(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024063499
(43)【公開日】2024-05-13
(54)【発明の名称】純水製造方法、純水製造装置及び超純水製造システム
(51)【国際特許分類】
C02F 1/44 20230101AFI20240502BHJP
B01D 61/00 20060101ALI20240502BHJP
B01D 61/02 20060101ALI20240502BHJP
B01D 61/44 20060101ALI20240502BHJP
B01D 61/58 20060101ALI20240502BHJP
B01D 69/02 20060101ALI20240502BHJP
B01D 71/56 20060101ALI20240502BHJP
C02F 1/32 20230101ALI20240502BHJP
C02F 1/42 20230101ALI20240502BHJP
B01D 19/00 20060101ALI20240502BHJP
C02F 1/469 20230101ALI20240502BHJP
B01D 61/12 20060101ALI20240502BHJP
B01D 61/14 20060101ALI20240502BHJP
【ＦＩ】
C02F1/44 H
B01D61/00
B01D61/02 500
B01D61/44 520
B01D61/58
B01D69/02
B01D71/56
C02F1/44 A
C02F1/44 D
C02F1/44 J
C02F1/32
C02F1/42 A
B01D19/00 H
C02F1/469
B01D61/12
B01D61/14
【審査請求】有
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022171509
(22)【出願日】2022-10-26
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2024-04-02
(71)【出願人】
【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】100176072
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 功
(72)【発明者】
【氏名】野口 幸男
(72)【発明者】
【氏名】山田 賢吾
【テーマコード（参考）】
4D006
4D011
4D025
4D037
4D061
【Ｆターム（参考）】
4D006GA03
4D006GA06
4D006GA07
4D006GA17
4D006GA32
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4D061FA13
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4D061FA20
4D061GC14
(57)【要約】
【課題】前段側で３段の逆浸透膜装置の処理負荷を軽減することで、薬剤使用量を低減することができ、効率よくホウ素濃度の除去された純水を製造することのできる純水製造方法及び純水製造装置の提供。
【解決手段】原水を、少なくとも３段の超低圧型の逆浸透膜装置で処理して原水中のホウ素を除去する純水製造方法であって、逆浸透膜は、いずれも、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜であり、原水が、炭酸を１～１００ｍｇ／Ｌ、ホウ素を１５０μｇ／Ｌ以下含有し、原水を第１段目の逆浸透膜装置で処理する工程と、アルカリ性の被処理水を得る工程と、アルカリ性の被処理水を第２段目の逆浸透膜装置で処理する工程と、その透過水を第３段目の逆浸透膜装置で処理して、ホウ素濃度が３～２０μｇ／Ｌ、導電率が、０．３～４０μＳ／ｃｍの純水を得る工程と、を有する。
【選択図】図４
【解決手段】原水を、少なくとも３段の超低圧型の逆浸透膜装置で処理して原水中のホウ素を除去する純水製造方法であって、逆浸透膜は、いずれも、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜であり、原水が、炭酸を１～１００ｍｇ／Ｌ、ホウ素を１５０μｇ／Ｌ以下含有し、原水を第１段目の逆浸透膜装置で処理する工程と、アルカリ性の被処理水を得る工程と、アルカリ性の被処理水を第２段目の逆浸透膜装置で処理する工程と、その透過水を第３段目の逆浸透膜装置で処理して、ホウ素濃度が３～２０μｇ／Ｌ、導電率が、０．３～４０μＳ／ｃｍの純水を得る工程と、を有する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
原水を、少なくとも３段の超低圧型の逆浸透膜装置で処理して原水中のホウ素を除去する純水製造方法であって、
前記３段の逆浸透膜装置に備えられる逆浸透膜は、いずれも、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜であり、
前記原水が、炭酸を１ｍｇ／Ｌ以上１００ｍｇ／Ｌ以下、ホウ素を１５０μｇ／Ｌ以下含有し、
前記原水を第１段目の逆浸透膜装置で処理して第１の透過水を得る工程と、
前記第１の透過水をアルカリ性に調整してアルカリ性の被処理水を得る工程と、
前記アルカリ性の被処理水を第２段目の逆浸透膜装置で処理して第２の透過水を得る工程と、
前記第２の透過水を第３段目の逆浸透膜装置で処理して、ホウ素濃度が３μｇ／Ｌ以上２０μｇ／Ｌ以下、導電率が、０．３μＳ／ｃｍ以上４０μＳ／ｃｍ以下の純水を得る工程と、
を有することを特徴とする、純水製造方法。
前記３段の逆浸透膜装置に備えられる逆浸透膜は、いずれも、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜であり、
前記原水が、炭酸を１ｍｇ／Ｌ以上１００ｍｇ／Ｌ以下、ホウ素を１５０μｇ／Ｌ以下含有し、
前記原水を第１段目の逆浸透膜装置で処理して第１の透過水を得る工程と、
前記第１の透過水をアルカリ性に調整してアルカリ性の被処理水を得る工程と、
前記アルカリ性の被処理水を第２段目の逆浸透膜装置で処理して第２の透過水を得る工程と、
前記第２の透過水を第３段目の逆浸透膜装置で処理して、ホウ素濃度が３μｇ／Ｌ以上２０μｇ／Ｌ以下、導電率が、０．３μＳ／ｃｍ以上４０μＳ／ｃｍ以下の純水を得る工程と、
を有することを特徴とする、純水製造方法。
【請求項2】
前記アルカリ性の被処理水のｐＨは、９．０以上１０．０以下である、請求項１に記載の純水製造方法。
【請求項3】
さらに、前記第２の透過水に酸を添加して第２の被処理水を得る工程を有し、前記第２の被処理水を第３段目の逆浸透膜装置で処理する請求項１又は２に記載の純水製造方法。
【請求項4】
前記原水が塩素を含有し、
前記第２の被処理水を得る工程において、第２の透過水に、スルファミン酸が添加され、
前記第３段目の逆浸透膜装置の濃縮水が、原水に混合されて前記第１の逆浸透膜装置で処理される、請求項３に記載の純水製造方法。
前記第２の被処理水を得る工程において、第２の透過水に、スルファミン酸が添加され、
前記第３段目の逆浸透膜装置の濃縮水が、原水に混合されて前記第１の逆浸透膜装置で処理される、請求項３に記載の純水製造方法。
【請求項5】
前記第２の被処理水のｐＨは、５．５以上７．５以下である、請求項３に記載の純水製造方法。
【請求項6】
前記第３段目の逆浸透膜装置の透過水として得られた前記純水をさらに、電気式脱イオン装置で処理する、請求項１又は２に記載の純水製造方法。
【請求項7】
直列に接続された第１の逆浸透膜装置、第２の逆浸透膜装置及び第３の逆浸透膜装置を有し、ホウ素を除去するための純水製造装置であって、
前記第１の逆浸透膜装置、第２の逆浸透膜装置及び第３の逆浸透膜装置は超低圧型の逆浸透膜装置であり、
前記第１の逆浸透膜装置、第２の逆浸透膜装置及び第３の逆浸透膜装置に備えられる逆浸透膜は、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜であり、
炭酸を１ｍｇ／Ｌ以上１００ｍｇ／Ｌ以下、ホウ素を１５０μｇ／Ｌ以下含有する原水を第１の逆浸透膜装置に供給する原水供給機構と、
前記第１の逆浸透膜装置の透過水を前記第２の逆浸透膜装置に送る第１の供給管と、
前記第１の供給管の経路に設けられ、前記第１の供給管内を通流する被処理水をアルカリ性に調整するアルカリ調整機構と、
前記第２の逆浸透膜装置の透過水を前記第３の逆浸透膜装置に送る第２の供給管と、を有し、前記第３の逆浸透膜装置の透過水として、ホウ素濃度が３μｇ／Ｌ以上２０μｇ／Ｌ以下、導電率が０．３μＳ／ｃｍ以上４０μＳ／ｃｍ以下の純水を得ることを特徴とする、純水製造装置。
前記第１の逆浸透膜装置、第２の逆浸透膜装置及び第３の逆浸透膜装置は超低圧型の逆浸透膜装置であり、
前記第１の逆浸透膜装置、第２の逆浸透膜装置及び第３の逆浸透膜装置に備えられる逆浸透膜は、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜であり、
炭酸を１ｍｇ／Ｌ以上１００ｍｇ／Ｌ以下、ホウ素を１５０μｇ／Ｌ以下含有する原水を第１の逆浸透膜装置に供給する原水供給機構と、
前記第１の逆浸透膜装置の透過水を前記第２の逆浸透膜装置に送る第１の供給管と、
前記第１の供給管の経路に設けられ、前記第１の供給管内を通流する被処理水をアルカリ性に調整するアルカリ調整機構と、
前記第２の逆浸透膜装置の透過水を前記第３の逆浸透膜装置に送る第２の供給管と、を有し、前記第３の逆浸透膜装置の透過水として、ホウ素濃度が３μｇ／Ｌ以上２０μｇ／Ｌ以下、導電率が０．３μＳ／ｃｍ以上４０μＳ／ｃｍ以下の純水を得ることを特徴とする、純水製造装置。
【請求項8】
前記第３の逆浸透膜装置の後段に電気式脱イオン装置を有する、請求項７に記載の純水製造装置。
【請求項9】
一次純水装置と二次純水装置をこの順に備える超純水製造システムであって、
前記一次純水装置は、請求項７又は８に記載の純水製造装置と、前記純水製造装置の後段に配置される電気式脱イオン装置とを備え、
前記二次純水装置は、紫外線酸化装置、非再生式ポリッシャー、膜脱気装置及び限外ろ過装置をこの順に備え、
ホウ素濃度が０．１μｇ／Ｌ以下の超純水を製造する、
超純水製造システム。
前記一次純水装置は、請求項７又は８に記載の純水製造装置と、前記純水製造装置の後段に配置される電気式脱イオン装置とを備え、
前記二次純水装置は、紫外線酸化装置、非再生式ポリッシャー、膜脱気装置及び限外ろ過装置をこの順に備え、
ホウ素濃度が０．１μｇ／Ｌ以下の超純水を製造する、
超純水製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、原水中に含まれるホウ素を除去して、ホウ素濃度を著しく低減することのできる、純水製造方法及び純水製造装置、並びにこれらを用いて高水質の超純水を得ることのできる超純水製造システムに関する。
【0002】
