JPH10309574A - 純水製造方法 - Google Patents

純水製造方法

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JPH10309574A
JPH10309574A JP11812697A JP11812697A JPH10309574A JP H10309574 A JPH10309574 A JP H10309574A JP 11812697 A JP11812697 A JP 11812697A JP 11812697 A JP11812697 A JP 11812697A JP H10309574 A JPH10309574 A JP H10309574A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 原水を酸性下に脱炭酸処理した後、RO膜分
離装置で脱イオン処理する純水の製造方法において、原
水水質やRO膜の種類、pH計の性能等の通水諸条件の
変動に対応して、RO処理装置の給水を、生産水の比抵
抗が最適となるpH条件にpH調整することにより、高
純度の純水を安定に製造する。 【解決手段】 RO膜分離装置4〜6の流入水のpH
と、流出水の比抵抗とを測定し、このpH値と比抵抗値
との関係曲線に基いて、比抵抗が大きくなるように流入
水のpHを調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は原水を酸性下に脱炭
酸処理した後、逆浸透(RO)膜分離装置で脱イオン処
理する純水製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、市水、井水、工水、回収水、その
他の水から純水を製造する方法として、これらの水を前
処理(除濁、除塩素)した後、酸を添加して脱気装置で
脱炭酸処理し、脱炭酸処理水を2段に直列配置したRO
膜分離装置に順次通水処理(2段RO処理)し、更にR
O処理水をイオン交換装置で処理する方法がある。ま
た、このイオン交換装置の代りに、RO膜分離装置を用
い、3段RO処理を行う方法もある。
【0003】また、このような2段又は3段RO処理に
おいて、処理水質の改善を図るために、RO膜分離装置
の給水に水酸化ナトリウム(NaOH)等のアルカリを
注入し、RO膜分離装置に供給される水中に残留する炭
酸(CO2 )をイオン化(HCO3 -,CO3 2- )してR
O処理する方法が提案されている。
【0004】即ち、CO2 はpHが低いとCO2 ガス形
態となるが、pHが高いとイオンの形になり脱気装置で
除去し得なくなるため、脱気装置の給水には酸を添加し
てCO2 ガス形態として除去し、RO膜分離装置の給水
にはアルカリを添加してイオン形態としてRO処理で除
去するようにする。
【0005】特開平7−16565号公報には、このよ
うなアルカリ添加を行う3段RO処理において、2段目
のRO膜分離装置にNaOHを添加するに当り、この2
段目のRO膜分離装置の濃縮水のpHを測定し、濃縮水
のpHが7〜8となるようにNaOHを添加することが
記載されている。
【0006】ところで、このようなRO処理による純水
の製造において、用いるRO膜の種類により給水の最適
pHが異なり、得られる生産水(透過水)の比抵抗が高
くなるpH領域は非常に狭いことが報告されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、RO膜分
離処理では、生産水の比抵抗が高くなるpH条件は非常
に狭いため、pH計の校正不良等によりわずかでも給水
のpH値が変動すると得られる透過水の比抵抗は大きく
低下してしまう。
【0008】従って、水質の向上のためには、pH制御
が極めて重要な要件となるが、特開平7−16565号
公報に記載されるように、2段目のRO膜分離装置の濃
縮水のpH値でpH調整を行う方法では、原水のpH変
動に対し、RO膜分離装置の滞留時間分の時間遅れが生
じ、即時的なpH調整を行うことは困難である。このた
め、瞬間的に比抵抗の高い生産水が得られてもこのよう
な水質を連続して安定に維持することは困難であった。
また、RO膜分離装置のRO膜の種類を変える毎に設定
pHを変える必要があり、操作が煩雑であった。
【0009】また、本発明者は、RO処理におけるpH
条件と生産水の比抵抗について検討を重ねた結果、同種
