導電率１～２μＳ／ｃｍ、ホウ素濃度１４ｐｐｂ、シリカ濃度２３ｐｐｂ、ＴＯＣ濃度１３ｐｐｂ、溶存酸素（ＤＯ）８ｐｐｍを含む被処理水について、図１に示す装置を用いて、ＴＯＣの除去試験を行った。ＵＶの照射エネルギーとしては、０．３３ｋＷ・ｈ／ｍ３とし、通水量１ｍ３／ｈに対し、１００時間の通水試験を実施した。第１の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－１）及び第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）としては、ともにＥＤＩ－ＸＰ（商品名、オルガノ社製）を用いた。運転電流値の設定は５Ａとした。紫外線酸化装置としては、ＪＰＷ（商品名、日本フォトサイエンス社製、波長：１８５ｎｍ）を用いた。被処理水、ＥＤＩ－１処理水、ＵＶ酸化装置処理水、ＥＤＩ－２処理水のそれぞれの出口のＴＯＣ濃度を表１に示す。なお、ＵＶ酸化装置に供給される水のｐＨは、ｐＨ調整装置により５．５～６．０に調整した。
（比較例１）
装置構成を図２に示す構成にした以外は、実施例１と同一の条件でＴＯＣの除去試験を行った。なお、ＵＶ酸化装置に供給される水のｐＨは、実施例１と同様、５．５～６．０であった。結果を表２に示す。
装置構成を図２に示す構成にした以外は、実施例１と同一の条件でＴＯＣの除去試験を行った。なお、ＵＶ酸化装置に供給される水のｐＨは、実施例１と同様、５．５～６．０であった。結果を表２に示す。
上記、実施例１及び比較例１から明らかなとおり、ＵＶ酸化装置で同一の照射エネルギーを用いても、実施例１では、第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）で処理された処理水のＴＯＣ濃度が＜１ｐｐｂであったのに対し、比較例１では３ｐｐｂであった。
仮に、比較例１においてＥＤＩ－２で処理された処理水のＴＯＣ濃度を＜１ｐｐｂとするには、ＵＶ酸化装置における照射エネルギーを高くする必要がある。これは、エネルギー効率を悪化させるのみならず、大量のＵＶ照射により発生する過酸化水素等により、その後段に設置した第１の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－１）、さらには、第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）の劣化を招く恐れがある。
仮に、比較例１においてＥＤＩ－２で処理された処理水のＴＯＣ濃度を＜１ｐｐｂとするには、ＵＶ酸化装置における照射エネルギーを高くする必要がある。これは、エネルギー効率を悪化させるのみならず、大量のＵＶ照射により発生する過酸化水素等により、その後段に設置した第１の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－１）、さらには、第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）の劣化を招く恐れがある。
（実施例２）
再生後の電気再生式脱イオン装置（商品名：ＥＤＩ－ＸＰ、オルガノ社製）に超純水（ＵＰＷ）を通水し、電流を５Ａ印加してＥＤＩ処理水のＴＯＣ濃度の推移を確認した。結果を図３に示す。図３において、ΔＴＯＣとは、ＴＯＣ濃度の実測値から、ＵＰＷ中のＴＯＣ濃度の測定値を計器ブランクとして減じた値をいう。
なお、試験は以下の条件にて行った。
０～４７時間 ：ＵＰＷ通水＋電流印加
４７～６５時間 ：ＵＰＷ通水のみ（電流印加なし）
６５～７３時間 ：ＵＰＷ通水＋電流印加
７３～１６１時間：ＵＰＷ通水、電流印加ともになし
１６１時間以降 ：ＵＰＷ通水＋電流印加
再生後の電気再生式脱イオン装置（商品名：ＥＤＩ－ＸＰ、オルガノ社製）に超純水（ＵＰＷ）を通水し、電流を５Ａ印加してＥＤＩ処理水のＴＯＣ濃度の推移を確認した。結果を図３に示す。図３において、ΔＴＯＣとは、ＴＯＣ濃度の実測値から、ＵＰＷ中のＴＯＣ濃度の測定値を計器ブランクとして減じた値をいう。
なお、試験は以下の条件にて行った。
０～４７時間 ：ＵＰＷ通水＋電流印加
４７～６５時間 ：ＵＰＷ通水のみ（電流印加なし）