ホウ素を含有する原水を処理して純水を製造する方法として、原水にアルカリを添加してｐＨを９．２以上に調整したのち、逆浸透膜処理を行う純水製造方法が知られている。この方法では、後段に薬品再生を行わない非再生型イオン交換装置が配置されており、この非再生型イオン交換装置の負荷を低減するために、ホウ素の除去された透過水に酸を添加し、さらに、正電荷逆浸透膜装置という特殊な逆浸透膜を用いて逆浸透膜処理することで、処理水の比抵抗を例えば、５．０ＭΩ・ｃｍまで高めることも行われている。また、アルカリ性の被処理水を処理する逆浸透膜装置では、硬度によるスケール閉塞が進行しやいため、逆浸透膜装置の前段に、硬度除去機構や、脱炭酸機能の高い脱気装置を設けることで、スケール閉塞の抑制が図られている（例えば、特許文献１、２を参照。）。
【0003】
また、酸を用いた脱炭酸を行わずに、膜脱気装置と３段の逆浸透膜装置を組み合わせて、原水にスケール防止剤とアルカリを添加して第１段目の逆浸透膜分離装置に通水し、第３段目の逆浸透膜分離装置の逆浸透膜として、低塩類濃度域における塩類阻止率の高い逆浸透膜を使用することで、１５ＭΩ・ｃｍという高純度の純水を製造する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平１１－１２８９２１号
【特許文献2】特開平１１－１２８９２２号
【特許文献3】特開２０００－０６１４６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記した従来の純水製造方法では、逆浸透膜の後段側でのイオン除去の負荷は軽減されるものの、前段側の複数の逆浸透膜へのイオン除去負荷が著しく高い。例えば、酸性の被処理水を処理する正電荷逆浸透膜では、シリカによるスケールや微粒子の付着が生じやすいため、イオン除去負荷の高いほど、逆洗や洗浄、洗浄設備の設置、膜交換が頻回に行われることとなり、その都度装置を停止せざるを得ず、純水製造効率が低下するという問題があった。また、前段側に硬度除去機構や脱気装置、膜脱気装置を配置するため、装置の規模が大きくなり、設置のための広大な敷地が必要であるという問題もある。さらに、脱気やイオン成分除去ために添加される酸や、頻回に行われる逆浸透膜装置の洗浄・逆洗のための洗浄剤などの薬品使用量が多いので、環境負荷が高いという問題があった。
【0006】
また、３段の逆浸透膜を用いた上記従来の方法で製造された純水は、そのまま半導体や液晶等の製造に用いるには不十分な水質である。そのため、半導体や液晶等の製造に使用可能な水質を得るために、後段で、例えば、混床式イオン交換樹脂塔や電気式脱イオン装置等により、さらなる脱イオン処理を行う必要がある。これら脱イオン処理を行う装置においては、装置の仕様上の要求水質を満たしていれば、処理を行うことができるところ、当該装置の前段の処理においては、従来の方法で得られるような高い水質は必須ではないため、前段の処理にかかる設備が過剰で無駄であるという問題もある。例えば、３段逆浸透膜の前段に炭酸除去のために脱気装置（脱気塔）を設けると、脱気塔の処理水を後段に供給するためのポンプが必須となるので、さらに装置が大きくなってしまう。また、高圧型の逆浸透膜を用いることで水質を向上させることも可能であるが、この場合、高圧での運転が必要であり、消費電力が高いことが問題である。
【0007】
本発明においては、混床式イオン交換樹脂装置や電気式脱イオン装置等の再生式の脱イオン装置に供給可能な純水を、超低圧型の逆浸透膜装置を用いて製造することのできる、純水製造方法及び純水製造装置を提供することを目的とし、これにより、ホウ素の除去された純水の製造効率の向上を図るものである。
【0008】
以上を要するに、本発明は上記した課題を解決するためになされたものであって、前段側の逆浸透膜装置の処理負荷を軽減することで、薬剤使用量を低減することができ、効率よくホウ素の除去された純水を製造することのできる、純水製造方法、純水製造装置及びこれを用いた超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】
【0009】
本発明の純水製造方法は、原水を、少なくとも３段の超低圧型の逆浸透膜装置で処理して原水中のホウ素を除去する純水製造方法であって、前記３段の逆浸透膜装置に備えられる逆浸透膜は、いずれも、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜であり、前記原水が、炭酸を１ｍｇ／Ｌ以上１００ｍｇ／Ｌ以下、ホウ素を１５０μｇ／Ｌ以下含有し、前記原水を第１段目の逆浸透膜装置で処理して第１の透過水を得る工程と、前記第１の透過水をアルカリ性に調整してアルカリ性の被処理水を得る工程と、前記アルカリ性の被処理水を第２段目の逆浸透膜装置で処理して第２の透過水を得る工程と、前記第２の透過水を第３段目の逆浸透膜装置で処理して、ホウ素濃度が３μｇ／Ｌ以上２０μｇ／Ｌ以下、導電率が、０．３μＳ／ｃｍ以上４０μＳ／ｃｍ以下の純水を得る工程と、を有することを特徴とする。
【0010】
本発明の純水製造方法において、アルカリ性の被処理水のｐＨは、９．０以上１０．０以下であることが好ましい。
【0011】
本発明の純水製造方法は、さらに、前記第２の透過水に酸を添加して第２の被処理水を得る工程を有し、前記第２の被処理水を第３段目の逆浸透膜装置で処理することが好ましい。
【0012】
本発明の純水製造方法において、前記原水が塩素を含有し、前記第２の被処理水を得る工程において、第２の透過水に、スルファミン酸が添加され、前記第３段目の逆浸透膜装置の濃縮水が、原水に混合されて前記第１の逆浸透膜装置で処理されることが好ましい。
【0013】
本発明の純水製造方法において、前記第２の被処理水のｐＨは、５．５以上７．５以下であることが好ましい。
【0014】
本発明の純水製造方法において、前記第３段目の逆浸透膜装置の透過水として得られた前記純水をさらに、電気式脱イオン装置で処理することが好ましい。
【0015】
本発明の純水製造装置は、直列に接続された第１の逆浸透膜装置、第２の逆浸透膜装置及び第３の逆浸透膜装置を有し、ホウ素を除去するための純水製造装置であって、前記第１の逆浸透膜装置、第２の逆浸透膜装置及び第３の逆浸透膜装置は超低圧型の逆浸透膜装置であり、前記第１の逆浸透膜装置、第２の逆浸透膜装置及び第３の逆浸透膜装置に備えられる逆浸透膜は、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜であり、炭酸を１ｍｇ／Ｌ以上１００ｍｇ／Ｌ以下、ホウ素を１５０μｇ／Ｌ以下含有する原水を第１の逆浸透膜装置に供給する原水供給機構と、前記第１の逆浸透膜装置の透過水を前記第２の逆浸透膜装置に送る第１の供給管と、前記第１の供給管の経路に設けられ、前記第１の供給管内を通流する被処理水をアルカリ性に調整するアルカリ調整機構と、前記第２の逆浸透膜装置の透過水を前記第３の逆浸透膜装置に送る第２の供給管と、を有し、前記第３の逆浸透膜装置の透過水として、ホウ素濃度が３μｇ／Ｌ以上２０μｇ／Ｌ以下、導電率が０．３μＳ／ｃｍ以上４０μＳ／ｃｍ以下の純水を得ることを特徴とする。
【0016】
本発明の純水製造装置は、前記第３の逆浸透膜装置の後段に電気式脱イオン装置を有することが好ましい。
【0017】
本発明の超純水製造システムは、一次純水装置と二次純水装置をこの順に備える超純水製造システムであって、前記一次純水装置は、請求項７又は８に記載の純水製造装置と、前記純水製造装置の後段に配置される電気式脱イオン装置とを備え、前記二次純水装置は、紫外線酸化装置、非再生式ポリッシャー、膜脱気装置及び限外ろ過装置をこの順に備え、ホウ素濃度が０．１μｇ／Ｌ以下の超純水を製造する。
なお、本明細書において「～」の符号は、符号の左の値以上右の値以下の数値範囲を表す。
なお、本明細書において「～」の符号は、符号の左の値以上右の値以下の数値範囲を表す。
【発明の効果】
【0018】
本発明の純水製造方法及び純水製造装置によれば、前段側で３段の逆浸透膜装置を用いながら、これら前段側の逆浸透膜装置における処理負荷を軽減することで、薬剤使用量を低減することができ、効率よくホウ素濃度の除去された純水を製造することができる。
本発明の超純水製造システムによれば、前段側で３段の逆浸透膜装置を用いる純水製造装置における薬剤使用量を低減することができるので、効率よく高水質の超純水を製造することができる。
本発明の超純水製造システムによれば、前段側で３段の逆浸透膜装置を用いる純水製造装置における薬剤使用量を低減することができるので、効率よく高水質の超純水を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】実施形態の純水製造方法を概略的に示すフロー図である。
【図3】変形例の純水製造方法を概略的に示すフロー図である。
【図4】実施形態の純水製造システムを模式的に示すブロック図である。
【図5】他の実施形態の純水製造システムを模式的に示すブロック図である。
【図6】実施形態の超純水製造システムを模式的に示すブロック図である。
【図7】実施例で用いた純水製造システムを模式的に示すブロック図である。
【図8】実施例と比較例の方法における、各段の逆浸透膜装置の供給水及び処理水中の炭酸濃度を示すグラフである。
【図9】実施例と比較例の方法における、各段の逆浸透膜装置の供給水及び処理水中のホウ素濃度を示すグラフである。
【図10】実施例と比較例の方法における、各段の逆浸透膜装置の供給水及び処理水中の導電率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態の純水製造方法１００を概略的に示すフロー図である。図１に示す純水製造方法１００においては、原水が、少なくとも３段の超低圧型の逆浸透膜装置で処理される。純水製造方法１００は、例えば、電気式脱イオン装置や、再生式イオン交換樹脂装置に供給される純水の製造に適している。
【0021】
純水製造方法１００は、原水を第１段目の逆浸透膜装置で処理して透過水Ｗ１０（第１の透過水）を得る逆浸透膜処理工程１０１と、透過水Ｗ１０をアルカリ性に調整してアルカリ性の被処理水Ｗ１１を得るアルカリ調整工程１０２と、アルカリ性の被処理水Ｗ１１を第２段目の逆浸透膜装置で処理して透過水Ｗ２０（第２の透過水）を得る逆浸透膜処理工程１０３と、透過水Ｗ２０を被処理水として第３段目の逆浸透膜処理を施し、透過水Ｗ３０を得る逆浸透膜処理工程１０４を有している。透過水Ｗ３０が、純水製造方法１００で製造される純水である。
【0022】
本実施形態の純水製造方法１００で用いられる原水は、例えば、市水、井水、工業用水等である。また、原水は、超純水の使用場所で使用され、回収され、その後必要に応じて薬品除去処理等の施された使用済み回収水であってもよい。逆浸透膜処理工程１０１に供される原水（又は後述する前処理水）は、炭酸を１ｍｇ／Ｌ～１００ｍｇ／Ｌ、ホウ素を１５０μｇ／Ｌ以下含有する。原水中のホウ素濃度は、好ましくは５μｇ／Ｌ以上であり、この範囲であると本発明の効果が顕著に得やすい。また、原水は、例えば、カルシウム、マグネシウム等の硬度成分を、炭酸カルシウム換算の合計で１０ｍｇ／Ｌ～３００ｍｇ／Ｌ含んでいてもよい。また、原水は、例えば、シリカ（Ｓｉ）を１ｍｇ／Ｌ～５０ｍｇ／Ｌ程度、塩素をＣｌ換算で、０．１ｍｇ／Ｌ～０．６ｍｇ／Ｌ程度、含んでいてもよい。原水のｐＨは、例えば、５．０～７．５程度である。なお、炭酸は、二酸化炭素、炭酸水素イオン及び炭酸イオンを含み、炭酸濃度は、全炭酸（ＣＯ２＋ＨＣＯ３