のRO膜であっても、給水の水質が変化すると最大比抵
抗を与える最適pH条件は変化することを見出した。ま
た、RO膜自体の経時変化によっても同様な現象が起き
ることを見出した。
【0010】しかしながら、現状において、このような
最適pH条件の変化にも対応し得るpH制御技術は提案
されていない。
【0011】本発明は上記従来の実状に鑑みてなされた
ものであって、原水を酸性下に脱炭酸処理した後、RO
膜分離装置で脱イオン処理する純水の製造方法におい
て、原水水質やRO膜の種類、pH計の性能等の通水諸
条件の変動に十分に対応してRO処理の給水を生産水の
比抵抗が最適となるpH条件にpH調整することによ
り、高純度の純水を安定に製造する方法を提供すること
を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の純水製造方法
は、原水を酸性下に脱炭酸処理した後、RO膜分離装置
で脱イオン処理して純水を製造する方法において、該R
O膜分離装置に流入する流入水のpHと、該RO膜分離
装置の透過水の比抵抗とを測定し、測定されたpH値と
比抵抗値との関係曲線に基き、比抵抗値が大きくなるよ
うに、該流入水のpHを調整することを特徴とする。
【0013】RO膜については、同一のRO膜を用いて
も、例えば原水水質の変化により、図2のA条件、B条
件に示すように、最適pH条件が異なるものとなる。従
って、給水のpHと生産水(透過水)の比抵抗とを1回
測定しただけでは、例えば、図2において、pH=P,
比抵抗=Mの場合、どちらの条件に含まれるのか判定す
ることはできない。
【0014】しかし、この場合において、給水のpHを
上げると生産水の比抵抗が下がるようであればA条件で
あり、逆に、給水のpHを上げると生産水の比抵抗が上
がるようであればB条件であることがわかる。
【0015】本発明では給水のpHと生産水の比抵抗と
を測定してこの変動の様子を追跡し、この関係曲線を求
め、この曲線に基いて比抵抗が高くなるようにpH調整
を行う。
【0016】従って、水質変動等の通水諸条件の変動が
あっても、常に生産水の比抵抗を高くするようにpH調
整を行うことができる。
【0017】なお、本発明者による研究により、例えば
図2に示すようなpHと比抵抗との関係において、給水
のpHが最適pH値より高い場合には主にNaイオン等
のカチオンが生産水中に増えることで比抵抗が低下し、
逆に、給水のpHが最適pH値よりも低い場合には主に
炭酸イオン等のアニオンが生産水中に増えることで比抵
抗が低下することが判明した。
【0018】
【発明の実施の形態】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。
【0019】図1は本発明の純水製造方法の実施の形態
を示す系統図である。
【0020】図示の方法は、脱イオン処理を3段に直列
配置したRO膜分離装置に順次通水して行うものであ
り、1は原水タンク、2は脱気装置、3は活性炭塔、4
は1段目のRO膜分離装置(以下「第1RO装置」と称
す。)、5は2段目のRO膜分離装置(以下「第2RO
装置」と称す。)、6は3段目のRO膜分離装置(以下
「第3RO装置」と称す。)である。10は制御装置、
11,13,15はpH調整剤添加手段、12,14,
16はpH計、19は比抵抗計、18はNaイオンモニ
ター(以下「Na計」と称す。)、P1 ,P2 はポンプ
である。
【0021】まず、原水タンク1内の原水、即ち、市
水、工水、井水、回収水等に必要に応じて除濁、除塩素
等の前処理を施して得られる水に、pH調整剤(酸)を
添加した後、脱気装置2で脱気処理する。この脱気装置
2としては脱炭酸塔や膜脱気装置等を採用することがで
きる。
【0022】この脱気装置2の給水のpHは4.5〜
5.0であることが好ましい。即ち、前述の如く、脱気
装置2では、低pH条件下で炭酸成分をCO2 ガス形態
として除去するため、この点においては、給水のpHは
低い方が好ましいが、過度にpHを下げ過ぎるとpH調
整剤によるイオン負荷(例えば、H2 SO4 )が後段の
RO装置にかかるため、過度にpHを低くすると最終処
理水の比抵抗が低くなり好ましくない。また、原水の炭
酸成分及びCa濃度によっては、RO膜へのCaCO3
やCaF2 のスケール付着の問題もあるため、pHは
4.0〜5.0とするのが好ましい。
