特許 6029948 純水製造方法及び純水製造システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6029948

(24)【登録日】2016年10月28日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】純水製造方法及び純水製造システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/20 20060101AFI20161114BHJP

   C02F 1/32 20060101ALI20161114BHJP

   C02F 1/42 20060101ALI20161114BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20161114BHJP

   C02F 9/08 20060101ALI20161114BHJP

   C02F 9/04 20060101ALI20161114BHJP

   C02F 9/12 20060101ALI20161114BHJP

   C02F 9/00 20060101ALI20161114BHJP

   B01D 61/04 20060101ALI20161114BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/20 A

   C02F1/32

   C02F1/42 B

   C02F1/42 A

   C02F1/44 J

   C02F9/08

   C02F9/04

   C02F9/12

   C02F9/00

   B01D61/04

【請求項の数】10

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2012-255683(P2012-255683)

(22)【出願日】2012年11月21日

(65)【公開番号】特開2014-100691(P2014-100691A)

(43)【公開日】2014年6月5日

【審査請求日】2015年11月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000245531

【氏名又は名称】野村マイクロ・サイエンス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】特許業務法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】米原 崇広

(72)【発明者】

【氏名】阿部 嗣

(72)【発明者】

【氏名】米川 直道

(72)【発明者】

【氏名】山本 克美

【審査官】 河野 隆一朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０２４２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３６９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３１２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１７３６３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／２０ − １／２６

Ｃ０２Ｆ １／３０ − １／３８

Ｂ０１Ｄ １９／００ − １９／０４

Ｃ０２Ｆ １／４２

Ｃ０２Ｆ ９／００ − ９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原水を前処理システムで処理した前処理水を、脱炭酸装置を備える一次純水システムで処理した後、二次純水システムで処理する純水製造方法であって、
前記脱炭酸装置において、被処理水を供給しつつ、ブロー管を介してブロー空気を供給して前記被処理水と接触させて脱炭酸処理するに際し、
前記ブロー管から分枝してサンプルラインを設けるとともに前記サンプルライン上に揮発性有機物検知手段を備え、前記揮発性有機物検知手段の検出値が０．０１〜０．５ｍｇ／ｍ^３の範囲の所定の値を超えたときに、
ブロー空気の供給流量（Ｎｍ^３／ｈ）／被処理水の供給流量（ｍ^３／ｈ）で示される比が０〜１０となる量の前記ブロー空気を供給するように、
前記ブロー空気中の揮発性有機物の量に応じて、前記ブロー空気の供給量を調節することを特徴とする純水製造方法。

【請求項2】

前記脱炭酸された脱炭酸処理水を、
少なくとも、陰イオン交換装置に通水して陰イオン交換処理水を得る工程を備え、
前記陰イオン交換装置は、前記陰イオン交換処理水の水質が比抵抗値で５．０ＭΩ・ｃｍより悪化したときに停止されることを特徴とする請求項１記載の純水製造方法。

【請求項3】

前記陰イオン交換処理水を、
紫外線酸化装置に通水して紫外線酸化処理水を得る工程と、
前記紫外線酸化処理水を混床式イオン交換装置に通水してイオン交換処理水を得る工程と、を備えることを特徴とする請求項２記載の純水製造方法。

【請求項4】

前記陰イオン交換処理水を、逆浸透膜装置に通水する工程を備え、
前記逆浸透膜装置に通水する工程の後に、
紫外線酸化装置に通水して紫外線酸化処理水を得る工程と、
前記紫外線酸化処理水を混床式イオン交換装置に通水してイオン交換処理水を得る工程とを備えることを特徴とする請求項２又は３記載の純水製造方法。

【請求項5】

前記脱炭酸された脱炭酸処理水を、逆浸透膜装置に通水する工程と、
前記逆浸透膜装置に通水する工程の後に、
紫外線酸化装置に通水して紫外線酸化処理水を得る工程と、
前記紫外線酸化処理水を混床式イオン交換装置に通水してイオン交換処理水を得る工程を備え、
前記混床式イオン交換装置は、前記イオン交換処理水の水質が比抵抗値で１７．０ＭΩ・ｃｍより悪化したときに停止されることを特徴とする請求項１記載の純水製造方法。

【請求項6】

前記逆浸透膜装置に供給される被処理水のｐＨは９以上とされることを特徴とする請求項４又は５に記載の純水製造方法。

【請求項7】

前記紫外線酸化装置に通水する工程と、前記混床式イオン交換装置に通水する工程とを、この順に少なくとも２回行うことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項記載の純水製造方法。

【請求項8】

前記脱炭酸処理は、前記被処理水を上方から注下させつつ、下方から前記ブロー空気を供給して前記被処理水と向流接触させて脱炭酸することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の純水製造方法。

【請求項9】

一次純水システムと二次純水システムを備える純水製造システムであって、
被処理水を上方から注下させつつ、下方からブロー管を介してブロー空気を供給して被処理水と向流接触させて脱炭酸する脱炭酸装置と、
前記ブロー管に分枝して設けられたサンプルラインと、
前記サンプルライン上に備えられた、空気中の揮発性有機物量を測定する揮発性有機物検知器と、
前記ブロー空気の供給流量を調節するブロー空気供給量調節装置と、
前記揮発性有機物検知器の出力を入力することで前記ブロー空気供給量調節装置の供給流量を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記揮発性有機物検知器の出力が０．０１〜０．５ｍｇ／ｍ^３の範囲の所定の値を超えたときに、前記脱炭酸装置に供給される前記ブロー空気の供給流量が、前記ブロー空気の供給流量（Ｎｍ^３／ｈ）／前記被処理水の供給流量（ｍ^３／ｈ）で示される比で０〜１０となるように前記ブロー空気供給量調節装置の供給流量を制御することを特徴とする純水製造システム。

【請求項10】

前記脱炭酸装置の下流側に、
陰イオン交換装置と、
前記陰イオン交換装置の陰イオン交換処理水の比抵抗値を測定する比抵抗測定器と、
紫外線酸化装置と、
混床式イオン交換装置とをこの順に備え、
前記制御装置は、前記比抵抗測定器の出力が１．０〜５．０ＭΩ・ｃｍの間の任意の値となったときに前記陰イオン交換装置を停止することを特徴とする請求項９記載の純水製造システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、脱炭酸処理水への汚染成分の混入を防止した純水製造方法に係り、特に、脱炭酸処理水への環境からの予期せぬ揮発性有機物の混入を防止した純水製造方法及び純水製造システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば、半導体製造分野、医薬品製造分野では非常に純度の高い純水が使用されている。この純水は、原水から懸濁物質を除去して前処理水とする前処理システム、前処理水からイオン成分、有機物、溶存ガス等を除去して一次純水とする一次純水システム、一次純水を貯留する一次純水タンク、一次純水をさらに高純度とする二次純水システム等を備えた純水製造システムで製造され、ユースポイント（以下、ＰＯＵともいう。）に供給されている。ユースポイントで使用されなかった余剰の純水は、リターン配管を介して一次純水タンクにリターン循環され、再び二次純水システムで処理されてユースポイントに供給されている。

