超纯水制造装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种逆渗透膜分离装置的设置数量少的超纯水制造装置。本发明提供了一种超纯水制造装置，其具备有一次纯水系统(2)和处理该一次纯水系统(2)的处理水的辅助系统(3)，并且，至少在该一次纯水系统(2)中设置有逆渗透膜分离装置，其特征在于，设置于该一次纯水系统(2)中的逆渗透膜分离装置是高压型逆渗透膜分离装置，并且以单级的方式设置。高压型逆渗透膜分离装置具有标准运转压力为5.52MPa、纯水通量为0.5m3/m2·D以上、NaCl去除率为99.5％(NaCl 32000mg/L)以上的特性。
【专利说明】超纯水制造装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超纯水制造装置，特别是涉及一种具备具有逆渗透膜分离装置(R0装置)的一次纯水系统的超纯水制造装置。
【背景技术】
[0002]以往以来，作为半导体洗净用水使用的超纯水，是通过如图2所示的由前处理系统I’、一次纯水系统2’、辅助系统(二次纯水系统)3’构成的超纯水制造装置，对原水(工业用水、城市用水、井水、自半导体工厂所排出的已使用过的超纯水(以下称为“回收水”))等进行处理来制造的。在图2中，各系统的作用如下所述。
[0003]在由凝聚、加压浮起(沉淀)、过滤(膜过滤)装置等所构成的前处理系统I’中，进行原水中的悬浮物质、胶体物质等的去除。在此过程中，也可去除高分子系有机物、疏水性有机物等。
[0004]在具备逆渗透膜分离(RO)装置、脱气装置及离子交换装置(混床式或4床5塔式等)的一次纯水系统2’中，进行原水中的离子、有机成分的去除。此外，在逆渗透膜分离装置中，去除盐类并且去除离子性、胶体性的T0C。在离子交换装置中，去除盐类并且去除通过离子交换树脂所吸附或离子交换的TOC成分。在脱气装置中，去除无机系碳(1C)、溶解氧(DO)。
[0005]在具备低压紫外线氧化装置、离子交换纯水装置及超过滤膜分离装置的辅助系统3’中，将通过一次纯水系统2’所获得的纯水的纯度更进一步提高制成为超纯水。在低压紫外线氧化装置中，通过从低压紫外线灯所射出的波长185nm的紫外线，将TOC分解成有机酸进而分解成C02。通过分解所产生的有机物及CO2，通过后级的离子交换树脂去除。在超过滤膜分离装置中，去除微粒子，并去除离子交换树脂的流出粒子。
[0006]在图2中，一次纯水系统的逆渗透膜分离装置配置于前级侧与最后级部，但也有呈串联方式设置成2级。在图2中，前处理系统仅设置有I系统，但也有并列设置用来处理城市用水、工业用水等的前处理系统与处理半导体制造工序排水等的稀薄系排水的稀薄系排水回收系统的情形。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本专利第3468784号公报
【发明内容】
[0010]发明所要解决的课题
[0011]以往，在超纯水制造系统的一次纯水或排水回收系统中，根据降低有机物浓度的目的，主要采用将RO分离装置以串联方式进行2级通水的2级RO方式。成为处理对象的原水是工业用水、自来水、井水或盐类负荷低的稀薄系排水，因此，一般使用标准运转压力0.75MPa、纯水通量25mVm2 *D/支(8英寸)以上的超低压RO膜、或标准运转压力1.47MPa、纯水通量25m3/m2.D/支(8英寸)以上的低压RO膜。
[0012]但是，如此地将逆渗透膜分离装置设置成2级时，设置空间增大，并且装置运转管理也变得繁杂。也即，半导体制造工厂的超纯水制造设备，虽然根据规模来决定，但是，作为一次纯水系统的第I级的逆渗透膜分离装置，并列设置例如4?40个，而在第2级，也并列设置与该第I级相同程度的逆渗透膜分离装置，逆渗透膜分离装置的设置数量极多，造成逆渗透膜分离装置的设备成本及运行成本变高，并且设置面积也大。
[0013]本发明的目的在于提供一种解决上述以往的问题并且逆渗透膜分离装置的设置数量少的超纯水制造装置。
[0014]解决课题的方法