【0023】脱気装置2の流出水は活性炭塔3に通水さ
れ、その後pH調整剤(酸又はアルカリ)を添加した
後、第1RO装置4に通水され、再度pH調整剤(酸又
はアルカリ)が添加された後、第2RO装置5、第3R
O装置6に順次通水されて脱イオン処理される。
【0024】この純水製造方法において、活性炭塔3
は、活性炭による触媒作用のものと、CO2 のイオン化
を進行させてRO装置での除去効率を高めるためのもの
であり、このイオン化のためには、活性炭塔3の給水の
pHが6.0〜6.8程度となるように、脱気装置2で
脱気処理を行うのが好ましい。なお、この活性炭塔3の
pH条件の調整のために、必要に応じて脱気装置2の流
出水にアルカリを添加しても良く、この場合には、この
アルカリ添加手段についても後述の制御装置によるpH
調整を行うようにするのが好ましい。
【0025】ここで、pH調整剤としての酸としては、
硫酸(H2 SO4 )、塩酸(HCl)等が好適であり、
アルカリとしては、水酸化ナトリウム(NaOH)等を
用いることが好適である。
【0026】本実施例では、各pH調整剤添加手段1
1,13,15を各々pH計12,14,16の測定結
果に連動させてフィードバック制御することにより、所
定のpH値となるようにpH調整剤を添加する。
【0027】各pH計12,14,16の測定値及び最
終処理水(第3RO装置6の透過水)の比抵抗を測定す
る比抵抗計17の測定値、及び最終処理水のNaイオン
濃度を測定するNa計18の測定値は制御装置10に入
力される。この制御装置10では、各pH値と比抵抗値
及びNaイオン濃度との関係が求められ、かつ、常に最
新のデータにより更新されるように設計されている。従
って、通水諸条件の変動により、最適pHが変動し、比
抵抗が低下した場合には、特定のpH調整剤添加箇所に
おいてpH設定値を上下させ、そのpH変動に応じてp
H値と比抵抗との関係を調べ、最適の比抵抗が得られる
ように当該箇所のpH設定を変える信号を出力する。こ
の制御装置10には、ニューラルネットワーク等の人工
知能ソフトを用いることが望ましい。
【0028】また、図1に示す装置では、Na計(例え
ば、東洋メデック社製Na計)18が設けてあるため、
このNa計18によるNaイオン濃度の上昇により、最
適pH値よりも現状のpHが高pH域となっているとす
る判断基準とすることもできる。また、Na計の代りに
炭酸イオンを測定するTOC計(例えば、シーバス社製
TOC計)を設け、IC(Inorganic Carbon:全炭酸成
分(CO2 ,HCO3 -及びCO3 2- )を炭酸換算した
値)濃度を調べ、pH調整の判断基準とすることもでき
る。
【0029】この3段RO処理のうち、第1RO装置4
の濃縮水は系外へ排出するが、第2RO装置5の濃縮水
及び第3RO装置6の濃縮水は、既に第1RO装置4に
よるRO装置で純度が高められたものであるため、水回
収率の向上のために、原水タンク1に返送する。
【0030】なお、図1に示す如く、3段RO処理する
場合、第3RO装置6に流入する第2RO装置5の透過
水は、既に2段階のRO処理を経ることで、十分に脱イ
オン処理がなされ、比較的水質の高いものである。この
ようにイオン濃度の低い第2RO装置5の透過水をRO
処理する第3RO装置6のRO膜としては、低塩類濃度
域における塩類阻止率の高いRO膜を用いるのが好まし
い。このようなRO膜であれば、2段RO処理により既
にイオン濃度が相当に低減された第2RO装置5の透過
水中のイオンを極低濃度にまで除去して、著しく高水質
の処理水を得ることができる。
【0031】この第3RO装置6に用いるRO膜として
は、塩類濃度0.1〜2ppmというような低塩類濃度
域における塩類阻止率が90%以上のRO膜、例えば、
日東電工社製「NTR−719HF」「ES10C」
(共にNaCl濃度1〜10ppmでのNaCl阻止率
99%以上)等を用いるのが好ましい。
【0032】図1に示す方法は本発明の実施の形態の一
例であって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図
示の方法に限定されるものではない。
【0033】例えば、RO装置は2段に配置しても良
く、また4段以上に配置しても良い。また、アルカリ添
加及び活性炭処理は、第2RO装置以降のRO膜分離装
置の前段に設けても良い。