【0003】

純水の製造には、種々の有機物の混入した市水や工業用水などが原水として用いられる。この有機物は主に動植物の分解によって生じたものであり、その種類や混入量は立地条件に大きく依存する。そのため、従来の純水製造システムでは、これらの有機物を分離除去する逆浸透膜装置や有機物をより分子量の小さい有機物や炭酸ガスに分解する紫外線酸化装置、紫外線酸化装置で生成した有機物を吸着するポリッシャー等を配置して有機物を可能な限り除去するようにしている。

【0004】

また、一次純水システムには、炭酸カルシウム等のスケールの形成を防ぐために、原水からアルカリ土類金属イオンを除去するイオン交換装置とともに、溶存炭酸ガスを除去する脱炭酸装置が備えられている。
この脱炭酸装置は、被処理水中の溶存炭酸ガスを除去することで、後段に置かれる水処理装置、例えば強塩基性陰イオン交換装置の負荷を軽減するという役割も担っている。

【0005】

脱炭酸装置は、外部の空気を脱炭酸塔内に供給することで、被処理水と空気を向流接触させて脱炭酸するものが用いられ、一般に逆浸透膜装置やイオン交換装置の前段に備えられる。このような脱炭酸装置として、脱炭酸装置に供給される空気を水洗浄する空気洗浄手段を備えた脱炭酸装置が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１０−２４２８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、近年、純水水質への要求が厳しくなってきており、例えば、ＴＯＣ濃度が１．０μｇＣ／Ｌ以下の水質を安定に得ることが求められてきている。
特に、半導体製造向けの純水については、半導体素子の高集積化に伴い、純水水質のわずかな変動（悪化）をも極力防止することが望まれている。

【0008】

本発明者らは、かかる要請に応えるべく、後に詳しく説明する純水製造システムの脱炭酸装置の出口水、混床式イオン交換装置の出口水及びポリッシャーの出口水の水質をそれぞれモニターしていたところ、混床式イオン交換装置の出口水のＴＯＣ濃度が一時的に上昇し、これに若干遅れたタイミングでポリッシャーの出口水のＴＯＣ濃度も一時的に上昇したことを見出した。

【0009】

そして、その原因を追究したところ、ＴＯＣ濃度が急激に上昇した水が脱炭酸装置で処理されていた頃に、純水製造システムの設置された敷地内において揮発性有機物（以下、ＶＯＣともいう。）を用いた作業が行われていたことを突き止めた。さらに、追試験の結果、このＴＯＣ濃度の一時的な上昇は、作業で用いた揮発性有機物が脱炭酸装置のブロー空気へ混入したことが原因であることを確認した。

【0010】

この背景には、純水製造システムの大型化が進んで占有面積が広大となり、敷地内で作業の行われる頻度も高くなって、その結果、揮発性有機物が予期せずブロー空気に混入する可能性が高くなってきたことがある。

【0011】

本発明はかかる知見に基づいてなされたもので、既存の純水製造システムの装置構成をほとんど変更することなく、脱炭酸処理水への予期せぬ揮発性有機物の混入を防止することのできる純水製造方法及び純水製造システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の純水製造方法は、原水を前処理システムで処理した前処理水を、脱炭酸装置を備える一次純水システムで処理した後、二次純水システムで処理する純水製造方法であって、前記脱炭酸装置において、被処理水を供給しつつ、ブロー管を介してブロー空気を供給して前記被処理水と接触させて脱炭酸処理するに際し、前記ブロー空気中の揮発性有機物の量に応じて、前記ブロー空気の供給量を調節することを特徴とする。

【0013】

本発明の純水製造方法において、前記ブロー管から分枝してサンプルラインを設けるとともに前記サンプルライン上に揮発性有機物検知手段を備え、前記揮発性有機物検知手段の検出値が０．０１〜０．５ｍｇ／ｍ^３の範囲の所定の値を超えたときに、ブロー空気の供給流量（Ｎｍ^３／ｈ）／被処理水の供給流量（ｍ^３／ｈ）で示される比が０〜１０となる量の前記ブロー空気を供給する。

【0014】

本発明の純水製造方法において、前記脱炭酸された脱炭酸処理水を、少なくとも、陰イオン交換装置に通水して陰イオン交換処理水を得る工程を備え、前記陰イオン交換装置は、陰イオン交換処理水の水質が比抵抗値で５．０ＭΩ・ｃｍより悪化したときに停止されることが好ましい。

【0015】

また、本発明の純水製造方法において、前記陰イオン交換処理水を、紫外線酸化装置に通水して紫外線酸化処理水を得る工程と、前記紫外線酸化処理水を混床式イオン交換装置に通水してイオン交換処理水を得る工程と、を備えることが好ましい。

【0016】

また、本発明の純水製造方法において、前記陰イオン交換処理水を、逆浸透膜装置に通水する工程を備え、前記逆浸透膜装置に通水する工程の後に、紫外線酸化装置に通水して紫外線酸化処理水を得る工程と、前記紫外線酸化処理水を混床式イオン交換装置に通水してイオン交換処理水を得る工程とを備えることが好ましい。

【0017】

また、本発明の純水製造方法において、前記脱炭酸された脱炭酸処理水を、逆浸透膜装置に通水する工程と、前記逆浸透膜装置に通水する工程の後に、紫外線酸化装置に通水して紫外線酸化処理水を得る工程と、前記紫外線酸化処理水を混床式イオン交換装置に通水してイオン交換処理水を得る工程を備え、前記混床式イオン交換装置は、イオン交換処理水の水質が比抵抗値で１７．０ＭΩ・ｃｍより悪化したときに停止されることが好ましい。

【0018】

また、本発明の純水製造方法において、前記逆浸透膜装置に供給される被処理水のｐＨは９以上とされることが好ましい。

【0019】

また、本発明の純水製造方法において、前記紫外線酸化装置に通水する工程と、前記混床式イオン交換装置に通水する工程とを、この順に少なくとも２回行うことが好ましい。

【0020】

また、本発明の純水製造方法において、前記脱炭酸処理は、前記被処理水を上方から注下させつつ、下方から前記ブロー空気を供給して前記被処理水と向流接触させて脱炭酸することが好ましい。

【0021】

本発明の純水製造システムは、一次純水システムと二次純水システムを備える純水製造システムであって、被処理水を上方から注下させつつ、下方からブロー管を介してブロー空気を供給して被処理水と向流接触させて脱炭酸する脱炭酸装置と、前記ブロー管に分枝して設けられたサンプルラインと、前記サンプルライン上に備えられた、空気中の揮発性有機物量を測定する揮発性有機物検知器と、前記ブロー空気の供給流量を調節するブロー空気供給量調節装置と、前記揮発性有機物検知器の出力を入力することで前記ブロー空気供給量調節装置の供給流量を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。

【0022】

本発明の純水製造システムは、前記制御装置は、前記揮発性有機物検知器の出力が０．０１〜０．５ｍｇ／ｍ^３の範囲の所定の値を超えたときに、前記脱炭酸装置に供給される前記ブロー空気の供給流量が、前記ブロー空気の供給流量（Ｎｍ^３／ｈ）／前記被処理水の供給流量（ｍ^３／ｈ）で示される比で０〜１０となるようにブロー空気供給量調節装置を制御する。