－＋ＣＯ３
２－）濃度をＣＯ２濃度に換算した値である。
【0023】
逆浸透膜処理工程１０１に供される原水に代えて、または、原水に加えて、純水製造方法１００で使用される前に予め、原水が前処理された前処理水を用いてもよい。前処理としては、例えば、凝集沈殿処理、加圧浮上処理、砂ろ過処理、精密ろ過処理であり、これらによって原水中の、懸濁物質やコロイダル物質等の濁質分が除去される。前処理において、活性炭処理を施してもよく、これにより水中の塩素が除去される。また、前処理において、熱交換器によって水温が、１５℃～３０℃の範囲に調節されていてもよい。
【0024】
純水製造方法１００で用いられる３段の逆浸透膜装置のすべてが超低圧型の逆浸透膜装置である。超低圧型の逆浸透膜は、例えば、運転圧力がそれぞれ、０．４ＭＰａ～１．１ＭＰａであり、好ましくは０．６ＭＰａ～０．７ＭＰａである。なお、逆浸透膜装置の運転圧力は、各逆浸透膜の製造時の設計圧力であり、実際には、上記範囲以外の圧力で運転されることもある。
【0025】
純水製造方法１００においては、第１～第３の逆浸透膜装置にそれぞれ、好ましくは、０．４ＭＰａ～１．１ＭＰａ、より好ましくは０．６ＭＰａ～０．７ＭＰａの給水圧で被処理水が供給されるように、第１段目の逆浸透膜装置への供給圧が調整される。給水圧は、逆浸透膜装置の供給側の圧力（供給水圧と濃縮水圧の平均）から透過水圧力を減じた差圧で表される。逆浸透膜処理工程１０１においては、原水は、逆浸透膜処理されて、原水中のカルシウム、マグネシウム等の硬度成分が除去される。第１段目の逆浸透膜装置の濃縮水は系外に排出され、透過水Ｗ１０は後段に送られる。逆浸透膜処理工程１０１における硬度成分の除去率は９９％～９９．９％を得ることができる。透過水Ｗ１０の水質は、例えば、カルシウム、マグネシウム等の硬度成分が、炭酸カルシウム換算の合計で０．１ｍｇ／Ｌ～３ｍｇ／Ｌを得ることができる。また、透過水Ｗ１０の水質は、例えば、炭酸濃度が、０．５ｍｇ／Ｌ～５０ｍｇ／Ｌ、ホウ素濃度が３μｇ／Ｌ～１２０μｇ／Ｌ、導電率が、２μＳ／ｃｍ～１０μＳ／ｃｍである。
【0026】
アルカリ調整工程１０２では、逆浸透膜処理工程１０１で得られた透過水Ｗ１０をアルカリ性に調整して、アルカリ性の被処理水Ｗ１１を得る。例えば、アルカリ調整工程１０２において、透過水１０に、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液、好ましくは水酸化ナトリウム水溶液が添加されて、被処理水Ｗ１１が生成される。被処理水Ｗ１１のｐＨは、好ましくは９．０～１０．０であり、導電率は、好ましくは１０μＳ／ｃｍ～５０μＳ／ｃｍである。また、被処理水Ｗ１１の炭酸濃度及びホウ素濃度は、上記透過水１０と同様である。被処理水Ｗ１１のｐＨを９．０以上にすることで、続く逆浸透膜処理工程１０３におけるホウ素の除去率を向上させることができる。また、被処理水Ｗ１１のｐＨを１０．０以下にすることで、薬品使用量を抑えつつ、純水製造方法１００においてイオン成分を十分に除去することができる。また、被処理水Ｗ１１のｐＨを１０．０以下にすることで、薬品（アルカリ）使用量を低減できるので、後段へのナトリウムリーク（透過水Ｗ２０中へのナトリウムの漏れ出し）を低減することができる。
【0027】
逆浸透膜処理工程１０３においては、被処理水Ｗ１１が、第２段目の逆浸透膜装置に供給され、逆浸透膜処理される。第２段目の逆浸透膜装置の濃縮水は系外に排出されるか、第１段目の逆浸透膜装置の前段側に戻される。第２段目の逆浸透膜装置の透過水Ｗ２０は後段に送られる。
【0028】
逆浸透膜処理工程１０３においては、上述した通り、アルカリ性に調整された被処理水が処理されるため、ホウ素の除去率を向上させることができ、逆浸透膜処理工程１０３におけるホウ素の除去率は５０％～９０％を達成することができる。また、逆浸透膜処理工程１０３においては、炭酸の除去率も向上することができ、炭酸の除去率は、９５％～９８％を達成することができる。透過水Ｗ２０の水質は、例えば、炭酸濃度が、０．０２５ｍｇ／Ｌ～２．５ｍｇ／Ｌ、ホウ素濃度が３μｇ／Ｌ～４０μｇ／Ｌ、導電率が、１μＳ／ｃｍ～４０μＳ／ｃｍ、ｐＨは８．５～１０程度である。なお、ホウ素の除去率は、［１－（透過水Ｗ２０中のホウ素濃度／被処理水Ｗ１１中のホウ素濃度）］×１００（％）で算出される値である。炭酸除去率は、［１－（透過水Ｗ２０中の炭酸濃度／被処理水Ｗ１１中の炭酸濃度）］×１００（％）で算出される値である。
【0029】
逆浸透膜処理工程１０４においては、上記の通り、ホウ素及び炭酸の除去された透過水Ｗ２０が被処理水として、第３段目の逆浸透膜装置に供給され、逆浸透膜処理される。第３段目の逆浸透膜装置の濃縮水は系外に排出されるか、第１段目の逆浸透膜装置の前段側に戻される。第３段目の逆浸透膜装置の透過水Ｗ３０は純水として後段に送られて処理された後、または、そのまま、使用場所（ＰＯＵ）に供給される。
【0030】
逆浸透膜処理工程１０４においては、被処理水（透過水Ｗ２０）中のイオン成分、例えば、塩化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、フッ化物イオン、重炭酸イオン等のアニオン成分や、ナトリウムイオン、カリウムイオン等のカチオン成分、ホウ素、シリカ等の弱電解質が除去される。逆浸透膜処理工程１０４で得られる透過水（純水）Ｗ３０の水質は、ホウ素濃度が３μｇ／Ｌ～２０μｇ／Ｌ、好ましくは５μｇ／Ｌ～１０μｇ／Ｌであり、炭酸濃度が例えば、０．００５ｍｇ／Ｌ～０．５ｍｇ／Ｌ、導電率が、０．３μＳ／ｃｍ～４０μＳ／ｃｍ、好ましくは１μＳ／ｃｍ～２０μＳ／ｃｍ、より好ましくは１μＳ／ｃｍ～１０μＳ／ｃｍである。
【0031】
上記水質の純水を得る点で、３段の逆浸透膜装置における水回収率は、逆浸透膜処理工程１０１が５０％～８０％、逆浸透膜工程１０２が７０％～９０％、逆浸透膜工程１０４が８０％～９５％であることが好ましい。
【0032】
また、３段の逆浸透膜装置（工程１０１、１０２、１０４）を通じた総ホウ素除去率は、４０％～９５％を得ることができる。
【0033】
以上では、逆浸透膜処理を３段のみ行う方法について説明したが、逆浸透膜処理は４段以上であってもよい。この場合、第１段目の逆浸透膜装置の上流側でさらに逆浸透膜処理を行う方法、第１段目と第２段目の逆浸透膜装置の間でさらに逆浸透膜処理を行う方法、第２段目と第３段目の逆浸透膜装置の間でさらに逆浸透膜処理を行う方法、第３段目の逆浸透膜装置の下流側でさらに逆浸透膜処理を行う方法、あるいはこれらの任意の組み合わせの方法を採用することができる。追加で行う逆浸透膜処理では、超低圧型、低圧型、高圧型の逆浸透膜装置のいずれを使用してもよい。中でも、第２段目と第３段目の逆浸透膜装置の間でさらに、超低圧型で逆浸透膜処理を行う方法が好ましく、この方法によってさらなるホウ素濃度の低減を図ることができる。
【0034】
なお、低圧型の逆浸透膜は、例えば、運転圧力が０．８ＭＰａを超え２．５ＭＰａ未満であり、好ましくは１ＭＰａ～１．６ＭＰａである。低圧型の逆浸透膜は、例えば、運転圧力が０．８ＭＰａを超え２．５ＭＰａ未満である。高圧型の逆浸透膜は、例えば、運転圧力が２．５ＭＰａを超え８ＭＰａ以下である。なお、上記超低圧型、低圧型、高圧型の逆浸透膜装置の運転圧力は、各逆浸透膜の製造時の設計圧力であり、実際には、上記範囲以外の圧力で運転されることもある。
【0035】
以上で説明した実施形態の純水製造方法１００によれば、第２段目の逆浸透膜装置で行われる逆浸透膜処理工程１０３において、優れた炭酸除去率が達成されるため、前段側での硬度除去機構や炭酸除去のための脱気装置を省略することができる。そのため、薬剤の使用量が削減されるとともに、装置を簡素化できるので、低コストで効率的に純水を製造することができる。さらに、３段の逆浸透膜処理工程における給水圧を、上記した通り超低圧に設定すれば、給水ポンプの台数や出力を低減することができるので、さらなる装置の簡素化、純水製造コストの低減、製造効率の向上につながる。
【0036】
次に、透過水Ｗ３０の好ましい処理方法について説明する。図２は、実施形態の純水製造方法１１０を概略的に示すフロー図である。純水製造方法１１０は、透過水Ｗ３０を処理してさらに高純度の純水を製造する方法の一例である。純水製造方法１１０は、透過水Ｗ３０を電気式脱イオン装置で処理する電気式脱イオン処理工程１１１と、電気式脱イオン処理工程１１１で得られる脱塩水Ｗ４０を被処理水として紫外線酸化処理する紫外線酸化処理工程１１２と、紫外線酸化処理工程１１２の処理水中のイオン成分を除去する非再生型イオン交換（Ｐｒｉｍａｒｙ／Ｐｏｌｉｓｈｅｒ）処理工程１１３を備えている。
【0037】
電気式脱イオン処理工程１１１では、透過水Ｗ３０が電気式脱イオン装置（ＥＤＩ）に供給されて、透過水Ｗ３０中のイオン成分が除去される。電気式脱イオン装置は、例えば、陰イオン交換膜と陽イオン交換膜によって仕切られた脱塩室と、除去されたイオン成分を含む濃縮水が流入する濃縮室とを交互に有している。電気式脱イオン装置はさらに、脱塩室内に充填された陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂との混合体と、直流電圧を印加するための電極を有している。
【0038】
電気式脱イオン装置内では、電極に直流電流が印加された状態で、陰イオン交換樹脂及び陽イオン交換樹脂に被処理水が通水されることで、被処理水中のイオン成分がイオン交換樹脂に吸着される。吸着されたイオン成分は電気泳動によってイオン交換膜面まで泳動し、イオン交換膜において電気透析されて濃縮室に移行され、濃縮水中に排出される。脱塩室内では、水の解離反応が進行し、Ｈ＋とＯＨ―が生成することで、脱塩室内のイオン交換樹脂が連続再生される。脱塩室に収集された脱塩水Ｗ４０は後段に送られ、濃縮室の濃縮水は系外に排出される。
【0039】
電気式脱イオン処理工程１１１における処理条件としては、脱塩室における電流密度が０．２Ａ／ｄｍ２～１．０Ａ／ｄｍ２であることが好ましく、これにより、脱塩室内のイオン交換樹脂の再生効率を向上させて、イオン除去効率を向上させることができる。脱塩室の電流密度は、電気式脱イオン装置の陽極と陰極の間の電圧によって調整することができる。また、電気式脱イオン処理工程で得られる脱塩水の水質は、例えば、抵抗率が、１５ＭΩ・ｃｍ～１８ＭΩ・ｃｍである。
【0040】
電気式脱イオン処理工程１１１において用いられる電気式脱イオン装置（ＥＤＩ）としては、型式ＩＰ―ＶＮＸ―ＭＡＸ等のＶＮＸシリーズ（ＥＶＯＱＵＡ社製）、型式ＳＵＥＺＭＫ３－２７ＥＵ等のＥ－Ｃｅｌｌシリーズ（ＳＵＥＺ社製）、型式ＵＸ５０１５等のＭＤＩシリーズ（ＥＣＯＲＢＩＴ社製）が挙げられる。
【0041】