[0015]本发明的超纯水制造装置，其具备一次纯水系统和处理该一次纯水系统的处理水的辅助系统，并且至少在该一次纯水系统中设置有逆渗透膜分离装置。在该一次纯水系统中设置的逆渗透膜分离装置是高压型逆渗透膜分离装置，并且以单级方式设置。
[0016]前述高压型逆渗透膜分离装置，优选具有标准运转压力为5.52MPa以上、标准运转压力时的纯水通量为0.5m3/m2.D以上、NaCl去除率为99.5% (NaC132000mg/L)以上的特性。
[0017]本发明的装置，也可进一步具有处理原水的前处理系统，以前述一次纯水系统及辅助系统依次处理该前处理系统的处理水。朝前述高压型逆渗透膜分离装置的给水的TDS (总溶解固体)可为1500mg/L以下。
[0018]前述高压型逆渗透膜分离装置的膜面有效压力优选是1.5?3MPa。
[0019]发明的效果
[0020]高压型逆渗透膜分离装置，以往以来被使用于海水淡水化设备，为了将盐份浓度高的海水进行逆渗透膜处理，而将膜面有效压力(I次侧压力与2次侧压力的差)作为5.52MPa左右的高压来使用。
[0021]在本发明中，将此高压型逆渗透膜分离装置以单级(I级)的方式设置在超纯水制造装置的一次纯水系统。通常，海水淡水化用逆渗透膜，其有助于脱盐、有机物去除的表皮层的分子构造紧密，因此，有机物去除率高。在海水淡水化中，原水的盐类浓度高，与此相伴随，渗透压变高，因此，为了确保渗透水量，膜面有效压力成为5.5MPa以上。另外，电子产业领域的适用于一般RO膜的原水的盐类浓度低，TDS (总溶解固体)为1500mg/L以下。在这样的原水中，渗透压低，膜面有效压力仅2?3MPa左右即可获得充分的渗透水量，并且如上述般，渗透水的水质比起以往的逆渗透膜(超低压RO膜、低压RO膜)，大幅提升。
[0022]如此，通过在一次纯水系统中以单级方式设置高压型逆渗透膜分离装置，逆渗透膜分离装置的设置数量比起以往的2级式设置的情况成为一半的数量，由此，使得逆渗透膜分离装置的设置空间减半，并且设备成本、运转管理成本也大致减半。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是表示本发明的超纯水制造装置的实施方式的一个实例的系统图。
[0024]图2是表示以往的超纯水制造装置的系统图。
【具体实施方式】
[0025]以下，详细地说明本发明的超纯水制造装置的实施方式。
[0026]在本发明中，如图1所示，当理想为以前处理系统1、一次纯水系统2、辅助系统3依次处理原水来制造超纯水时，在一次纯水系统2中，以单级方式设置作为逆渗透膜分离装置(R0装置)的高压型逆渗透膜分离装置。
[0027]高压型逆渗透膜分离装置，以往是使用于海水淡水化的逆渗透膜分离装置，具有标准运转压力为5.52MPa以上，在标准运转压力时的纯水通量为0.5m3/m2 *D以上、NaCl去除率为99.5% (NaCl 32000mg/L)以上的特性。此NaCl去除率是对NaCl浓度32000mg/L的NaCl水溶液在25°C时的去除率。在逆渗透膜的目录(包含技术资料)中，由膜厂商进行规格显示，能够以目录值判别为高压型、低压型还是超低压型。
[0028]此高压型逆渗透膜，与以往的使用于超纯水制造装置的一次纯水系统中的低压或超低压逆渗透膜相比，膜表面的表皮层紧密。因此，高压型逆渗透膜，与低压型或超低压型逆渗透膜相比，每单位操作压力的膜渗透水量低，但是有机物的去除率极高。在将TDS(总溶解固体)1500mg/L以下的盐类浓度的给水进行逆渗透膜处理的情形时，在回收率90%时的运转条件下施加于逆渗透膜的渗透压最大为1.0MPa左右。因此，在对TDS 1500mg/L以下的给水的处理中，采用高压型逆渗透膜分离装置的情形，优选为以1.5?3MPa、更优选为2?3MPa左右的膜面有效压力(I次侧与2次侧的压力差)，可确保与低压型或超低压型逆渗透膜相同程度的水量。其结果，能够仅以I级RO膜处理获得与以往2级RO相同的处理水水质、处理水量，与此相伴随，能够削减膜支数、容器、配管，能够达到低成本、省空间化。