６５～７３時間 ：ＵＰＷ通水＋電流印加
７３～１６１時間：ＵＰＷ通水、電流印加ともになし
１６１時間以降 ：ＵＰＷ通水＋電流印加
通電開始直後のΔＴＯＣは９ｐｐｂ程度であったが、徐々に低下し、３０時間経過後には１ｐｐｂ以下となった。４７時間経過後６５時間経過するまでは、ＵＰＷの通水を継続したまま電流の印加を止め、６５時間経過後から７３時間経過するまで再度電流を印加したが、いずれも出口のΔＴＯＣの推移は変化しなかった（ＵＰＷを通水中に電流印加の有無を行った場合のＴＯＣ濃度の推移を検証）。
７３時間経過後に装置を停止し、ＵＰＷの通水及び電流の印加を停止した。そして、１６１時間経過後から再起動して、ΔＴＯＣの推移を観察した。すると再び０時間時点と同等の９ｐｐｂまでΔＴＯＣは増加し、１ｐｐｂ以下になるまでに約７時間、１ｐｐｂ以下で安定するまで約１５時間程度の時間を要した。
７３時間経過後に装置を停止し、ＵＰＷの通水及び電流の印加を停止した。そして、１６１時間経過後から再起動して、ΔＴＯＣの推移を観察した。すると再び０時間時点と同等の９ｐｐｂまでΔＴＯＣは増加し、１ｐｐｂ以下になるまでに約７時間、１ｐｐｂ以下で安定するまで約１５時間程度の時間を要した。
運転開始初期におけるＴＯＣ濃度が高いのは、イオン交換体由来のＴＯＣが脱塩水中にリークしたことによるものである。したがって、低ＴＯＣの水を製造する場合には、運転開始初期のＥＤＩ処理水をＴＯＣが低減するまで、好ましくは１５時間以上、より好ましくは３０時間程度ブローしてから後段の装置に通水することが望ましい。
今回の試験で、一度停止させたＥＤＩを再起動する際にもＴＯＣ濃度が初期と同レベルまで上昇することが判明した。したがって、ＥＤＩを再起動させた場合には、初期ブローを行うことが望ましく、ブロー時間は、好ましくは７時間以上、より好ましくは１０時間以上、さらに好ましくは１５時間以上、特に好ましくは２０時間以上である。
今回の試験で、一度停止させたＥＤＩを再起動する際にもＴＯＣ濃度が初期と同レベルまで上昇することが判明した。したがって、ＥＤＩを再起動させた場合には、初期ブローを行うことが望ましく、ブロー時間は、好ましくは７時間以上、より好ましくは１０時間以上、さらに好ましくは１５時間以上、特に好ましくは２０時間以上である。
また、２段ＥＤＩにおいて低ＴＯＣ濃度の水を製造する場合には、２段目のＥＤＩは連続運転で運転されることが望ましい。上述のように、電流印加の有無はＥＤＩ処理水のＴＯＣ濃度に影響を及ぼさないが、超純水の通水の有無はＥＤＩ処理水のＴＯＣ濃度に大きな影響を及ぼす。このことから、２段ＥＤＩのうち、１段目のＥＤＩを間欠運転（ＵＰＷの通水及び電流印加を任意の時間ごとにＯＮ／ＯＦＦする運転）としても、少なくともユースポイントに近い２段目のＥＤＩを連続運転（ＵＰＷの通水及び電流印加を時間的な切れ目なく継続してＯＮとする運転）していれば、１段目のＥＤＩを停止状態（ＵＰＷの通水及び電流印加をＯＦＦにした状態）から運転状態（ＵＰＷの通水及び電流印加をＯＮにした状態）に切り替えた場合でも、１段目のＥＤＩで発生するＴＯＣを２段目のＥＤＩで除去することができ、低ＴＯＣ濃度の水を得ることができる。
（実施例３）
純水（ｐＨ６．５）、ＮａＯＨを添加した水（ｐＨ８．０及びｐＨ９．６）、並びにＨ２ＳＯ４を添加した水（ｐＨ４．０）を、それぞれ紫外線酸化装置（商品名：ＪＰＷ、日本フォトサイエンス社製）に通水し、紫外線酸化装置処理水を電気再生式脱イオン装置（商品名：ＥＤＩ－ＸＰ、オルガノ社製）に通水した。紫外線酸化装置への供給水のＴＯＣ濃度の調整は、ＩＰＡの添加によって行い、各ｐＨの水においてＴＯＣ濃度を１ｐｐｍとした。なお、各ＴＯＣ濃度の測定は、ＴＯＣ計（商品名：Ｓｉｅｖｅｒｓ Ｍ９ｅ、ＳＵＥＺ ＷＴＳ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）にて行った。紫外線酸化装置による紫外線の照射エネルギーは、０．８８ｋＷ・ｈ／ｍ３にて試験を実施した。
ＥＤＩ処理水のＴＯＣ濃度を測定し、ＴＯＣの除去率を計算した結果を表３に示す。