本実施形態の純水製造方法１１０では、純水製造方法１００で得られる純水の水質が、電気式脱イオン処理工程１１１の受け入れ可能な水質を得られるため、電気式脱イオン処理工程１１１における脱イオン処理を適切に行うことができる。電気式脱イオン処理工程１１１の受け入れ可能な水質として具体的には、例えば、ホウ素濃度が３μｇ／Ｌ～２０μｇ／Ｌ、導電率が０．３μＳ／ｃｍ～４０μＳ／ｃｍ、炭酸濃度が０．００１ｍｇ／Ｌ～３ｍｇ／Ｌである。
【0042】
続いて、電気式脱イオン処理工程１１１で得られた脱塩水Ｗ４０は、紫外線酸化処理工程１１２において紫外線酸化装置に供給される。紫外線酸化装置は、例えば、１８５ｎｍ付近の波長を有する紫外線を照射可能な紫外線ランプを有し、この紫外線ランプから紫外線を被処理水に照射することで、被処理水中の全有機炭素成分（ＴＯＣ）を酸化分解する。紫外線酸化装置に用いられる紫外線ランプは、１８５ｎｍ付近の波長の紫外線を発生するランプを使用することができ、１８５ｎｍ付近の波長の紫外線とともに２５４ｎｍ付近の波長の紫外線を放射する低圧水銀ランプを使用してもよい。紫外線酸化装置の放射する紫外線により、水が分解されてＯＨラジカルが生成し、このＯＨラジカルによって被処理水（前述の脱塩水Ｗ４０）中の有機物が有機酸に酸化分解される。紫外線酸化処理工程１１２における紫外線照射量は、被処理水の水質によって適宜変更することができる。
【0043】
紫外線酸化処理工程１１２で生成された処理水Ｗ４１は続いて、非再生型イオン交換樹脂処理工程１１３において、非再生型イオン交換樹脂装置（Ｐｒｉｍａｒｙ／Ｐｏｌｉｓｈｅｒ）に供給される。非再生型イオン交換樹脂装置は、樹脂塔内に強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂が混合され、充填されて成り、処理水Ｗ４１中のイオン成分を除去する。ここで除去されるイオン成分は、主に、紫外線酸化工程１１２で有機物が分解されて生成する微量の有機酸などである。
【0044】
非再生型イオン交換樹脂処理工程１１３を経て生成される処理水Ｗ４２は、その抵抗率は、１８ＭΩ・ｃｍ以上を得ることができ、ＴＯＣ濃度が、例えば、１０μｇＣ／Ｌ以下にまで低減される。なお、非再生型イオン交換樹脂処理工程１１３は行われなくてもよく、この場合は、紫外線酸化処理工程１１２を電気式脱イオン工程１１１の前に行い、透過水Ｗ３０を、紫外線酸化処理工程１１２と、電気式脱イオン工程１１１でこの順に処理することも可能である。
【0045】
以上説明した純水製造方法１１０によれば、電気式脱イオン処理工程１１１を採用するため、通常イオン交換樹脂の再生に用いられる酸やアルカリのような薬剤を一切使用せずに連続的にイオン成分の除去を行うことができる。そのため、純水製造コスト削減や装置の小型化、環境負荷の低減などを実現することができ、製造効率の向上につながる。また、電気式脱イオン処理工程１１１において、イオン成分のほとんどが除去できるので、前段の３段逆浸透膜装置の処理負荷を軽減することができ、これによって純水製造コスト削減や装置の小型化、環境負荷の低減などを実現することができる。
【0046】
次に、実施形態の純水製造方法１００の変形例の純水製造方法１２０について図３を参照して説明する。この変形例の純水製造方法は、純水製造方法１００において、透過水Ｗ２０に酸を添加してアルカリ性の被処理水よりｐＨの低い第２の被処理水を生成する酸調整工程を有する点で、図１に示される純水製造方法１００とは異なっている。すなわち、変形例の純水製造方法１２０は、原水を第１段目の逆浸透膜装置で処理して透過水Ｗ１０（第１の透過水）を得る逆浸透膜処理工程１０１と、透過水Ｗ１０をアルカリ性に調整してアルカリ性の被処理水Ｗ１１を得るアルカリ調整工程１０２と、アルカリ性の被処理水Ｗ１１を第２段目の逆浸透膜装置で処理して透過水Ｗ２０（第２の透過水）を得る逆浸透膜処理工程１０３と、透過水Ｗ２０に酸を添加して第２の被処理水Ｗ２１を得る酸調整工程１２１と、第２の被処理水Ｗ２１を第３段目の逆浸透膜装置で処理して、透過水Ｗ３１を得る逆浸透膜処理工程１２２を有している。透過水Ｗ３１が、純水製造方法１２０で製造される純水である。
【0047】
酸調整工程１２１では、逆浸透膜処理工程１０３で得られた透過水Ｗ２０に酸性を添加して、第２の被処理水Ｗ２１を得る。例えば、酸調整工程１２１において、透過水Ｗ２０に、塩酸、硫酸、スルファミン酸水溶液などが添加されて、被処理水Ｗ２１が生成される。被処理水Ｗ２１の液性は、環境負荷の低減の観点から、弱酸性から弱アルカリ性であることが好ましく、具体的に、被処理水Ｗ２１のｐＨは好ましくは５．５～７．５であり、より好ましくは、６．５～７．５である。第２の被処理水Ｗ２１のｐＨを、５．５以上にすることで、続く逆浸透膜処理工程１２２におけるカチオン成分の除去率を向上させることができ、また、過剰に酸を添加しないため、処理水質を向上させることができる。逆浸透膜処理工程１０２で微量に透過してくる塩類（イオン成分）は、水酸化ナトリウム等の水酸化物塩の形態として逆浸透膜処理工程１０２の透過水Ｗ２０中に存在しているところ、被処理水Ｗ２１のｐＨを、７．５以下にすることで、この水酸化物塩が、スルファミン酸ナトリウム等のスルファミン酸塩の形態に変換されるため、逆浸透膜処理工程１２２で除去されやすくなる。また、被処理水Ｗ２１のｐＨを、５．５以上にすることで、逆浸透膜処理工程１２２における処理負荷を軽減することができる。また、酸調整工程１２１で添加される酸は、薬剤使用量を削減し、環境負荷を小さくする点で、上記した中でもスルファミン酸水溶液を用いることが好ましい。
【0048】
酸調整工程１２１でスルファミン酸を用いる場合、原水は活性炭処理されずに、原水中の塩素濃度が、０．１μｇ／Ｌ～０．４μｇ／Ｌであることが好ましい。逆浸透膜処理工程１２２で生成する濃縮水を第１段目の逆浸透膜装置の供給側に循環させることで、原水中の塩素と濃縮水中のスルファミン酸が反応して殺菌力を生じ、３段の逆浸透膜装置におけるバイオファウリングを抑制する効果が得られる。特に、バイオファウリングがもっとも激しく起こりやすい１段目の逆浸透膜におけるバイオファウリングを防ぐことができる。これにより、通常殺菌のために被処理水に添加される殺菌剤の量を低減することができるので、環境負荷の低減につながる。また、逆浸透膜を劣化させる被処理水中の遊離塩素を、スルファミン酸を添加することで結合塩素に変化させることができ、これにより、逆浸透膜の負荷を軽減する効果もある。このように、本変形例の純水製造方法１２０では、酸調整工程１２１でスルファミン酸を添加することで、逆浸透膜処理工程１２２における弱電解質の除去率向上と、３段の逆浸透膜におけるバイオファウリングの抑制の２つの効果を得ることができる。したがって、従来の純水製造方法では、１段目の逆浸透膜の供給水と、３段目の逆浸透膜の供給水の２か所で２種類の酸を添加する必要があったが、本変形例の純水製造方法１２０では、酸調整工程１２１の１か所の１種類の酸の添加に削減することができる。
【0049】
酸調整工程１２１でスルファミン酸を用いる場合、添加されるスルファミン酸の量は、上記殺菌剤の削減量と、スルファミン酸の添加量とのバランスで、純水製造方法１２０で使用される薬剤総量が低減できる範囲であることが好ましく、例えば、被処理水に対して、１ｍｇ／Ｌ～１０ｍｇ／Ｌである。
【0050】
次に、本発明の実施形態の純水製造装置２００について説明する。図４は、実施形態の純水製造装置２００を備える純水製造システム４を模式的に示すブロック図である。純水製造装置２００は、３段の超低圧型の逆浸透膜装置２０１、２０２、２０３を有している。
【0051】
純水製造装置２００の前段には、原水供給機構として、前処理装置２１０が備えられている。前処理装置２１０は、活性炭装置（ＡＣ）２１１、貯留タンクＴＫ、ポンプＰ１、熱交換器（ＨＥＸ）２１２、精密ろ過装置（ＰＦ）２１３をこの順に備えて成る。前処理装置２１０は、原水の水質によって適宜構成を変更することができ、例えば、前処理装置２１０には、活性炭装置（ＡＣ）２１１、熱交換器（ＨＥＸ）２１２、精密ろ過装置（ＰＦ）２１３は備えられてなくてもよいし、上記した活性炭装置（ＡＣ）２１１、貯留タンクＴＫ、熱交換器（ＨＥＸ）２１２及び精密ろ過装置（ＰＦ）２１３以外に、凝集沈殿装置、加圧浮上装置、砂ろ過装置などを任意に組み合わせて構成されていてもよい。
【0052】
純水製造装置２００の後段には、電気式脱イオン装置（ＥＤＩ）２２１と紫外線酸化装置（ＴＯＣ－ＵＶ）２２２、非再生型イオン交換装置（Ｐｒｉｍａｒｙ／Ｐｏｌｉｓｈｅｒ）２２３がこの順に配置されている。電気式脱イオン装置（ＥＤＩ）２２１と紫外線酸化装置（ＴＯＣ－ＵＶ）２２２、非再生型イオン交換装置（Ｐｏｌｉｓｈｅｒ）２２３についても、所望の水質に応じて適宜配置すればよい。
【0053】
純水製造装置２００は、逆浸透膜装置２０１の透過水を逆浸透膜装置２０２に送る供給管Ｌ１（第１の供給管）と、逆浸透膜装置２０２の透過水を逆浸透膜装置２０３に送る供給管Ｌ２（第２の供給管）とを有している。また、逆浸透膜装置２０１、２０２、２０３の濃縮側にはそれぞれ排出管Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５が接続されている。純水製造装置２００は、循環配管Ｌ６を有している。循環配管Ｌ６の一端はタンクＴＫに接続され、他端側には、排出管Ｌ４、Ｌ５が接続されることで、循環配管Ｌ６が逆浸透膜装置２０２、２０３の濃縮水をタンクＴＫに循環させる。
【0054】
逆浸透膜装置２０１、２０２、２０３は、例えば、ケーシング内に、逆浸透膜と、逆浸透膜に被処理水を通水するための流路材とを収容して構成された逆浸透膜モジュールを１又は複数備えて成る。逆浸透膜装置２０１、２０２、２０３に備えられる逆浸透膜は、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜である。これらの逆浸透膜は、非対称膜又は複合膜であり、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンのようなポリアリールエーテルスルホン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン等からなり、微細多孔を有する支持層を有し、支持層上に上記スキン膜が備えられる複合膜であることが好ましい。なお、負電荷膜とは、ｐＨが７のとき、スキン層からなる膜が負の荷電を示すことをいう。逆浸透膜の形状は、中空糸状、スパイラル状、平板状、チューブ状等である。これらの逆浸透膜は、耐圧性を高くして処理効率を向上させる点から、スパイラル状であることが好ましい。
【0055】
逆浸透膜装置２０１、２０２、２０３に用いられる逆浸透膜は、塩阻止率（塩除去率）が９９．０％以上であることが好ましく、９９．２％以上であることがより好ましく、９９．５％以上であることがさらに好ましく、９９．６％以上であることがよりさらに好ましい。なお、塩阻止率は、ｐＨが７で濃度が５００ｐｐｍ又は１５００ｐｐｍの塩化ナトリウム水溶液を、水温２５℃、水回収率１５％、供給圧力１．０３ＭＰａ又は０．６９～０．７ＭＰａで供給したときの塩化ナトリウムの除去率で示される。
【0056】
逆浸透膜装置２０１、２０２、２０３として超低圧型が使用される超低圧型の逆浸透膜装置としては、例えば、日東電工社製ＥＳＰＡシリーズ、東レ社製ＴＢＷシリーズ・ＴＭＨＡシリーズなどが挙げられる。