[0029]逆渗透膜的膜形状未特别限定，例如，可为螺旋型、中空纤维(中空子)型等4英寸RO膜、8英寸RO膜、16英寸RO膜等中的任意形状。
[0030]在图1中，以前处理系统I处理原水，再供给至一次纯水系统2，但是也可与该前处理系统I并列地设置稀薄系排水处理系统(未图示)，此稀薄系排水处理系统的处理水也供给至一次纯水系统。在此情形，优选在图1中的流程中，在一次纯水系统2的前级设置水槽，使来自于前处理系统I的处理水和稀薄系排水的处理水流入到该水槽。
[0031]实施例
[0032]<实验例1>
[0033]以回收率73%的条件，使电子装置工厂排水(电传导率100mS/m、TDS600mg/L、TOC10mg/L)通过仅设置I级的高压型逆渗透膜分离装置(R0膜为SWC4+:日东电工公司制造；运转压力 5.52MPa 的通量 24.6m3/m2.D、NaCl 去除率 99.8% (NaCl 32000mg/L))。其结果，渗透水的TOC为0.85mg/L。膜面有效压力为2.0MPa0
[0034]<实验例2>
[0035]以前级RO回收率75%、后级RO回收率90%、全体水回收率73%的条件(后级RO浓缩水与前级RO给水合流)，使与实验例I相同的电子装置工厂排水通过填充有超低压RO膜(ES-20 ;日东电工公司制造)的2级式RO装置。其结果，第I级RO渗透水的TOC浓度为1.35mg/L，第2级RO渗透水的TOC浓度为0.9mg/L。膜面有效压力，在第I级为0.5MPa，第2级为0.75MPa。
[0036]由该实验例1、2可确认，通过高压型逆渗透膜分离装置的单级通水与超低压型逆渗透膜分离装置的2级通水，能够获得相同的水质的渗透水。另外，可确认在实验例2中，第I级RO渗透水的TOC浓度为极高的1.35mg/L，在超低压型逆渗透膜分离装置的单级设置中，TOC及TDS的去除均比高压型逆渗透膜分离装置低。
[0037]因此，当使用上述高压型逆渗透膜分离装置，在将图2所示的既存的流程的超纯水制造装置的一次纯水系统设置成为如图1所示的单独设置高压型逆渗透膜分离装置，且将膜面有效压力作为2.0MPa进行运转时，可确认，能够以与以往(2级RO膜、第I级的膜面有效压力0.5MPa、第2级的膜面有效压力0.75MPa)大致相同的生产水量来制造相同水质的超纯水。
[0038]以上使用特定方案详细地说明了本发明，但是，对于本领域技术人员而言，显然，在不超出本发明的意图和范围的情形下能够进行各种变更。
[0039]另外，本申请是基于2011年5月25日提出的日本专利申请(日本特愿2011-117142)而提出的，在此通过引用的方式援引其全体内容。
【权利要求】
1.一种超纯水制造装置，其具备一次纯水系统和处理该一次纯水系统的处理水的辅助系统，并且，至少在该一次纯水系统中设置有逆渗透膜分离装置，其特征在于， 在该一次纯水系统中设置的逆渗透膜分离装置是高压型逆渗透膜分离装置，并且该逆渗透膜分离装置是以单级的方式设置。
2.如权利要求1所述的超纯水制造装置，其中， 前述高压型逆渗透膜分离装置，具有标准运转压力为5.52MPa以上、标准运转压力时的纯水通量为0.5m3/m2.D以上、并且NaCl去除率为99.5%以上的特性，并且，该NaCl去除率是针对NaC132000mg/L时的去除率。
3.如权利要求1或2所述的超纯水制造装置，其中， 该超纯水制造装置还具有处理原水的前处理系统， 该前处理系统的处理水依次通过前述一次纯水系统及辅助系统进行处理， 朝前述高压型逆渗透膜分离装置的给水的总溶解固体TDS是1500mg/L以下。
4.如权利要求1至3中任一项所述的超纯水制造装置，其中， 前述高压型逆渗透膜分离装置的膜面有效压力是1.5?3MPa。
【文档编号】C02F9/00GK104411641SQ201280074530
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2012年7月13日 优先权日:2012年7月13日
【发明者】育野望 申请人:栗田工业株式会社