【0023】

本発明の純水製造システムは、前記脱炭酸装置の下流側に、陰イオン交換装置と、前記陰イオン交換装置の陰イオン交換処理水の比抵抗値を測定する比抵抗測定器と、紫外線酸化装置と、混床式イオン交換装置とをこの順に備え、前記制御装置は、前記比抵抗測定器の出力が１．０〜５．０ＭΩ・ｃｍの間の任意の値となったときに前記陰イオン交換装置を停止することが好ましい。

【0024】

本発明の純水製造システムは、前記陰イオン交換処理水を処理する逆浸透膜装置を備えることが好ましい。

【発明の効果】

【0025】

本発明の純水製造方法及び純水製造システムによれば、既存の純水製造システムの装置構成をほとんど変更することなく、脱炭酸処理水への予期せぬ揮発性有機物の混入を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】純水製造システムの構成を示すフロー図である。

【図2】実施形態に用いる脱炭酸装置の一例を示す概略構成図である。

【図3】実験１で用いた装置を示す概略構成図である。

【図4】実施例における空気中のＶＯＣ濃度を示すグラフである。

【図5】実施例の純水製造方法における水質変動を示すグラフである。

【図6】実施例の純水製造方法における水質変動を示すグラフである。

【図7】実験１における空気中のＶＯＣ濃度を示すグラフである。

【図8】実験１の純水製造方法における水質変動を示すグラフである。

【図9】比較例の純水製造方法における水質変動を示すグラフである。

【図10】従来の純水製造方法における水質変動を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

次に、本発明を、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面中同様の機能を奏する装置には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【0028】

図１は、従来の純水製造システムの構成を示すフロー図である。図１に示される純水製造システム１は、処理ライン１０１に沿って、前処理システム１０と、前処理システム１０で処理された前処理水を貯留する前処理タンクＴ１と、前処理タンクＴ１の下流の一次純水システム２０と、一次純水システム２０で製造された一次純水を貯留する一次純水タンクＴ３と、一次純水タンクＴ３の下流の二次純水システム３０とを有している。

【0029】

純水製造システム１の前処理タンクＴ１，タンクＴ２，一次純水タンクＴ３の直後にはそれぞれポンプＰとして回転数可変ポンプが設置され、下流側に被処理水を送るとともに、その流量を調節できるようになっている。

【0030】

純水製造システム１は、循環配管１０２で一次純水を前処理タンクＴ１へ一次純水を循環させるよう構成されている。また、製造された純水がユースポイント（ＰＯＵ）へ供給され、余剰の純水がリターン配管１０３で一次純水タンクＴ３に循環されるよう構成されている。

【0031】

一次純水システムは、活性炭装置（ＡＣ）２１、強酸性陽イオン交換装置（ＳＣ）２２、脱炭酸装置（ＤＧ）２３、強塩基性陰イオン交換装置（ＳＡ）２４、タンクＴ２、逆浸透膜装置（ＲＯ）２５、紫外線酸化装置（ＴＯＣ−ＵＶ）２６、混床式イオン交換装置（ＭＢ）２７を順に備えている。

【0032】

二次純水システムは、紫外線酸化装置（ＴＯＣ−ＵＶ）３１、ポリッシャー（Ｐｏｌｉｓｈｅｒ）３２、脱気膜装置（ＭＤＧ）３３、限外ろ過膜装置（ＵＦ）３４を順に備えている。

【0033】

本発明者らは、純水製造システム１と同様の構成であり、１００ｍ^３／ｈ以上の処理流量で比抵抗１８．２ＭΩ・ｃｍ以上、ＴＯＣ濃度１．０μｇＣ／Ｌ以下の純水が製造されている純水製造システムの脱炭酸装置２３、混床式イオン交換装置２７及びポリッシャー３２の出水口の水質について、図１０に示されるように、ＴＯＣ濃度が混床式イオン交換装置の出口水（細線）で一時的に急激に上昇し、これに若干遅れたタイミングでポリッシャーの出口水（太線）でも上昇していることを見出した。このとき、脱炭酸装置２３の出口水のＴＯＣ濃度（破線）は、８５０μｇＣ／Ｌ前後で見かけ上変動してない。しかし、本発明者らは、ＴＯＣ濃度上昇の原因を詳細に追究して、末端近辺（ＰＯＵ近辺）でのＴＯＣ濃度が急激に上昇した水が脱炭酸装置で処理されていた頃に、純水製造システムの設置された敷地内において揮発性有機物を用いた作業が行われていたことを突き止め、このＴＯＣ濃度の一時的な上昇が揮発性有機物によるものであることを確認すべく次に示す追試験（実験１）を行った。

【0034】

（実験１）
以下の水処理装置を用いて、図１と同様の構成の純水製造システム１を、床面積３０ｍ^２、天井高さ約４ｍの建屋３００内に構成して純水を製造した。純水製造システム建屋の概略構成図を図３に示す。

【0035】

純水製造システム１の脱炭酸装置２３には、ブロー空気を送入するブローポンプ２０６の送気口近傍に、ブロー空気中の揮発性有機物濃度を測定するＶＯＣ計２１１を設置し、ブロー空気中の初期ＶＯＣ濃度を測定した。

【0036】

純水製造システム１：処理流量１．６ｍ^３／ｈ、
原水：厚木市市水
前処理システム：メンブレンフィルター（ＭＦ）：ファインセップ、野村マイクロ・サイエンス（株）社製、
タンクＴ１、タンクＴ２：容量２ｍ^３、

【0037】

［一次純水システム］
活性炭装置２１：クラレコール（登録商標、以下同じ。）ＧＷ−６−１２（クラレケミカル（株）社製）、１００Ｌ充填、
強酸性陽イオン交換装置２２：デュオライト（登録商標、以下同じ。）Ｃ２０（ダウケミカル社製）、６４Ｌ充填、
脱炭酸装置２３：高さ３．５ｍ、充填層高さ：２．３ｍ、
ブロー空気供給流量３２ｍ^３／ｈ、被処理水流量１．６ｍ^３／ｈ、
揮発性有機物センサー（ＶＯＣ計）２１１：
ポータブルＶＯＣ分析計 ＦＶ−２５０、(株)堀場製作所製、
ＴＯＣ計：Ｓｉｅｖｅｒｓ９００、米国ＧＥ社製、
強塩基性陰イオン交換装置２４：デュオライトＡ１１３（ダウケミカル社製）、１１０Ｌ充填、
逆浸透膜装置２５：ＳＵＬ−Ｇ２０、東レ（株）社製、
紫外線酸化装置２６：ＡＵＶ、日本フォトサイエンス（株）社製、０．３ｋＷｈ／ｍ^３、
混床式イオン交換装置２７：デュオライトＣ２５５（ダウケミカル社製）、２１Ｌ及びＮ−Ｌｉｔｅ ＡＧＰ（野村マイクロ・サイエンス（株）社製））、４３Ｌ、混合充填。
ＴＯＣ計：アナテルＡ−１０００ＸＰ、（株）ハック社製、