【0057】
供給管Ｌ１には、供給管Ｌ１内を通流する被処理水をアルカリ性に調整するアルカリ調整機構２０４が設けられている。アルカリ調整機構２０４は、例えば、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウムなどのアルカリ調整剤を貯留するタンクと、当該タンク内のアルカリ調整剤を所定量で計量して、供給管Ｌ１内に添加する薬注ポンプからなる。
【0058】
図４に示される純水製造装置２００を用いた純水の製造は上記した実施形態の純水製造方法１００（図１）と同様である。まず、市水、井水、工業用水、使用済み回収水などからなる原水が、前処理装置２１０に供給される。原水は、前処理装置を経ることで、水中の濁質分及び塩素が除去されて、さらに、水温が１５～３０℃に調整され、前処理水が生成する。
【0059】
このようにして得られる前処理水は、炭酸を１ｍｇ／Ｌ～１００ｍｇ／Ｌ、ホウ素を１５０μｇ／Ｌ以下含有し、ホウ素濃度は好ましくは、５μｇ／Ｌ以上である。前処理水のｐＨは例えば、５．０～７．５程度である。
【0060】
前処理水は、ポンプＰ１により加圧され、逆浸透膜装置２０１に供給される。前処理水が逆浸透膜装置２０１において逆浸透膜処理されて水中の硬度成分が除去され、透過水Ｗ１０が生成する（図１の逆浸透膜処理工程１０１）。逆浸透膜装置２０１の濃縮水は排出管Ｌ３を介して系外に排出される。透過水Ｗ１０は供給管Ｌ１を介して後段に送られる。
【0061】
透過水Ｗ１０は供給管Ｌ１を通流する過程で、アルカリ調整機構２０４によりアルカリ性に調整される（図１のアルカリ調整工程１０２）。具体的には、アルカリ調整機構２０４が、供給管Ｌ１内に、アルカリ調整剤を定量的に注入することで、透過水Ｗ１０にアルカリ調整剤が混合されて、アルカリ性に調整された被処理水Ｗ１１が生成する。被処理水Ｗ１１のｐＨは好ましくは９．０～１０．０である。
【0062】
アルカリ性の被処理水Ｗ１１は続いて、逆浸透膜装置２０２に供給される。被処理水Ｗ１１は逆浸透膜装置２０２において逆浸透膜処理されて水中のホウ素及び炭酸が除去され、透過水Ｗ２０が生成する（図１の逆浸透膜処理工程１０３）。被処理水Ｗ１１が上記の通りアルカリ性であるため、逆浸透膜装置２０２におけるホウ素の除去率は５０％～９０％、炭酸の除去率は９５％～９８％を達成することができる。逆浸透膜装置２０２の濃縮水は排出管Ｌ４及び循環配管Ｌ６を介してタンクＴＫに循環される。透過水Ｗ２０は供給管Ｌ２を介して後段に送られる。
【0063】
透過水Ｗ２０は続いて、逆浸透膜装置２０３に供給される。被処理水Ｗ１１は逆浸透膜装置２０３において逆浸透膜処理されて水中のイオン成分が除去され、透過水Ｗ３０が生成する（図１の逆浸透膜処理工程１０４）。逆浸透膜装置２０３の濃縮水は排出管Ｌ５及び循環配管Ｌ６を介してタンクＴＫに循環される。透過水（純水）Ｗ３０は後段に送られる。
【0064】
逆浸透膜処理工程１０４で得られる透過水（純水）Ｗ３０の水質は、例えば、ホウ素濃度が３μｇ／Ｌ～２０μｇ／Ｌ、好ましくは５μｇ／Ｌ～１０μｇ／Ｌであり、炭酸濃度が０．００５ｍｇ／Ｌ～０．５ｍｇ／Ｌ、導電率が、０．３μＳ／ｃｍ～４０μＳ／ｃｍ、好ましくは１μＳ／ｃｍ～２０μＳ／ｃｍ、より好ましくは１μＳ／ｃｍ～１０μＳ／ｃｍである。
【0065】
また、上記水質の純水（透過水Ｗ３０）を得る点から、３段の逆浸透膜装置における水回収率は、逆浸透膜装置２０１が５０％～８０％、逆浸透膜装置２０２が７０％～９０％、逆浸透膜装置２０３が８０％～９５％であることが好ましい。
【0066】
透過水Ｗ３０は、その後、電気式脱イオン装置（ＥＤＩ）２２１、紫外線酸化装置２２２及び非再生型イオン交換装置２２３に順に供給される。これにより、図２に示される純水製造方法１１０が実行される。まず、透過水Ｗ３０が電気式脱イオン装置２２１に供給されて、透過水Ｗ３０中のイオン成分が除去される（図２の電気式脱イオン処理工程１１１）。電気式脱イオン装置内２２１では、電極に直流電流が印加された状態で、陰イオン交換樹脂及び陽イオン交換樹脂に被処理水が通水されることで、被処理水中のイオン成分がイオン交換樹脂に吸着される。吸着されたイオン成分は電気泳動によってイオン交換膜面まで泳動し、イオン交換膜において電気透析されて濃縮室に移行され、濃縮水中に排出される。イオン成分の除去された脱塩水Ｗ４０は、後段に送られ、濃縮室の濃縮水は系外に排出される。
【0067】
脱塩水Ｗ４０は、紫外線酸化装置２２２に供給されて、脱塩水Ｗ４０に紫外線が照射される（図２の紫外線酸化処理工程１１２）。これにより、脱塩水Ｗ４０中の全有機炭素分（ＴＯＣ）が酸化分解される。照射される紫外線は、１８５ｎｍ付近の波長を有する紫外線であることが好ましく、１８５ｎｍ付近の波長を有する紫外線及び２５４ｎｍ付近の波長の紫外線であることがより好ましい。
【0068】
紫外線酸化装置２２２で生成された処理水Ｗ４１は続いて、非再生型イオン交換装置２２３に供給され、処理水Ｗ４１中のイオン成分が除去される。再生型イオン交換樹脂装置２２３を経て生成される処理水Ｗ４２は、その抵抗率は、１８ＭΩ・ｃｍ以上を得ることができ、ＴＯＣ濃度が、例えば、１０μｇＣ／Ｌ以下にまで低減される。
【0069】
なお、非再生型イオン交換装置（Ｐｒｉｍａｒｙ／Ｐｏｌｉｓｈｅｒ）２２３は備えられなくてもよく、この場合、紫外線酸化装置２２２を電気式脱イオン装置（ＥＤＩ）２２１の前に配置し、透過水Ｗ３０を、紫外線酸化装置２２２と、電気式脱イオン装置（ＥＤＩ）２２１とでこの順に処理することも可能である。
【0070】
以上で説明した純水製造装置２００によれば、逆浸透膜装置２０２において、優れた炭酸除去率が達成されるため、前段側の硬度除去機構や炭酸除去のための脱気装置を省略することができる。また、硬度除去機構及び脱気装置が省略できるうえに、純水製造装置２００の処理負荷が軽減されるので、薬剤の使用量が削減されるとともに、装置を簡素化できる。その結果、低コストで効率的に純水を製造することができる。さらに、３段の逆浸透膜処理工程における給水圧を、上記した通り超低圧に設定すれば、給水ポンプの台数や出力を低減することができるので、さらなる装置の簡素化、純水製造コストの低減、製造効率の向上につながる。
【0071】
次に、実施形態の純水製造装置２００の変形例である純水製造装置３００について説明する。図５は、純水製造装置３００を備える純水製造システム５を模式的に示すブロック図である。純水製造装置３００は、上述した実施形態の純水製造方法１２０を実現するための装置であり、供給管Ｌ２の経路に酸調整機構２０５を備える点で、図４に示される純水製造システム４とは異なっており、その結果、３段目の逆浸透膜装置における処理態様が異なり、その他の構成及び効果は純水製造装置２００と同様である。そのため、純水製造装置２００と同様の機能を奏する構成には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0072】
純水製造システム５は、純水製造装置３００の前段に配置された前処理装置３１０を備えている。前処理装置３１０は、貯留タンクＴＫ、ポンプＰ１、熱交換器（ＨＥＸ）２１２、精密ろ過装置（ＰＦ）２１３をこの順に備えて成る。純水製造装置３００の後段には、電気式脱イオン装置（ＥＤＩ）２２１と紫外線酸化装置（ＴＯＣ－ＵＶ）２２２と、非再生型イオン交換樹脂装置２２３がこの順に配置されている。
【0073】
純水製造装置３００は、３段の逆浸透膜装置２０１、２０２、３０３を備えている。また、純水製造装置３００は、逆浸透膜装置２０１の透過水を逆浸透膜装置２０２に送る供給管Ｌ１（第１の供給管）と、逆浸透膜装置２０２の透過水を逆浸透膜装置２０３に送る供給管Ｌ２（第２の供給管）とを有している。また、逆浸透膜装置２０１、２０２、３０３の濃縮側にはそれぞれ排出管Ｌ３、Ｌ４、Ｌ３５が接続されている。純水製造装置３００は、循環配管Ｌ６を有しており、循環配管の一端はタンクＴＫに接続され、他端側には、排出管Ｌ４及びＬ３５が接続されることで、循環配管Ｌ６が逆浸透膜装置２０２、３０３の濃縮水をタンクＴＫに循環させる。
【0074】
逆浸透膜装置３０３の構成は、上述した逆浸透膜装置２０１、２０２と同様であり、超低圧型の逆浸透膜装置である。
【0075】
供給管Ｌ１には、供給管Ｌ１内を通流する被処理水をアルカリ性に調整するアルカリ調整機構２０４が設けられている。アルカリ調整機構２０４は、例えば、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウムなどのアルカリ調整剤を貯留するタンクと、当該タンク内のアルカリ調整剤を所定量で計量して、供給管Ｌ１内に添加する薬注ポンプからなる。
【0076】
供給管Ｌ２には、供給管Ｌ２内を通流する被処理水に酸を添加する酸調整機構２０５が設けられている。酸調整機構２０５は、例えば、塩酸、硫酸、スルファミン酸などの酸調整剤を貯留するタンクと、当該タンク内の酸調整剤を所定量で計量して、供給管Ｌ２内に添加する薬注ポンプからなる。酸調整機構２０５で添加される酸は、上記した中でも、スルファミン酸であることが好ましい。
【0077】
図５に示される純水製造装置３００を用いた純水の製造は上記した実施形態の純水製造方法１２０（図３）と同様である。まず、市水、井水、工業用水、使用済み回収水などからなる原水が、前処理装置３１０に供給される。原水は、前処理装置３１０を経ることで、水中の濁質分が除去されて、さらに、水温が１５℃～３０℃に調整され、前処理水が生成する。
【0078】
このようにして得られる前処理水は、炭酸を１ｍｇ／Ｌ～１００ｍｇ／Ｌ、ホウ素を１５０μｇ／Ｌ以下含有する。また、前処理水は、塩素をＣｌ換算で、例えば、０．１ｍｇ／Ｌ～０．４ｍｇ／Ｌ程度、含んでいる。前処理水のｐＨは例えば、５．０～７．５程度である。
【0079】
前処理水は、ポンプＰ１により加圧され、好ましくは、０．４ＭＰａ～１．１ＭＰａ、より好ましくは０．６ＭＰａ～０．７ＭＰａの給水圧で、逆浸透膜装置２０１に供給され、水中の硬度成分が除去され、透過水Ｗ１０が生成する（図３の逆浸透膜処理工程１０１）。逆浸透膜装置２０１の濃縮水は排出管Ｌ３を介して系外に排出される。透過水Ｗ１０は供給管Ｌ１を介して後段に送られる。
【0080】
透過水Ｗ１０は供給管Ｌ１を通流する過程で、アルカリ調整機構２０４によりアルカリ性に調整される（図３のアルカリ調整工程１０２）。具体的には、アルカリ調整機構２０４が、供給管Ｌ１内に、アルカリ調整剤を定量的に注入することで、透過水Ｗ１０にアルカリ調整剤が混合されて、アルカリ性に調整された被処理水Ｗ１１が生成する。被処理水Ｗ１１のｐＨは、酸調整機構２０５でスルファミン酸が用いられる場合に、好ましくは９．０～１０．０である。
【0081】
アルカリ性の被処理水Ｗ１１は続いて、逆浸透膜装置２０２に供給される。被処理水Ｗ１１は逆浸透膜装置２０２において逆浸透膜処理されて水中のホウ素及び炭酸が除去され、透過水Ｗ２０が生成する（図３の逆浸透膜処理工程１０３）。逆浸透膜装置２０２の濃縮水は排出管Ｌ４及び循環配管Ｌ６を介してタンクＴＫに循環される。透過水Ｗ２０は供給管Ｌ２を介して後段に送られる。