純水（ｐＨ６．５）、ＮａＯＨを添加した水（ｐＨ８．０及びｐＨ９．６）、並びにＨ２ＳＯ４を添加した水（ｐＨ４．０）を、それぞれ紫外線酸化装置（商品名：ＪＰＷ、日本フォトサイエンス社製）に通水し、紫外線酸化装置処理水を電気再生式脱イオン装置（商品名：ＥＤＩ－ＸＰ、オルガノ社製）に通水した。紫外線酸化装置への供給水のＴＯＣ濃度の調整は、ＩＰＡの添加によって行い、各ｐＨの水においてＴＯＣ濃度を１ｐｐｍとした。なお、各ＴＯＣ濃度の測定は、ＴＯＣ計（商品名：Ｓｉｅｖｅｒｓ Ｍ９ｅ、ＳＵＥＺ ＷＴＳ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）にて行った。紫外線酸化装置による紫外線の照射エネルギーは、０．８８ｋＷ・ｈ／ｍ３にて試験を実施した。
ＥＤＩ処理水のＴＯＣ濃度を測定し、ＴＯＣの除去率を計算した結果を表３に示す。
ｐＨが９．６の水を紫外線酸化装置に通水した場合、ＴＯＣ除去率が大幅に低下していることがわかる。このことから、低ＴＯＣ濃度の水を得るためには、紫外線酸化装置への供給水のｐＨを適切な値（範囲）に調整する必要がある。
１０ 被処理水
２０ 処理水
３０ 第１の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－１）
４０ ＵＶ酸化装置
４５ ポンプ
５０ 第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）
６０ ブロー配管
７０ ｐＨ調整装置
１００ ＴＯＣ除去装置
２０ 処理水
３０ 第１の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－１）
４０ ＵＶ酸化装置
４５ ポンプ
５０ 第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）
６０ ブロー配管
７０ ｐＨ調整装置
１００ ＴＯＣ除去装置
Claims (10)
- 被処理水が供給される第１の電気再生式脱イオン装置と、
前記第１の電気再生式脱イオン装置で処理された処理水が供給される紫外線酸化装置と、
前記紫外線酸化装置で処理された処理水が供給される第２の電気再生式脱イオン装置と、
を有する、一次純水システムとしてのＴＯＣ除去装置。 - 前記ＴＯＣ除去装置で処理された処理水のＴＯＣ濃度が１ｐｐｂ未満である、請求項１に記載のＴＯＣ除去装置。
- 前記紫外線酸化装置に供給される水のｐＨが１．０以上８．５未満である、請求項１または２に記載のＴＯＣ除去装置。
- 前記第１の電気再生式脱イオン装置の前段にｐＨ調整装置を備える、請求項１～３のいずれか１項に記載のＴＯＣ除去装置。
- 前記第２の電気再生式脱イオン装置で処理された処理水をブローするブロー配管をさらに備える、請求項１～４のいずれか１項に記載のＴＯＣ除去装置。
- 前記ＴＯＣ除去装置の運転開始初期または再起動時に、前記第２の電気再生式脱イオン装置で処理された処理水が前記ブロー配管を介して１５時間以上ブローされる、請求項５に記載のＴＯＣ除去装置。
- 前記第１の電気再生式脱イオン装置を間欠運転とし、前記第２の電気再生式脱イオン装置を連続運転とする、請求項１～６のいずれか１項に記載のＴＯＣ除去装置。
- 前記第２の電気再生式脱イオン装置の消費電力が、前記第１の電気再生式脱イオン装置の消費電力よりも低い、請求項１～７のいずれか１項に記載のＴＯＣ除去装置。
- 第１の電気再生式脱イオン装置と、紫外線酸化装置と、第２の電気再生式脱イオン装置と、を有する一次純水システムとしてのＴＯＣ除去装置を用いてＴＯＣを除去するＴＯＣ除去方法であって、
（ａ）被処理水を前記第１の電気再生式脱イオン装置に供給して処理するステップと、
（ｂ）前記第１の電気再生式脱イオン装置からの処理水を前記紫外線酸化装置に供給して処理するステップと、
（ｃ）前記紫外線酸化装置からの処理水を前記第２の電気再生式脱イオン装置に供給して処理するステップと、
を有するＴＯＣ除去方法。 - 前記ステップ（ａ）の前段に、前記紫外線酸化装置に供給される水のｐＨを１．０以上８．５未満に調整するステップをさらに有する、請求項９に記載のＴＯＣ除去方法。
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