【0038】

［二次純水システム］
紫外線酸化装置３１：ＳＵＶ、日本フォトサイエンス（株）社製、０．３ｋＷｈ／ｍ^３、
混床式イオン交換装置（ポリッシャー）３２：ＭＢＧＰ、野村マイクロ・サイエンス（株）社製、
脱気膜装置３３：リキセル（登録商標）１８×２８外圧型分離膜Ｘ−４０、ポリポア（株）社製、
限外ろ過膜装置３４：ＯＬＴ−６０３６Ｈ、旭化成ケミカルズ（株）社製、
タンクＴ３：容量２ｍ^３、
ＴＯＣ計：アナテルＡ−１０００ＸＰ、（株）ハック社製、

【0039】

実験１では、上記した供給流量３２ｍ^３／ｈ（通常時の供給流量）でブロー空気を脱炭酸装置２３に送入して純水を製造した。このとき、純水製造システムを稼働させた状態で、図３に示される純水製造システム建屋３００内の、脱炭酸装置のブローポンプ２０６の空気取入口から直線距離Ｌが３ｍの位置でキシレン５０ｍＬをプラスチック板３０１（面積１ｍ^３）上に静かに流下して放置した。
なお、このとき、純水製造システム建屋３００はドア等を閉鎖してほぼ密閉状態とした。

【0040】

キシレンの流下開始からの経過時間とブロー空気中の初期ＶＯＣ濃度との関係を図７に、脱炭酸装置２３、混床式イオン交換装置２７、ポリッシャー３２の出水口で採取した処理水のＴＯＣ濃度との関係を図８に示す。

【0041】

なお、図８において、破線は脱炭酸装置２３、細線は混床式イオン交換装置２７、太線はポリッシャー３２の出水中のＴＯＣ濃度をそれぞれ示している。

【0042】

実験１では、空気中には２．７ｍｇ／ｍ^３以下の低濃度で難分解性の揮発性有機物が混入している（図７参照）。このとき、図８に示されるように、脱炭酸装置２３の出口水のＴＯＣ濃度は１，２００μｇＣ／Ｌ前後で、見かけ上変動していないにもかかわらず、混床式イオン交換装置２７、ポリッシャー３出口水のＴＯＣ濃度は空気中の揮発性有機物濃度の上昇に応答して上昇し、ポリッシャー３２の各出口水では一時的に１．０μｇＣ／Ｌを超えてしまうことが分かる。これは、揮発性有機物が混入した空気が脱炭酸装置２３に送入されたためである。なお、脱炭酸装置２３の出口水のＴＯＣ濃度が１，２００μｇＣ／Ｌ前後で、見かけ上変動していないことから、揮発性有機物の混入による脱炭酸処理水のＴＯＣ濃度への影響が極めてわずかであることがわかる。

【0043】

このように、本発明者らは、揮発性有機物がブロー空気中に予期せず混入した場合には、それが低濃度であっても、末端近辺での水質に悪影響を与えることを確認した。特に、難分解性の揮発性有機物である、ベンゼン、トルエン、キシレン等は、水への溶解性が低く、また、表面張力が小さいことから、配管表面に付着し易いと考えられる。そのため、一度処理水に混入すると、イオン成分やその他の有機物成分より比較的長時間配管内に滞留して末端水質に悪影響を与え続けるおそれもあると考えられる。

【0044】

また、本発明者らは、上記した知見に基づいて半導体製造工場内に設置された純水製造システム周辺の空気中ＶＯＣ濃度について調査したところ、半導体製造工程において用いられるイソプロピルアルコール、アセトン、酢酸エチル、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコール‐１−メチルエーテルアセテート）等のシンナー類などの排ガスが、例えばスクラバーから空気中に混入し、空気中の揮発性有機物濃度が高くなる場合があることをも突き止めた。
さらに、このような揮発性有機物の混入の頻度は、１年間に２〜３回程度であり、空気中のＶＯＣ濃度が急上昇したときからおおよそ２４時間以内には揮発性有機物の混入のない通常時の状態に戻ることもわかった。

【0045】

次に、本発明者らがこの実験の結果に基づいて完成した本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

【0046】

（第１の実施形態）
第１の実施形態は揮発性有機物の混入を防止した純水製造方法である。

【0047】

本実施形態に用いられる純水製造システムは、比抵抗１８．２ＭΩ・ｃｍ以上、ＴＯＣ濃度１．０μｇＣ／Ｌ以下の水質の純水を得られるよう、従来の同様の水処理装置を選択し、その規模や配置順序を決定して構成されていることが好ましい。そして、各水処理装置の出水口近傍に、例えば、比抵抗計、ＴＯＣ計等の計測機器を適宜配置して、任意の水処理装置の出口水質をモニターすることができる。

【0048】

このような純水製造システムとして、本実施形態では、図１に示されるものと同様の構成の純水製造システムを用いることが好ましい。

【0049】

本実施形態では、一次純水システムにおいて脱炭酸処理が行われるが、脱炭酸処理に際して、脱炭酸装置２３へ供給するブロー空気中の揮発性有機物量を測定して、揮発性有機物の量に応じてブロー空気の供給量を調節する。

【0050】

図２は、この脱炭酸処理に用いられる脱炭酸装置２の一例を示す概略構成図である。
この脱炭酸装置２は、ブロー空気中への揮発性有機物の混入のない通常時で、脱炭酸処理水中の溶存炭酸ガス濃度を３．０ｍｇＣ／Ｌ以下に低減できるものであることが好ましい。

【0051】

脱炭酸装置２としては、後述するような、内部に充填層の配設された脱炭酸塔を備えた装置であることが好ましい。また、脱炭酸装置２として、疎水性膜を介して気相と液相に分離され、疎水性膜を介して被処理水を気相に供給された空気と接触させることで脱炭酸を行う脱気膜装置を用いてもよい。

【0052】

脱炭酸装置２を構成する脱炭酸塔２０１内には、空隙率の大きい気液接触材が多数充填された充填層２０２が配設され、充填層２０２の下部には処理水貯溜部２０３が設けられている。被処理水は、給水管２０４に接続されたシャワーヘッドから充填層２０２に注下される。また、脱炭酸塔２０１にはブロー管２０５が接続されており、このブロー管２０５からブローポンプ２０６を介して外部の空気が送入され、脱炭酸塔２０１の上部より排出される。

【0053】

ブロー管２０５の入気口側に分枝して設けられたサンプルライン上には、送入されるブロー空気中の揮発性有機物の量を測定する揮発性有機物センサー２０９（揮発性有機物検知器）が備えられている。また、ブロー管２０５には、電磁バルブ２０７を介装した排出管２０８が分枝して接続されている。

【0054】

また、本実施形態に用いられる脱炭酸装置２は、揮発性有機物センサー２０９の出力でブロー空気供給量調節装置としてのブローポンプ２０６や電磁バルブ２０７を制御する制御装置２１０を備えている。具体的に例えば、制御装置２１０は、ブローポンプ２０６の回転数又は電磁バルブ２０７の開閉若しくは開度を制御することでブロー空気の供給量を調節するようになっている。

【0055】

なお、ブロー空気供給量調節装置として、ブロー管２０５上に電磁バルブを介装し、この電磁バルブの開閉や開度を制御装置２１０で制御して、ブロー空気の供給量を調節してもよい。