【0082】
透過水Ｗ２０は供給管Ｌ２を通流する過程で、酸調整機構２０５により酸が添加される（図３の酸調整工程１２１）。具体的には、酸調整機構２０５が、供給管Ｌ２内に、酸調整剤を定量的に注入することで、透過水Ｗ２０に酸調整剤、好ましくはスルファミン酸が混合されて、被処理水Ｗ１１よりもｐＨの低い被処理水Ｗ２１が生成する。被処理水Ｗ２１のｐＨは、酸調整機構２０５でスルファミン酸が用いられる場合に、好ましくは５．５～７．５であり、より好ましくは、６．５～７．５である。
【0083】
被処理水２１は続いて、逆浸透膜装置３０３に供給され、水中のイオン成分が除去され、透過水Ｗ３０が生成する（図３の逆浸透膜処理工程１２２）。逆浸透膜装置３０３の濃縮水は排出管Ｌ３５及び循環配管Ｌ６を介してタンクＴＫに循環される。透過水（純水）Ｗ３１は後段に送られる。被処理水２１に酸が添加されていることで、逆浸透膜装置３０３におけるイオン成分の除去率を向上させることができる。
【0084】
逆浸透膜装置３０３で得られる透過水（純水）Ｗ３１の水質は、ホウ素濃度が３μｇ／Ｌ～２０μｇ／Ｌ、好ましくは５μｇ／Ｌ～１０μｇ／Ｌであり、炭酸濃度が例えば、０．１ｍｇ／Ｌ～１ｍｇ／Ｌ、好ましくは、０．２ｍｇ／Ｌ～０．５ｍｇ／Ｌ、導電率が、０．３μＳ／ｃｍ～４０μＳ／ｃｍ、好ましくは１μＳ／ｃｍ～２０μＳ／ｃｍ、より好ましくは１μＳ／ｃｍ～１０μＳ／ｃｍである。
【0085】
透過水Ｗ３１は、その後、電気式脱イオン装置（ＥＤＩ）２２１、紫外線酸化装置２２２及び非再生型イオン交換装置２２３に順に供給される。電気式脱イオン装置２２１において、透過水Ｗ３１中のイオン成分が除去される。イオン成分の除去された脱塩水は、後段に送られ、濃縮室の濃縮水は系外に排出される。紫外線酸化装置２２２において、脱塩水に上述の通りに紫外線が照射され、脱塩水中の全有機炭素分（ＴＯＣ）が酸化分解される。紫外線が照射されて生成された処理水は、続いて、非再生型イオン交換装置２２３に供給され、処理水中のイオン成分が除去される。再生型イオン交換樹脂装置２２３を経て生成される処理水は、その抵抗率は、１８ＭΩ・ｃｍ以上を得ることができ、ＴＯＣ濃度が、例えば、１０μｇＣ／Ｌ以下にまで低減される。
【0086】
なお、本変形例においても、非再生型イオン交換装置（Ｐｒｉｍａｒｙ／Ｐｏｌｉｓｈｅｒ）２２３は備えられなくてもよく、この場合、紫外線酸化装置２２２を電気式脱イオン装置（ＥＤＩ）２２１の前に配置し、透過水Ｗ３０を、紫外線酸化装置２２２と、電気式脱イオン装置（ＥＤＩ）２２１とでこの順に処理することも可能である。
【0087】
酸調整機構２０５でスルファミン酸が用いられる場合、逆浸透膜装置３０３で生成する濃縮水を逆浸透膜装置２０１の前段のタンクＴＫ循環させることで、原水中の塩素と濃縮水中のスルファミン酸が反応して殺菌力を生じ、３段の逆浸透膜装置におけるバイオファウリングを抑制する効果が得られる。特に、バイオファウリングがもっとも激しく起こりやすい１段目の逆浸透膜におけるバイオファウリングを防ぐことができる。これにより、通常殺菌のために被処理水に添加される殺菌剤の量を低減することができるので、環境負荷の低減につながる。また、逆浸透膜を劣化させる被処理水中の遊離塩素を、スルファミン酸を添加することで結合塩素に変化させることができ、これにより、逆浸透膜の負荷を軽減する効果もある。酸調整機構２０５によってスルファミン酸を添加することで、逆浸透膜装置２０２における弱電解質の除去率向上と、３段の逆浸透膜装置３０３におけるバイオファウリングの抑制の２つの効果を得ることができる。従来の純水製造方法では、１段目の逆浸透膜の供給水と、３段目の逆浸透膜の供給水の２か所で２種類の酸を添加する必要があったが、純水製造装置２００では、酸調整機構２０５の１か所の１種類の酸の添加に削減することができる。
【0088】
酸調整機構２０５でスルファミン酸が用いる場合、添加されるスルファミン酸の量は、上記殺菌剤の削減量と、スルファミン酸の添加量とのバランスで、使用される薬剤総量が低減できる範囲であることが好ましい。
【0089】
【0090】
図６に示すように、超純水製造システム６は、前処理装置６０と、一次純水装置６１と二次純水装置（サブシステム）６２とをこの順に備えている。二次純水装置６２はユースポイント（ＰＯＵ）６３に配管によって接続されており、これにより超純水製造システム６により製造された超純水がＰＯＵ６３に供給される。
【0091】
前処理装置６０は、凝集、ろ過、膜分離等の処理を行い、必要に応じて熱交換器等により温度調節を行い、被処理水（原水）に含まれる懸濁物質やコロイダル物質等の濁質分を取り除く。具体的には、前処理装置６０は、活性炭装置、凝集沈殿装置、加圧浮上装置、砂ろ過装置、精密ろ過装置、限外濾過装置、熱交換器などを適宜組み合わせて備えている。また、前処理装置６０は、上述した前処理装置２１０（図４）又は前処理装置３１０（図５）と同様の構成であってもよい。なお、原水の水質が一次純水装置６１に供給するために十分な水質である場合には、前処理装置６０は省略されてもよい。
【0092】
超純水製造システム６は、前処理装置６０の後段に、タンクＴＫ１を備えており、前処理装置６０によって前処理された被処理水はタンクＴＫ１に導入されて、一旦貯留される。タンクＴＫ１内の被処理水はポンプＰ２によって一次純水装置６１に供給される。
【0093】
一次純水装置６１は、前処理水から有機物、イオン成分及び溶存気体を除去して一次純水を製造する。一次純水装置６１は、ポンプＰ２、上記実施形態の純水製造装置２００、電気式脱イオン装置（ＥＤＩ）６１１、紫外線酸化装置（ＴＯＣ－ＵＶ）６１２、非再生型イオン交換樹脂装置（Ｐｒｉｍａｒｙ／Ｐｏｌｉｓｈｅｒ）６１３をこの順に備えている。なお、一次純水装置６１は、純水製造装置２００に代えて、上記実施形態の純水製造装置３００又はこれらの変形例の純水製造装置を備えていてもよい。
【0094】
一次純水装置６１では、まず、純水製造装置２００において、前処理水中の硬度成分、炭酸及びホウ素が除去される。
【0095】
次いで、被処理水は電気式脱イオン装置（ＥＤＩ）６１１に供給される。電気式脱イオン装置６１１は、例えば、陽極と陰極の間に交互に配置された陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とを有し、陰イオン交換膜と陽イオン交換膜によって仕切られた脱塩室と、除去されたイオン成分を含む濃縮水が流入する濃縮室とを交互に有している。そして、電気式脱イオン装置は、脱塩室内に充填された陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂との混合体と、直流電圧を印加するための電極を有している。
【0096】
電気式脱イオン装置６１１において、例えば、被処理水は脱塩室及び濃縮室に並行して供給され、脱塩室の陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混合体が被処理水中のイオン成分を吸着する。吸着されたイオン成分は直流電流の作用により濃縮室に移行されて、濃縮室の濃縮水は系外に排出される。
【0097】
電気式脱イオン装置６１１は、イオン交換樹脂を再生するための、酸やアルカリのような薬品を一切使用せずに連続的にイオン成分の除去を行うことができる。そのため、超純水製造における安全性の向上や製造コスト削減、装置の小型化などを実現することができ、製造効率の向上につながる。
【0098】
次いで、電気式脱イオン装置６１１で生成される脱塩水が、紫外線酸化装置６１２に供給される。紫外線酸化装置６１２は、例えば、１８５ｎｍ付近の波長を有する紫外線を照射可能な紫外線ランプを有し、この紫外線ランプから紫外線を被処理水に照射することで、被処理水中の全有機炭素成分（ＴＯＣ）を酸化分解する。紫外線酸化装置６１２に用いられる紫外線ランプは、１８５ｎｍ付近の波長の紫外線を発生するランプを使用することができ、１８５ｎｍ付近の波長の紫外線とともに２５４ｎｍ付近の波長の紫外線を放射する低圧水銀ランプを使用してもよい。紫外線酸化装置６１２の放射する紫外線により、水が分解されてＯＨラジカルが生成し、このＯＨラジカルによって被処理水中の有機物が有機酸に酸化分解される。一次純水装置６１の紫外線酸化装置６１２における紫外線照射量は、被処理水の水質によって適宜変更することができる。
【0099】
紫外線酸化装置６１２の処理水は、非再生型イオン交換樹脂装置（Ｐｒｉｍａｒｙ／Ｐｏｌｉｓｈｅｒ）６１３で処理される。非再生型イオン交換樹脂装置６１３により、主に、紫外線酸化装置６１２によって有機物が分解されて生成した微量の有機酸などのイオン成分が除去される。
【0100】
このようにして得られる一次純水は、例えば抵抗率が１８ＭΩ・ｃｍ以上、ＴＯＣ濃度が１０μｇＣ／Ｌ以下である。
【0101】
本実施形態の超純水製造システムは、一次純水装置６１の後段に、一次純水を貯留する一次純水タンクＴＫ２、ポンプＰ３、二次純水装置６２をこの順に備えている。一次純水装置で製造された一次純水は、一次純水タンクＴＫ２に一旦貯留された後、ポンプＰ３によって二次純水装置６２に送られる。二次純水装置６２は、紫外線酸化装置（ＴＯＣ－ＵＶ）６２１、非再生式ポリッシャー（Ｐｏｌｉｓｈｅｒ）６２２、膜脱気装置（ＭＤＧ）６２３及び限外ろ過装置（ＵＦ）６２４を備えている。
【0102】
二次純水装置６２における紫外線酸化装置６２１の構成は、一次純水装置６１の紫外線酸化装置６１２と同様である。非再生式ポリッシャー６２２は、ボンベ等の容器に強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂が混合充填されて成る混床式のイオン交換樹脂装置である。また、非再生式ポリッシャー６２２は、容器内のイオン交換樹脂の再生を行わずに、イオン交換能が低下したときに別のものに取り換えられる。非再生式ポリッシャー６２２は、紫外線酸化装置６２１が有機物を分解することで生成したイオン成分を吸着除去する。
【0103】
膜脱気装置６２３は、脱気膜を介して溶存気体を除去する。膜脱気装置６２３は、一次純水中の微量溶存酸素を除去して溶存酸素濃度を例えば１μｇ／Ｌ程度以下まで低減する。限外ろ過膜装置６２４は、限外ろ過膜によってろ過処理を行い、上流側のイオン交換樹脂からの微量溶出物や微粒子成分を除去して、例えば、０．０５μｍ以上の微粒子数を２５０Ｐｃｓ．／Ｌ以下程度まで低減する。
【0104】
本実施形態の超純水製造システム６では、純水製造装置２００において、優れた炭酸除去率が達成されるため、前段側の硬度除去機構や炭酸除去のための脱気装置を省略することができる。また、硬度除去機構及び脱気装置が省略できるうえに、純水製造装置２００の処理負荷が軽減されるので、薬剤の使用量が削減されるとともに、装置を簡素化できる。その結果、低コストで効率的に純水を製造することができる。さらに、純水製造装置２００における３段の逆浸透膜処理工程における給水圧を、超低圧に設定すれば、給水ポンプの台数や出力を低減することができるので、さらなる装置の簡素化、純水製造コストの低減、製造効率の向上につながる。
【0105】