【0034】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。
【0035】実施例1 図1に示す装置により純水の製造を行った。
【0036】水道水(300L/hr)に酸(HCl)
を添加してpH4.7〜4.8とした水を、膜脱気装置
(4インチ大日本インキ製EF040P脱気膜)2で脱
気処理して得られたpH6.5の水を、活性炭塔にSV
=20hr-1(滞留時間3分)で通水した後、3段に直
列配置したRO装置4,5,6に順次通水した。
【0037】なお、用いたRO膜(いずれも4インチR
O膜)は次の通りである。
【0038】 第1RO装置4:ポリアクリルアミド膜(日東電工株式
会社製「ES20」) 第2RO装置5:ポリアクリルアミド膜(日東電工株式
会社製「ES20」) 第3RO装置6:ポリアクリルアミド膜(日東電工株式
会社製「ES10C」) また、第1RO装置4の入口側ではNaOHを添加して
給水のpHを6.9〜7.6の範囲でpH調整した。
【0039】このような処理において、脱気装置2の給
水のpHを4.7〜4.8に調整し、第1RO装置4の
給水のpHを変化させて、このpHと生産水(第3RO
装置6の透過水)の比抵抗との関係を求めたところ、図
3(a)に示す如く、第1RO装置4の最適pHは約
7.1であることが判明した。
【0040】そこで、第1RO装置4の給水のpHが
7.1となるようにpH制御したところ、比抵抗14〜
15MΩ・cmの高水質の生産水を安定に得ることがで
きた。
【0041】この装置において、原水を水道水から、半
導体製造プロセスの回収水:水道水=7:3の水となる
ように回収水を原水タンクに混入させたところ、pH
7.1では、比抵抗は低下傾向となった。そこで、第1
RO装置4の給水pHを制御装置10により上げてみる
と比抵抗は降下し、下げてみると比抵抗は上昇したの
で、pHを徐々に上げ、1時間後に最適pHは約6.0
であることが判明した。この間も比抵抗13〜16MΩ
・cmの高水質の生産水を得ることができた。そこで、
第1RO装置4の給水がpH6.0となるようにpH制
御したところ、比抵抗16MΩ・cmの生産水が継続し
て得られた。その後、pHと比抵抗の関係を調べたとこ
ろ図3(b)のとおりであり、最適pHは約6.0であ
ることが確認された。
【0042】なお、上記実施例では第1RO装置の給水
のpH制御を行ったが、同様にして第2RO装置の給水
のpH制御を行って比抵抗を高い値で安定させることも
できる。
【0043】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の純水製造方
法によれば、通水諸条件の変動に対応して生産水の比抵
抗が最適となるようにpH制御を行うことができ、高純
度の純水を安定に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の純水製造方法の実施の形態を示す系統
図である。
【図2】RO膜分離装置の給水のpHと生産水の比抵抗
との関係を示すグラフである。
【図3】実施例1で得られた第1RO装置の給水のpH
と生産水の比抵抗との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 原水タンク 2 脱気装置 3 活性炭塔 4 第1RO装置 5 第2RO装置 6 第3RO装置 10 制御装置 11,13,15 pH調整剤添加手段 12,14,16 pH計 17 比抵抗計 18 Na計

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原水を酸性下に脱炭酸処理した後、逆浸
    透膜分離装置で脱イオン処理して純水を製造する方法に
    おいて、 該逆浸透膜分離装置に流入する流入水のpHと、該逆浸
    透膜分離装置の透過水の比抵抗とを測定し、測定された
    pH値と比抵抗値との関係曲線に基き、比抵抗値が大き
    くなるように、該流入水のpHを調整することを特徴と
    する純水製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、該流入水のpH値を
    変えて比抵抗を測定することにより前記関係曲線を求め
    ることを特徴とする純水製造方法。
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