【0056】

揮発性有機物センサー２０９（揮発性有機物検知器）としては、空気中の低濃度の揮発性有機物を検出できるものであれば限定されず、触媒酸化−非分散形赤外線分析法（ＮＤＩＲ）、水素炎イオン化形分析法（ＦＩＤ）、光イオン化検出法（ＰＩＤ）等を利用した装置を用いることができる。

【0057】

揮発性有機物センサー２０９として、上記したもの以外にも、サンプルラインから採取したブロー空気中の揮発性有機物をスクラビングや溶解膜等の手段で純水に溶解させて揮発性有機物溶解水とし、この揮発性有機物溶解水のＴＯＣ濃度を測定して揮発性有機物濃度に換算するように構成した装置を用いてよい。この方法によれば、サンプルラインを介して揮発性有機物濃度をオンライン測定することができるだけでなく、応答性のよいＴＯＣ計を用いることで測定時間を短縮し、その結果、測定頻度を上げることができる。

【0058】

純水製造システム１では、揮発性有機物センサー２０９の検出値に基づいて、被処理水の供給流量に対するブロー空気の供給流量を調節する。

【0059】

ここで、脱炭酸装置２３では、被処理水の供給流量に対するブロー空気の供給流量が多いほど被処理水から脱気される炭酸ガスの量も多くなることが知られている。一方で、ブロー空気中に揮発性有機物が混入した場合には、ブロー空気の供給流量が多ければ、揮発性有機物が脱炭酸処理水に混入する量も多くなり、末端水質への影響も大きくなる。このとき、ブロー空気の供給流量を少なくすると、脱炭酸能は落ちるが、脱炭酸処理水と接触する揮発性有機物量が少なくなり揮発性有機物が脱炭酸処理水へ移行しにくくなる。したがって、本実施形態では、ブロー空気中の揮発性有機物の濃度が０．０１〜０．５ｍｇ／ｍ^３の範囲の所定の値を超えたときに、被処理水の供給流量Ｌ（ｍ^３／ｈ）に対するブロー空気の供給流量Ｇ（Ｎｍ^３／ｈ）の比（Ｇ／Ｌ、以下同じ。）を好ましくは０〜１０（通常時の供給流量の約５０％以下）、特に好ましくは０〜５（通常時の供給流量の約２５％以下）とすることで、ブロー空気中の揮発性有機物の脱炭酸処理水への混入を防止することができる。

【0060】

そして、ブロー空気中の揮発性有機物の濃度がピーク値から減少して前記した所定の値以下となったときに、ブロー空気の供給流量を通常時の量（Ｇ／Ｌ＝１５〜２５）とする。
この所定の値が０．０１ｍｇ／ｍ^３未満であると、脱炭酸処理水質の悪化の影響が大きくなり強塩基性陰イオン交換装置２４の再生頻度が多くなりすぎ、０．５ｍｇ／ｍ^３を超えると、混入した揮発性有機物による末端水質の悪化につながり、それぞれ安定した水質の純水を得難くなる。

【0061】

ブロー空気の供給流量は、揮発性有機物センサー２０９の出力を制御装置２１０に入力し、ブローポンプ２０６の回転数や電磁バルブ２０７の開閉若しくは開度を制御することで、調節することができる。
例えば、図２では、揮発性有機物センサー２０９の出力を制御装置２１０に入力し、電磁バルブの開閉を制御して、ブロー空気の一部を、分枝管２０８を介して排出することで、ブロー空気の供給流量を調節するようになっている。

【0062】

さらに、本実施形態に用いられる純水製造システムにおいて、脱炭酸装置２３の後段には、強塩基性陰イオン交換樹脂が充填された強塩基性陰イオン交換装置２４を備えており、脱炭酸処理水を強塩基性陰イオン交換装置２４に通水して陰イオン交換処理水を得ることができるようになっている。強塩基性陰イオン交換樹脂としては、交換容量が好ましくは０．８〜１．４ｍｅｑ／ｍＬ、より好ましくは１．０〜１．３ｍｅｑ／ｍＬのものなどを用いることができる。また、イオン交換樹脂の加水分解が少なく有機系陽イオン成分の超純水への溶出が少ないため、官能基として第４級アンモニウム基を有するスチレン系樹脂などが好ましく用いられる。

【0063】

なお、本実施形態において、強塩基性陰イオン交換装置２４に代えて、交換容量が０．８〜１．４ｍｅｑ／ｍＬ、より好ましくは１．０〜１．３ｍｅｑ／ｍＬの弱塩基性陰イオン交換樹脂を備えた弱塩基性陰イオン交換装置や、上記した弱塩基性陰イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂を上下２段に配置した複床式イオン交換装置等を用いてもよい。

【0064】

このような強塩基性陰イオン交換装置２４等は、通常時には、原水中の陰イオン成分の濃度に応じてあらかじめ再生サイクルが決定され、決定された再生サイクルで再生処理を行うことが一般的である。

【0065】

本実施形態において、ブロー空気中の揮発性有機物量が多くなったときには、上記したように被処理水流量に対するブロー空気の供給流量を調節するので、その間だけ脱炭酸処理水中の炭酸ガス濃度が上昇する。この炭酸ガス濃度は、原水水質にもよるが、例えば１２．０ｍｇＣ／Ｌ以上となることがある。そのため、強塩基性陰イオン交換装置２４への負荷が通常時よりやや大きくなって、強塩基性陰イオン交換樹脂の破過が通常より早期に起こると考えられる。

【0066】

そのため、本実施形態では、強塩基性陰イオン交換樹脂の破過に起因する処理水質の悪化を抑制するために、ブロー空気中の揮発性有機物の濃度が０．０１〜０．５ｍｇ／ｍ^３の範囲の所定の値を超えたときには強塩基性陰イオン交換装置２４の再生サイクルは通常時より短縮することが好ましい。

【0067】

また、強塩基性陰イオン交換装置２４の出口水（陰イオン交換処理水）の比抵抗を測定して、比抵抗値で評価される水質が悪化したときに停止してその再生処理を行うことができる。

【0068】

強塩基性陰イオン交換装置２４は、陰イオン交換処理水の比抵抗値で好ましくは５．０ＭΩ・ｃｍより水質が悪化したとき、より好ましくは、１．０〜５．０ＭΩ・ｃｍに水質が悪化したとき、さらに好ましくは、３．０〜５．０ＭΩ・ｃｍに水質が悪化したときに停止することができる。比抵抗値で１．０ＭΩ・ｃｍ未満の水質で強塩基性陰イオン交換装置２４を停止した場合には、強塩基性陰イオン交換樹脂の破過によって陰イオン交換処理水の水質が悪化するおそれがあるが、１．０ＭΩ・ｃｍ以上で停止することで、陰イオン交換処理水質の悪化を抑制することができる。

【0069】

なお、強塩基性陰イオン交換装置２４を複数台並列に接続し、揮発性有機物センサーの検出値が所定の値を超えたときに、この並列接続された強塩基性陰イオン交換装置２４の複数台のうち少なくとも１台を残して同時に稼働させて、再生処理工程を通常時と同様のサイクルとする方法もある。