なお、上述した各実施形態において、原水、前処理水、純水又は超純水の水質はそれぞれ、次の方法又は装置によって測定することができる。
ｐＨ：電極法
ホウ素濃度：ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分光法又はＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析）法
硬度成分：ＩＣＰ－ＭＳ法
溶存炭酸ガス（炭酸カルシウム換算）：ＳＵＥＺ社製 Ｓｉｅｖｅｒｓ Ｍ９ｅ
シリカ（Ｓｉ）：原子吸光光度法・吸光光度法
塩素（Ｃｌ換算）：ＤＰＤ（ジエチルパラフェニレンジアミン）法
導電率：導電率計（堀場製作所製 ＨＥ－９６０ＣＷ）
抵抗率（比抵抗）：抵抗率計（堀場製作所製 ＨＥ－９６０ＲＷ）
全有機炭素（ＴＯＣ）濃度：ＴＯＣ計（超純水以外：ＳＵＥＺ社製 Ｓｉｅｖｅｒｓ Ｍ９ｅ、超純水：ＢＥＣＫＭＡＮ ＣＯＵＬＴＥＲ社製 Ａｎａｔｅｌ Ａ―１０００ＸＰ）
０．０５μｍ以上の微粒子数：パーティクルカウンター（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ社製 ＵＤＩ―５０）
ｐＨ：電極法
ホウ素濃度：ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分光法又はＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析）法
硬度成分：ＩＣＰ－ＭＳ法
溶存炭酸ガス（炭酸カルシウム換算）：ＳＵＥＺ社製 Ｓｉｅｖｅｒｓ Ｍ９ｅ
シリカ（Ｓｉ）：原子吸光光度法・吸光光度法
塩素（Ｃｌ換算）：ＤＰＤ（ジエチルパラフェニレンジアミン）法
導電率：導電率計（堀場製作所製 ＨＥ－９６０ＣＷ）
抵抗率（比抵抗）：抵抗率計（堀場製作所製 ＨＥ－９６０ＲＷ）
全有機炭素（ＴＯＣ）濃度：ＴＯＣ計（超純水以外：ＳＵＥＺ社製 Ｓｉｅｖｅｒｓ Ｍ９ｅ、超純水：ＢＥＣＫＭＡＮ ＣＯＵＬＴＥＲ社製 Ａｎａｔｅｌ Ａ―１０００ＸＰ）
０．０５μｍ以上の微粒子数：パーティクルカウンター（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ社製 ＵＤＩ―５０）
【実施例0106】
次に、実施例について説明する。本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0107】
（実施例１）
図７に示される純水製造システム７を用いて、純水を製造した。図７に示される純水製造システム７は、図５に示される前処理装置３１０と純水製造装置３００を組み合わせて成る。厚木市水を活性炭処理し、その後、前処理装置３１０に供給した。前処理装置３１０で処理されて生成する前処理水Ｗ１（ｐＨ＝７．２、ホウ素濃度１５０ｐｐｂ、炭酸濃度３０ｐｐｍの原水）を、逆浸透膜装置２０１、２０２、３０３で順に逆浸透膜処理した。逆浸透膜装置２０２の供給水には、そのｐＨが９．５になるように、アルカリ調整機構２０４によって水酸化ナトリウム水溶液を添加した。逆浸透膜装置２０２、３０３の濃縮水は、タンクＴＫに還流させた。
図７に示される純水製造システム７を用いて、純水を製造した。図７に示される純水製造システム７は、図５に示される前処理装置３１０と純水製造装置３００を組み合わせて成る。厚木市水を活性炭処理し、その後、前処理装置３１０に供給した。前処理装置３１０で処理されて生成する前処理水Ｗ１（ｐＨ＝７．２、ホウ素濃度１５０ｐｐｂ、炭酸濃度３０ｐｐｍの原水）を、逆浸透膜装置２０１、２０２、３０３で順に逆浸透膜処理した。逆浸透膜装置２０２の供給水には、そのｐＨが９．５になるように、アルカリ調整機構２０４によって水酸化ナトリウム水溶液を添加した。逆浸透膜装置２０２、３０３の濃縮水は、タンクＴＫに還流させた。
【0108】
（実施例２）
図７に示される純水製造システム７を用いて、純水を製造した。前処理装置３１０で前処理水（ｐＨ＝７．２、ホウ素濃度５０ｐｐｂ、炭酸濃度１５ｐｐｍの原水）を製造し、得られた前処理水を、逆浸透膜装置２０１、２０２、３０３で順に逆浸透膜処理した。逆浸透膜装置２０２の供給水には、そのｐＨが９．５になるように、アルカリ調整機構２０４によって水酸化ナトリウム水溶液を添加した。逆浸透膜装置２０２、３０３の濃縮水は、タンクＴＫに還流させた。
図７に示される純水製造システム７を用いて、純水を製造した。前処理装置３１０で前処理水（ｐＨ＝７．２、ホウ素濃度５０ｐｐｂ、炭酸濃度１５ｐｐｍの原水）を製造し、得られた前処理水を、逆浸透膜装置２０１、２０２、３０３で順に逆浸透膜処理した。逆浸透膜装置２０２の供給水には、そのｐＨが９．５になるように、アルカリ調整機構２０４によって水酸化ナトリウム水溶液を添加した。逆浸透膜装置２０２、３０３の濃縮水は、タンクＴＫに還流させた。
【0109】
（実施例３）
実施例１と同様に前処理水Ｗ１を得て、前処理水Ｗ１を、逆浸透膜装置２０１、２０２、３０３で順に逆浸透膜処理した。逆浸透膜装置２０２の供給水には、そのｐＨが９．０になるように、アルカリ調整機構２０４によって水酸化ナトリウム水溶液を添加した。逆浸透膜装置３０３の供給水には、そのｐＨが６．５になるように、スルファミン酸水溶液を添加した。逆浸透膜装置２０２、３０３の濃縮水は、タンクＴＫに還流させた。
実施例１と同様に前処理水Ｗ１を得て、前処理水Ｗ１を、逆浸透膜装置２０１、２０２、３０３で順に逆浸透膜処理した。逆浸透膜装置２０２の供給水には、そのｐＨが９．０になるように、アルカリ調整機構２０４によって水酸化ナトリウム水溶液を添加した。逆浸透膜装置３０３の供給水には、そのｐＨが６．５になるように、スルファミン酸水溶液を添加した。逆浸透膜装置２０２、３０３の濃縮水は、タンクＴＫに還流させた。
【0110】
（比較例１）
実施例１と同様に前処理水Ｗ１を得て、前処理水Ｗ１を、２段の逆浸透膜装置（図７の逆浸透膜装置２０１、２０２に相当）で順に逆浸透膜処理した。２段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのｐＨが９．５になるように水酸化ナトリウム水溶液を添加した。２段目の逆浸透膜装置の濃縮水は、実施例１と同様に、タンクＴＫに還流させた。
実施例１と同様に前処理水Ｗ１を得て、前処理水Ｗ１を、２段の逆浸透膜装置（図７の逆浸透膜装置２０１、２０２に相当）で順に逆浸透膜処理した。２段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのｐＨが９．５になるように水酸化ナトリウム水溶液を添加した。２段目の逆浸透膜装置の濃縮水は、実施例１と同様に、タンクＴＫに還流させた。
【0111】
（比較例２）
実施例１と同様に前処理水Ｗ１を得て、前処理水Ｗ１を、３段の逆浸透膜装置（図７の逆浸透膜装置２０１、２０２、３０３に相当）で順に逆浸透膜処理した。１段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのｐＨが６．０になるように、硫酸を添加した。また、２段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのｐＨが９．０になるように、水酸化ナトリウム水溶液を添加した。３段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのｐＨが４．７になるように、スルファミン酸水溶液を添加した。２段目と３段目の逆浸透膜装置の濃縮水は、実施例１と同様に、タンクＴＫに還流させた。
実施例１と同様に前処理水Ｗ１を得て、前処理水Ｗ１を、３段の逆浸透膜装置（図７の逆浸透膜装置２０１、２０２、３０３に相当）で順に逆浸透膜処理した。１段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのｐＨが６．０になるように、硫酸を添加した。また、２段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのｐＨが９．０になるように、水酸化ナトリウム水溶液を添加した。３段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのｐＨが４．７になるように、スルファミン酸水溶液を添加した。２段目と３段目の逆浸透膜装置の濃縮水は、実施例１と同様に、タンクＴＫに還流させた。
【0112】
（比較例３）
実施例１の同様に前処理水Ｗ１を得て、前処理水Ｗ１に酸を添加した後、図示しない脱気塔で処理して脱気水を得た。脱気水を原水として、３段の逆浸透膜装置（図７の逆浸透膜装置２０１、２０２、３０３に相当）で順に逆浸透膜処理した。２段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのｐＨが９．０になるように、水酸化ナトリウム水溶液を添加した。また、３段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのｐＨが４．７になるように硫酸を添加した。２段目と３段目の逆浸透膜装置の濃縮水は、実施例１と同様に、タンクＴＫに還流させた。
実施例１の同様に前処理水Ｗ１を得て、前処理水Ｗ１に酸を添加した後、図示しない脱気塔で処理して脱気水を得た。脱気水を原水として、３段の逆浸透膜装置（図７の逆浸透膜装置２０１、２０２、３０３に相当）で順に逆浸透膜処理した。２段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのｐＨが９．０になるように、水酸化ナトリウム水溶液を添加した。また、３段目の逆浸透膜装置の供給水には、そのｐＨが４．７になるように硫酸を添加した。２段目と３段目の逆浸透膜装置の濃縮水は、実施例１と同様に、タンクＴＫに還流させた。
【0113】
上記した実施例及び比較例において、ポンプＰ１の吐出圧は１．６ＭＰａとし、逆浸透膜装置としては、超低圧型の逆浸透膜であるＴＢＷ－ＨＲ（東レ社製）を使用した。
【0114】
（比較例４）
実施例１と同様に前処理水Ｗ１を得て、前処理水Ｗ１を、高圧型の逆浸透膜装置を用いて逆浸透膜処理した。比較例において、ポンプＰ１の吐出圧は１．６ＭＰａとし、逆浸透膜装置としては、高圧型の逆浸透膜であるＴＭ８２０Ｋ－４００（東レ株式会社製）を使用した。
実施例１と同様に前処理水Ｗ１を得て、前処理水Ｗ１を、高圧型の逆浸透膜装置を用いて逆浸透膜処理した。比較例において、ポンプＰ１の吐出圧は１．６ＭＰａとし、逆浸透膜装置としては、高圧型の逆浸透膜であるＴＭ８２０Ｋ－４００（東レ株式会社製）を使用した。
【0115】
上記した実施例及び比較例における前処理水水質、逆浸透膜装置２０２（２段目の逆浸透膜装置）の供給水質、逆浸透膜装置３０３（３段目の逆浸透膜装置）の供給水質、各例における処理水水質（最終段の逆浸透膜装置の透過水質）を測定した。結果を表１に示す。また、実施例及び比較例における各成分の除去率と薬剤（水酸化ナトリウム、スルファミン酸、硫酸）使用量の合計を測定した。薬剤使用量については実施例１において、使用される量（ｇ）を１とした値で算出した。なお、薬剤使用量は運転条件による変動が大きいので、１００日間の運転の結果をもとにして概算として示した。結果を表２に示す。表１、２において、「ＤＧ」は脱気塔を、「ＲＯ２」は２段目の逆浸透膜装置（図７の逆浸透膜装置２０２に相当。）を、「ＲＯ３」は３段目の逆浸透膜装置（図７の逆浸透膜装置３０３に相当。）を意味する。