【0070】

脱炭酸装置２での被処理水の流量は、処理流量や各水処理装置、配管設備の大きさ等に応じて変更することができ、０．５〜６００ｍ^３／ｈであることが好ましく、０．５〜４．０ｍ^３／ｈであることがより好ましく、１．０〜２．０ｍ^３／ｈであることがさらに好ましい。流量が小さすぎると脱炭酸が十分でないためにＴＯＣの低減が十分に行えず、一方、流量が大きすぎると、脱炭酸装置２３内での被処理水中の炭酸ガス濃度の不均一化が起こり、それぞれ処理水中のＴＯＣの低減が十分に行えないおそれがある。

【0071】

このとき、強塩基性陰イオン交換装置２４での通水時の空間速度ＳＶは、５〜６０ｈ^−１であることが好ましく、１０〜４０ｈ^−１であることがより好ましい。これにより、ブロー空気の供給流量を調節した際にも、脱炭酸処理水中の陰イオン成分をほとんど除去することができる。

【0072】

本実施形態に用いられる純水製造システムは、強塩基性陰イオン交換装置２４の後段に、逆浸透膜装置２５を備えており、陰イオン交換処理水を逆浸透膜装置２５に通水することで逆浸透膜処理水を得ることが好ましい。

【0073】

さらに、逆浸透膜装置２５の後段に、１８０〜１９０ｎｍの波長を含む紫外線を照射する低圧紫外線ランプを備えた紫外線酸化装置２６と、混床式イオン交換装置２７とをこの順に備え、逆浸透膜処理水をこれらに順に通水して紫外線酸化処理水、イオン交換処理水を順に得ることが好ましい。

【0074】

混床式イオン交換装置２７としては、交換容量が好ましくは１．８〜２．５ｍｅｑ／ｍＬ、より好ましくは１．９〜２．２ｍｅｑ／ｍＬの強酸性陽イオン交換樹脂及び交換容量が好ましくは０．８〜１．４ｍｅｑ／ｍＬ、より好ましくは１．０〜１．３ｍｅｑ／ｍＬの強塩基性陰イオン交換樹脂を混合して充填した混床式イオン交換装置が好適に用いられる。

【0075】

混床式イオン交換装置２７における強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂の混合比は、強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂の交換容量で示される比でおおむね１：１となるようにすることが好ましい。

【0076】

さらに、本実施形態では、ブロー空気中の揮発性有機物の濃度が０．０１〜０．５ｍｇ／ｍ^３の範囲の所定の値を超えたときには、混床式イオン交換装置２７の再生サイクルを通常時より短縮することが好ましい。

【0077】

また、混床式イオン交換装置２７の出水口近傍に比抵抗計（比抵抗測定器）を配置して、比抵抗値で評価されるイオン交換処理水の水質が悪化したときに停止してその再生処理を行うことが好ましい。

【0078】

混床式イオン交換装置２７は、比抵抗で好ましくは１７．０ＭΩ・ｃｍ未満より水質が悪化したとき、より好ましくは１７．５ＭΩ・ｃｍ未満より水質が悪化したときに停止してその再生処理を行うことができる。比抵抗値で１７．０ＭΩ・ｃｍ未満の水質で混床式イオン交換装置２７を停止した場合には、混床式イオン交換樹脂の破過によってイオン交換処理水の水質が悪化するおそれがあるが、１７．０ＭΩ・ｃｍ以上で停止することで、イオン交換処理水質の悪化を抑制することができる。

【0079】

また、強塩基性陰イオン交換装置２４と同様、複数台の混床式イオン交換装置２７を並列に接続して、ブロー空気中の揮発性有機物の濃度が所定の値を超えたときには少なくとも１台を停止して、それ以外の複数台を同時に稼働させてもよい。

【0080】

これにより、脱炭酸装置２でのブロー空気の供給流量を調節したことで一時的に脱炭酸処理水の水質が悪化しても、得られる純水の水質を高水質で安定に維持することができる。

【0081】

揮発性有機物は、逆浸透膜装置２５での除去率が低いが、本実施形態では、揮発性有機物の混入を脱炭酸装置２３において防止しているので、紫外線酸化装置２６での紫外線照射量を必要最低限とすることができる。すなわち、揮発性有機物の混入を加味して紫外線の照射量を決定した場合と比べて、紫外線照量（ｋＷ・ｈ/ｍ^３）でおおよそ１０〜７０％削減できるから、紫外線の過剰照射による過酸化水素の発生を抑制することができ、その結果、高水質の純水を安定に製造することができる。さらに、紫外線酸化装置は純水装置システムの中でも高価な水処理装置の１つであるが、紫外線照射量を削減することで、この紫外線酸化装置の設置台数を削減できるため、純水製造コストを削減することができる。

【0082】

また、一次純水システムの逆浸透膜装置２５を、逆浸透膜装置を２段とした２段逆浸透膜装置とすれば、有機物の除去率を向上させて二次純水システム３０の負荷を軽減することもできる。

【0083】

また、逆浸透膜装置２５に供給される被処理水を、例えば、水酸化ナトリウムを添加して、ｐＨを７以上のアルカリ性とすることもできる。この場合、逆浸透膜装置２５でのホウ素、シリカ等の除去率を向上させてより高水質の純水を製造することができる。逆浸透膜装置２５に供給される被処理水のｐＨは、９．０以上とすることが好ましく、１０以上とすることがより好ましい。

【0084】

また、本実施形態の変形例として、塩基性陰イオン交換装置２４を設置せずに一次純水システムを構成して純水を製造することもできる。この場合には、脱炭酸装置２３のブロー空気量を調整した間の脱炭酸処理水中の炭酸ガス濃度が第１の実施形態と比べて大きくなるため、混床式イオン交換装置２７の再生サイクルを通常時に比べてより短くすることが好ましい。さらに、この変形例の場合には、高水質の純水を製造するために、逆浸透膜装置２５に供給される被処理水を上述したようにアルカリ性とすることが好ましい。

【0085】

本実施形態に用いられる純水製造システムにおいて、二次純水システムは、一次純水をさらに高純度とするためのシステムであり、紫外線酸化装置３１と非再生式の混床式イオン交換装置（ポリッシャー）３２とをこの順に備えることが好ましい。この場合、一次純水中に微量残存する有機物を分解、吸着除去して高純度の純水を製造することができる。

【0086】

このように、二次純水システムにおいても紫外線酸化装置３１及び混床式イオン交換装置３２にこの順に通水することで、一次純水中に微量残存する有機物をも効率的に分解し、高水質の純水を製造することができる。

【0087】

さらに、紫外線酸化装置３１として、１８０〜１９０ｎｍの波長を含む紫外線を照射する低圧紫外線ランプを備えた紫外線酸化装置を用いれば、有機物をより効率的に分解することができる。

【0088】

このように、本実施形態では、脱炭酸装置２において、難分解性の揮発性有機物の脱炭酸処理水への混入が抑制されるから、二次純水システム３０の負荷を低減することができる。例えば紫外線酸化装置３１での分解効率を向上させることができるし、ポリッシャー３２の寿命を延長することもできる。また、難分解性の揮発性有機物の脱炭酸処理水への混入が抑制されるので、例えば、ＴＯＣ濃度が１．０μｇＣ／Ｌ以下の高水質の純水を安定に製造することができる。