【0116】
実施例及び比較例において、各水質は以下の装置又は方法にて測定した。
ｐＨ：堀場製作所社製ＨＰ―２００
ホウ素濃度：ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分光法
炭酸濃度：ＳＵＥＺ社製 Ｓｉｅｖｅｒｓ Ｍ９ｅ
ｐＨ：堀場製作所社製ＨＰ―２００
ホウ素濃度：ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分光法
炭酸濃度：ＳＵＥＺ社製 Ｓｉｅｖｅｒｓ Ｍ９ｅ
【0117】
【表1】
【0118】
【表2】
【0119】
表１、２に示されるように、実施例１～３の純水製造方法では、十分なホウ素濃度の低減と適切な水質の純水が得られている。比較例１の方法では、逆浸透膜が２段のみであるので、十分なホウ素濃度の低減が実現できていない。比較例２の方法では、高水質の純水を得られるが、導電率が低すぎて水質が過剰であり、薬品使用量が多くなっている。また、比較例２の方法では、前段で脱気処理を行わないため、処理水の炭酸濃度もやや高めとなっている。比較例３の方法も、高水質の純水を得られるが、導電率が低すぎて水質が過剰である。また、比較例３の方法は、前段で脱気塔による処理を行うため、薬品使用量の増大と、装置の大型化が問題である。比較例４の方法では、高圧型の逆浸透膜を使用しており、消費電力は実施例１と同等であるが、十分なホウ素濃度の低減が実現できていない。
【0120】
また、実施例１と比較例３の前処理水、各段の逆浸透膜装置の供給水及び処理水の炭酸濃度、ホウ素濃度及び導電率を図８～１０に示す。図８は炭酸濃度を対数で表し、図９はホウ素濃度を表し、図１０は導電率を表す。また、図８～１０において「ＲＯ１」は１段目の逆浸透膜装置を意味する。
【0121】
図８で示されるように、実施例１の方法では、１段目と２段目の逆浸透膜装置において炭酸が除去されている。これに対し、比較例３の方法では、脱気塔で炭酸が除去されており、炭酸の除去された被処理水（脱気水）が１段目の逆浸透膜装置に供給されることで、高導電率（導電率０．１２５μＳ／ｃｍ）の処理水を得ていることがわかる。
また、図９に示されるように、実施例１の方法では、２段目の逆浸透膜装置において、大部分のホウ素が除去され、ホウ素の一部が３段目の逆浸透膜装置において除去されている。これに対し、比較例３の方法では、ホウ素のほとんどが、２段目の逆浸透膜において除去されている。
さらに、図１０に示されるように、実施例１の方法では、１段目から３段目の逆浸透膜装置を通じて、導電性の成分（イオン成分など）が除去されている。これに対し、比較例３の方法では、脱気塔と１段目の逆浸透膜装置において、導電性の成分（イオン成分など）のほとんどが除去されている。
また、図９に示されるように、実施例１の方法では、２段目の逆浸透膜装置において、大部分のホウ素が除去され、ホウ素の一部が３段目の逆浸透膜装置において除去されている。これに対し、比較例３の方法では、ホウ素のほとんどが、２段目の逆浸透膜において除去されている。
さらに、図１０に示されるように、実施例１の方法では、１段目から３段目の逆浸透膜装置を通じて、導電性の成分（イオン成分など）が除去されている。これに対し、比較例３の方法では、脱気塔と１段目の逆浸透膜装置において、導電性の成分（イオン成分など）のほとんどが除去されている。
【0122】
以上のことから、実施例１の方法と比較例３の方法では、３段の逆浸透膜装置を用いる点と、用いる薬剤の一部が共通しているが、各逆浸透膜装置の奏する作用効果が異なっていることがわかる。
【符号の説明】
【0123】
１００，１１０，１２０…純水製造方法、１０１，１０３，１０４，１２２…逆浸透膜処理工程、１０２…アルカリ調整工程、１１１…電気式脱イオン処理工程、１１２…紫外線酸化処理工程、１１３…非再生型イオン交換（Ｐｒｉｍａｒｙ／Ｐｏｌｉｓｈｅｒ）処理工程、１２１…酸調整工程、Ｗ１０，２０…透過水、Ｗ３０，３１…透過水（純水）、Ｗ１１，１２，２１…被処理水、Ｗ４０…脱塩水、Ｗ４１，Ｗ４２…処理水、２００，３００…純水製造装置、２１０，３１０…前処理装置、２１１…活性炭装置（ＡＣ）、ＴＫ…貯留タンク、２１２…熱交換器（ＨＥＸ）、２１３…精密ろ過装置（ＰＦ）、２２１，６１１…電気式脱イオン装置（ＥＤＩ）、２２２，６１２…紫外線酸化装置（ＴＯＣ－ＵＶ）、２２３，６１３…非再生型イオン交換装置（Ｐｒｉｍａｒｙ／Ｐｏｌｉｓｈｅｒ）、２０１，２０２，２０３，３０３…逆浸透膜装置、２０４…アルカリ調整機構、２０５…酸調整機構、４，５，６…純水製造システム、Ｌ１，Ｌ２…供給管、Ｌ３～Ｌ５…排出管、Ｌ６…循環配管
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【手続補正書】
【提出日】2023-12-21
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
原水を、少なくとも３段の、運転圧力が０．４ＭＰａ～１．１ＭＰａの超低圧型の逆浸透膜装置で処理して原水中のホウ素を除去する純水製造方法であって、
前記３段の逆浸透膜装置に備えられる逆浸透膜は、いずれも、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜であり、
前記原水が、炭酸を１ｍｇ／Ｌ以上１００ｍｇ／Ｌ以下、ホウ素を１５０μｇ／Ｌ以下含有し、
前記原水を第１段目の逆浸透膜装置で処理して第１の透過水を得る工程と、
前記第１の透過水をアルカリ性に調整してアルカリ性の被処理水を得る工程と、
前記アルカリ性の被処理水を第２段目の逆浸透膜装置で処理して第２の透過水を得る工程と、
前記第２の透過水を第３段目の逆浸透膜装置で処理して、ホウ素濃度が３μｇ／Ｌ以上２０μｇ／Ｌ以下、導電率が、０．３μＳ／ｃｍ以上４０μＳ／ｃｍ以下の純水を得る工程と、
を有することを特徴とする、純水製造方法。
前記３段の逆浸透膜装置に備えられる逆浸透膜は、いずれも、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜であり、
前記原水が、炭酸を１ｍｇ／Ｌ以上１００ｍｇ／Ｌ以下、ホウ素を１５０μｇ／Ｌ以下含有し、
前記原水を第１段目の逆浸透膜装置で処理して第１の透過水を得る工程と、
前記第１の透過水をアルカリ性に調整してアルカリ性の被処理水を得る工程と、
前記アルカリ性の被処理水を第２段目の逆浸透膜装置で処理して第２の透過水を得る工程と、
前記第２の透過水を第３段目の逆浸透膜装置で処理して、ホウ素濃度が３μｇ／Ｌ以上２０μｇ／Ｌ以下、導電率が、０．３μＳ／ｃｍ以上４０μＳ／ｃｍ以下の純水を得る工程と、
を有することを特徴とする、純水製造方法。
【請求項2】
前記アルカリ性の被処理水のｐＨは、９．０以上１０．０以下である、請求項１に記載の純水製造方法。
【請求項3】
さらに、前記第２の透過水に酸を添加して第２の被処理水を得る工程を有し、前記第２の被処理水を第３段目の逆浸透膜装置で処理する請求項１又は２に記載の純水製造方法。
【請求項4】
前記原水が塩素を含有し、
前記第２の被処理水を得る工程において、第２の透過水に、スルファミン酸が添加され、
前記第３段目の逆浸透膜装置の濃縮水が、原水に混合されて前記第１段目の逆浸透膜装置で処理される、請求項３に記載の純水製造方法。
前記第２の被処理水を得る工程において、第２の透過水に、スルファミン酸が添加され、
前記第３段目の逆浸透膜装置の濃縮水が、原水に混合されて前記第１段目の逆浸透膜装置で処理される、請求項３に記載の純水製造方法。
【請求項5】
前記第２の被処理水のｐＨは、５．５以上７．５以下である、請求項３に記載の純水製造方法。
【請求項6】
前記第３段目の逆浸透膜装置の透過水として得られた前記純水をさらに、電気式脱イオン装置で処理する、請求項１又は２に記載の純水製造方法。
【請求項7】
直列に接続された第１の逆浸透膜装置、第２の逆浸透膜装置及び第３の逆浸透膜装置を有し、ホウ素を除去するための純水製造装置であって、
前記第１の逆浸透膜装置、第２の逆浸透膜装置及び第３の逆浸透膜装置は、運転圧力が０．４ＭＰａ～１．１ＭＰａの超低圧型の逆浸透膜装置であり、
前記第１の逆浸透膜装置、第２の逆浸透膜装置及び第３の逆浸透膜装置に備えられる逆浸透膜は、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜であり、
炭酸を１ｍｇ／Ｌ以上１００ｍｇ／Ｌ以下、ホウ素を１５０μｇ／Ｌ以下含有する原水を第１の逆浸透膜装置に供給する原水供給機構と、
前記第１の逆浸透膜装置の透過水を前記第２の逆浸透膜装置に送る第１の供給管と、
前記第１の供給管の経路に設けられ、前記第１の供給管内を通流する被処理水をアルカリ性に調整するアルカリ調整機構と、
前記第２の逆浸透膜装置の透過水を前記第３の逆浸透膜装置に送る第２の供給管と、を有し、前記第３の逆浸透膜装置の透過水として、ホウ素濃度が３μｇ／Ｌ以上２０μｇ／Ｌ以下、導電率が０．３μＳ／ｃｍ以上４０μＳ／ｃｍ以下の純水を得ることを特徴とする、純水製造装置。
前記第１の逆浸透膜装置、第２の逆浸透膜装置及び第３の逆浸透膜装置は、運転圧力が０．４ＭＰａ～１．１ＭＰａの超低圧型の逆浸透膜装置であり、
前記第１の逆浸透膜装置、第２の逆浸透膜装置及び第３の逆浸透膜装置に備えられる逆浸透膜は、架橋芳香族ポリアミドからなるスキン層を有する負電荷膜であり、
炭酸を１ｍｇ／Ｌ以上１００ｍｇ／Ｌ以下、ホウ素を１５０μｇ／Ｌ以下含有する原水を第１の逆浸透膜装置に供給する原水供給機構と、
前記第１の逆浸透膜装置の透過水を前記第２の逆浸透膜装置に送る第１の供給管と、
前記第１の供給管の経路に設けられ、前記第１の供給管内を通流する被処理水をアルカリ性に調整するアルカリ調整機構と、
前記第２の逆浸透膜装置の透過水を前記第３の逆浸透膜装置に送る第２の供給管と、を有し、前記第３の逆浸透膜装置の透過水として、ホウ素濃度が３μｇ／Ｌ以上２０μｇ／Ｌ以下、導電率が０．３μＳ／ｃｍ以上４０μＳ／ｃｍ以下の純水を得ることを特徴とする、純水製造装置。
【請求項8】
前記第３の逆浸透膜装置の後段に電気式脱イオン装置を有する、請求項７に記載の純水製造装置。
【請求項9】
一次純水装置と二次純水装置をこの順に備える超純水製造システムであって、
前記一次純水装置は、請求項７又は８に記載の純水製造装置と、前記純水製造装置の後段に配置される電気式脱イオン装置とを備え、
前記二次純水装置は、紫外線酸化装置、非再生式ポリッシャー、膜脱気装置及び限外ろ過装置をこの順に備え、
ホウ素濃度が０．１μｇ／Ｌ以下の超純水を製造する、
超純水製造システム。
前記一次純水装置は、請求項７又は８に記載の純水製造装置と、前記純水製造装置の後段に配置される電気式脱イオン装置とを備え、
前記二次純水装置は、紫外線酸化装置、非再生式ポリッシャー、膜脱気装置及び限外ろ過装置をこの順に備え、
ホウ素濃度が０．１μｇ／Ｌ以下の超純水を製造する、
超純水製造システム。