【0089】

また、本実施形態によれば、逆浸透膜装置や紫外線酸化装置で十分に除去することができない難分解性の揮発性有機物の脱炭酸処理水への混入を防ぐことができる。そのため、難分解性の揮発性有機物に起因する処理水のＴＯＣ濃度の上昇を防止することができる。

【0090】

さらに、既存の純水製造システムの装置構成をほとんど変更することがなく、運転管理も簡便であるため、効率よく高純度の純水を製造することが可能である。

【0091】

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態において、純水製造システム１の混床式イオン交換装置２７の出口水のＴＯＣ濃度をモニターして、このＴＯＣ濃度に基づいて一次純水を系外に排出する、又は前処理タンクＴ１に循環させるものである。その他については第１の実施形態と同様であるため詳細な説明を省略する。

【0092】

ところで、ＴＯＣ濃度を測定する一般的なＴＯＣ計は、第１の実施形態で用いられる揮発性有機物検知器に比べて例えば短時間で測定できるなど、応答性のよいことが知られている。
本実施形態は、比較的簡易な揮発性有機物検知器を用いた場合であっても、揮発性有機物の混入を防止しつつ脱炭酸処理することができる。

【0093】

例えば、測定時間が３０分の揮発性有機物検出器を用い、第１の実施形態と同様に揮発性有機物検出器の検出値に基づいてブロー空気の供給流量を調節する場合には、揮発性有機物の検出にかかる３０分間は、揮発性有機物の混入した脱炭酸処理水が下流に送られるおそれが残る。ここで、混床式イオン交換装置２７の処理水の水質を、例えば測定時間が１０分のＴＯＣ計で測定して所定の水質以下の脱炭酸処理水が二次純水システムへ流入しないようにすることで、末端における水質をより安定に高水質で維持することができる。

【0094】

第１の実施形態では、図５に示されるように混床式イオン交換装置２７の出口水は、揮発性有機物の混入のない通常時の状態で、ＴＯＣ濃度が２．０μｇＣ／Ｌ付近で定常状態（通常時約６０分平均）となっている。

【0095】

本実施形態では、好ましくはＴＯＣ濃度が定常状態から＋０．１〜＋１．２μｇＣ／Ｌの範囲、より好ましくは＋０．１〜＋０．５μｇＣ／Ｌを超える範囲に第１の閾値を決定し、混床式イオン交換装置２７の出口水中のＴＯＣ濃度が第１の閾値を超えた時に、一次純水を系外に排出し、又は前処理タンクＴ１に循環させる。

【0096】

第１の閾値を小さくすれば純水製造システムの末端付近におけるＴＯＣ濃度を低濃度で安定に維持できるが、小さすぎると排出又は循環される一次純水の量が多くなりコスト増を招くおそれがある。また第１の閾値が大きすぎると得られる純水水質が悪化するおそれがある。

【0097】

第１の閾値は、測定されるＴＯＣ濃度が定常状態＋０．５μｇＣ／Ｌとすることが特に好ましい。

【0098】

このとき、第１の実施形態と同様、ＴＯＣ計の出力を制御装置に入力することで、循環ライン１０２やリターンライン１０３に介設された三方弁を切り替えて、一次純水の流路を切り替えることができる。

【0099】

なお、ＴＯＣ濃度の測定場所は特に限定されず、純水製造システム１のタンクＴ２の直後からタンクＴ３の直前までの任意の場所であってよい。ＴＯＣ濃度の測定場所は、ＴＯＣ濃度の変化をモニターし易いため、逆浸透膜装置２５の直後又は混床式イオン交換装置２７の直後であることが特に好ましい。

【0100】

また、ＴＯＣ濃度測定器は特に限定されず、例えば応答性に優れる導電率式のＴＯＣ計が好ましく使用される。

【0101】

このように、本実施形態では、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、既存の装置構成をほとんど変えることなく難分解性の揮発性有機物の脱炭酸処理水への混入を防止することができるので、例えば、ＴＯＣ濃度が１．０μｇＣ／Ｌ以下の高水質の純水を安定に製造することができる。

【実施例】

【0102】

（実施例１）
実験１で用いた装置において、脱炭酸装置２３を図２に示される脱炭酸装置２とし、ＶＯＣ計２１１の検出値が０．５ｍｇ／ｍ^３を超えたときに脱炭酸塔２０１へのブロー空気の送入を停止し（Ｇ／Ｌ＝０）、検出値がピーク値から減少して０．５ｍｇ／ｍ^３以下となったときに通常時と同じ３２ｍ^３／ｈ（Ｇ／Ｌ＝２０）で送入した以外は実験１と同じ装置、同じ条件で純水を製造した。

【0103】

実施例１では、純水製造システム１から供給される純水の比抵抗が１８．２ＭΩ・ｃｍ以上、ＴＯＣ濃度が１．０μｇＣ／Ｌ以下の基準値で安定している状態で、実験１と同様にキシレンをプラスチック板に流下して放置した。

【0104】

キシレン流下開始からの経過時間と、ＶＯＣ計２１１で測定されるブロー空気中の初期ＶＯＣ濃度との関係を図４に、脱炭酸装置２３、混床式イオン交換装置２７、ポリッシャー３２の出口水のＴＯＣ濃度との関係を図５に示す。図５において、破線は脱炭酸装置２３、細線は混床式イオン交換装置２７、太線はポリッシャー３２の出水中のＴＯＣ濃度を示している。後述する図６、図９も同様である。

【0105】

また、ブロー空気を停止していた間の脱炭酸装置２３の出口水中の炭酸ガス濃度は、最大で１２．１ｍｇＣ／Ｌとなった。

【0106】

図４、５に示されるように、実施例１ではブロー空気中に２．７ｍｇ／ｍ^３以下で揮発性有機物が混入しているが、混床式イオン交換装置２７、ポリッシャー３２の各出口水のＴＯＣ濃度がそれぞれ安定に推移している。特に、ポリッシャー３２の出口水のＴＯＣ濃度は安定して１．０μｇＣ／Ｌ以下を維持している。

【0107】

（実施例２）
実施例１において、ＶＯＣ計２１１の検出値が０．５ｍｇ／ｍ^３を超えたときに脱炭酸塔２０１へのブロー空気の供給流量が８．０ｍ^３／ｈ（Ｇ／Ｌ＝５）となるように、ブロー空気の一部を、排出管２０８を介して系外に排出した以外は実施例１と同じ装置、同じ条件で純水を製造した。

【0108】

キシレンの流下開始からのＶＯＣ計２１１で測定される初期ＶＯＣ濃度の変化は図４とほぼ同様であり、初期ＶＯＣ濃度のピーク値は２．５ｍｇ／ｍ^３であった。

【0109】

キシレン流下開始からの経過時間と、脱炭酸装置２３、混床式イオン交換装置２７、ポリッシャー３２の出口水のＴＯＣ濃度との関係を図６に示す。
また、ブロー空気供給流量を上記した値とした間の脱炭酸装置２３の出口水中の炭酸ガス濃度は、最大で３．１ｍｇＣ／Ｌとなった。

【0110】

実施例２ではブロー空気中に２．５ｍｇ／ｍ^３以下で揮発性有機物が混入したが、図６に示されるように、混床式イオン交換装置２７、ポリッシャー３２の各出口水のＴＯＣ濃度がそれぞれ安定に推移している。特に、ポリッシャー３２の出口水のＴＯＣ濃度は安定して１．０μｇＣ／Ｌ以下を維持している。

【0111】

（例３−１〜３−１０）
実施例１において、混床式イオン交換装置２７の出口水のＴＯＣ濃度を測定して、このＴＯＣ濃度の上昇値があらかじめ決定した閾値を超えたときに混床式イオン交換装置２７の直後に分枝して設けたブローライン（図示せず）から一次純水を系外に排出するようにした。その他は実施例１と同じ装置、同じ条件で純水を製造し、キシレンの流下開始から２５０分間のポリッシャー３２の出口水のＴＯＣ濃度をモニターした。

【0112】

キシレンの流下開始からのＶＯＣ計２１１で測定される初期ＶＯＣ濃度の変化はそれぞれ図４とほぼ同様であり、初期ＶＯＣ濃度のピーク値は２．３〜２．７ｍｇ／ｍ^３の値であった。
また、ブロー空気を停止していた間の脱炭酸装置２３の出口水中の炭酸ガス濃度は、いずれも最大で１２．０ｍｇＣ／Ｌとなった。

【0113】

閾値は表１のように混床式イオン交換装置２７の出口水ＴＯＣ濃度の定常状態（約６０分平均）から０．１〜１．４μｇＣ／Ｌを超えた値の間で変更した。それぞれの場合のポリッシャー３２の出口水のＴＯＣ濃度を表１に示す。

【0114】

なお、表１において例（３−１）〜（３−９）は実施例であり、例（３−１０）は比較例である。

【0115】

【表1】

【0116】

表１において、閾値を混床式イオン交換装置２７の出口水ＴＯＣ濃度の定常状態から＋０．５μｇＣ／Ｌ（Δ０．５μｇＣ／Ｌ）以下として一次純水を系外に排出した例（３−１）〜（３−５）では、ポリッシャー３２の出口水のＴＯＣ濃度は０．４３μｇＣ／Ｌ以下を維持している。これは、揮発性有機物の混入がない場合に実施形態の純水製造システム１で製造される純水と同等の水質が安定して得られていることを示す。一方、閾値を１．４μｇＣ／Ｌ以上とした例（３−１０）では、ポリッシャーの出口水が、一般的に要求される水質であるＴＯＣ濃度１．０μｇＣ／Ｌを超えてしまう場合があることが分かる。

【0117】

（例４−１〜４−１０）
実施例１において、ＶＯＣ計２１１の検出が、表２に示されるそれぞれの値を超えたときに、ブロー空気を停止し（Ｇ／Ｌ＝０）、検出値がピーク値から減少してそれぞれの値以下となったときに通常時と同じ３２ｍ^３／ｈ（Ｇ／Ｌ＝２０）で送入した以外は実験１と同じ装置、同じ条件で純水を製造した。

【0118】

キシレン流下開始からのＶＯＣ計２１１で測定される初期ＶＯＣ濃度の変化はそれぞれ図４とほぼ同様であり、初期ＶＯＣ濃度のピーク値は２．３〜２．７ｍｇ／ｍ^３の値であった。
このときの、ポリッシャー３２出口水のＴＯＣ濃度の最大値を表２に示す。
なお、例（４−１）〜（４−９）は実施例であり、例（４−１０）は比較例である。

【0119】

【表2】

【0120】

また、ブロー空気を停止していた間の脱炭酸処理水中の炭酸ガス濃度は、いずれも最大で１２．１ｍｇＣ／Ｌとなった。

【0121】

表２に示されるように、例（４−１）〜（４−５）では、ポリッシャー３２の処理水のＴＯＣ濃度は０．４３μｇＣ／Ｌ以下を維持している。これは、揮発性有機物の混入がない場合に実施形態の純水製造システム１で製造される純水と同等の水質が安定して得られていることを示す。例（４−１０）では、ポリッシャーの出口水が、一般的に要求される水質であるＴＯＣ濃度１．０μｇＣ／Ｌを超えてしまう場合があることが分かる。

【0122】

（比較例１）
実施例１において、ＶＯＣ計２１１の検出値が０．５ｍｇ／ｍ^３を超えたときにブロー空気の供給流量が２０．８ｍ^３／Ｌ（Ｇ／Ｌ＝１３）となるように、ブロー空気の一部を、排出管２０８を介して排出した以外は実施例１と同じ装置、同じ条件で純水を製造した。

【0123】

キシレンの流下開始からのＶＯＣ計２１１で測定される初期ＶＯＣ濃度の変化は図４とほぼ同様であり、初期ＶＯＣ濃度のピーク値は２．３ｍｇ／ｍ^３であった。

【0124】

キシレン流下開始からの経過時間と、脱炭酸装置２３、混床式イオン交換装置２７、ポリッシャー３２の出口水のＴＯＣ濃度との関係を図９に示す。
また、ブロー空気供給流量を上記した量とした間の脱炭酸装置２３の出口水中の炭酸ガス濃度は、最大で２．８ｍｇＣ／Ｌとなった。

【0125】

図９より、比較例１では実験１と同様、混床式イオン交換装置２７、ポリッシャー３出口水のＴＯＣ濃度が一時的に上昇し、ポリッシャー３２の各出口水では１．０μｇＣ／Ｌを超えてしまう場合があることが分かる。

【0126】

また、実施例１、例３、例４、比較例１、実験１におけるＧ／Ｌの値と脱炭酸装置出口水中の炭酸ガス濃度を表３に示す。

【0127】

【表3】

表３より、ブロー空気の供給流量を調節した場合には、脱炭酸装置２３の出口水中の炭酸ガス濃度は通常時より若干上昇する。そのため、強塩基性陰イオン交換装置２４への負荷が高くなるが、表３に示されるように炭酸ガス濃度が上昇した場合であっても、強塩基性陰イオン交換装置２４の再生サイクルを通常時に比べて短くすることで、末端での純水のＴＯＣ濃度を１．０μｇＣ／Ｌ以下で安定に維持することができる。

【0128】

以上より、実施形態の純水製造システムによれば、既存の装置構成をほとんど変えることなく、予期せぬ揮発性有機物の混入を防止できることが分かる。そのため、難分解性の揮発性有機物に起因する処理水のＴＯＣ濃度の上昇を防止することができる。

【符号の説明】

【0129】

１…純水製造システム、１０…前処理システム、２０…一次純水システム、３０…二次純水システム、２１…活性炭装置、２２…強酸性陽イオン交換装置、２３…脱炭酸装置、２４…強塩基性陰イオン交換装置、２５…逆浸透膜装置、２６…紫外線酸化装置、２７…混床式イオン交換装置、３１…紫外線酸化装置、３２…ポリッシャー、３３…脱気膜装置、３４…限外ろ過膜装置、１０１…処理ライン、１０２…循環ライン、１０３…リターンライン、２０１…脱炭酸塔、２０２…充填層、２０３…処理水貯留部、２０４…給水管、２０５…ブロー管、２０６…ブローポンプ、２０７…電磁バルブ、２０８…排出管、２０９，２１１…揮発性有機物検知器、２１０…制御装置、Ｐ…ポンプ、Ｔ１…前処理タンク、Ｔ２…タンク，Ｔ３…一次純水タンク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】