KR101563169B1 - Pure water production apparatus and pure water production method - Google Patents
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Abstract
붕소 농도가 낮은 순수를 효율적으로 제조하기 위하여, 초순수 제조장치는, 활성탄장치(1)와, 히터(2)와, 막식 여과장치(3)와, 원수 탱크(4)와, 전처리장치(5)와, 전기탈이온장치(6)와, 일차 순수의 서브 탱크(7)로 구성되어 있고, 전처리장치(5)는, 제 1 역침투막(RO)장치(8)와, 제 2 역침투막(RO)장치(9)와, 탈탄산막장치(10)에 의해 구성되고, 이 전처리장치(5)가, 원수(W0)의 수질에 따라서, 염화물 이온 농도 100ppb이하의 처리수(W1)를 전기탈이온장치(6)의 탈염실로 도입할 수 있도록 설계되어 있다.The ultrapure water producing apparatus includes an activated carbon device 1, a heater 2, a membrane filtration device 3, a raw water tank 4, a pretreatment device 5, and a pretreatment device 5 in order to efficiently produce pure water having a low boron concentration. And a pretreatment device 5 comprises a first reverse osmosis membrane (RO) device 8, a second reverse osmosis membrane (RO) device 8, (RO) apparatus 9 and a decalinization membrane apparatus 10. The pretreatment apparatus 5 is configured to treat the treated water W1 having a chloride ion concentration of 100 ppb or less in accordance with the quality of the raw water W0 So that it can be introduced into the desalting chamber of the deionization unit 6.
Description
본 발명은, 초순수 제조 시스템 등을 조립하는데 호적한 순수 제조장치에 관한 것으로서, 특히 붕소 농도가 낮은 순수를 제조하기 위한 순수 제조장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 초순수 제조 시스템 등에 호적한 순수 제조방법에 관한 것으로서, 특히 붕소 농도가 낮은 순수를 제조하기 위한 순수 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pure water producing apparatus suitable for assembling an ultrapure water producing system and the like, and more particularly to a pure water producing apparatus for producing pure water having a low boron concentration. The present invention also relates to a pure water producing method suitable for an ultrapure water producing system and the like, and more particularly to a pure water producing method for producing pure water having a low boron concentration.
초순수 제조 시스템은, 통상, 전처리 시스템, 일차 순수 시스템 및 서브 시스템으로 구성된다. 전처리 시스템은, 응집 여과, MF막(정밀 여과막), UF막(한외 여과막) 등에 의한 제탁 처리장치, 활성탄 등에 의한 탈염소 처리장치에 의해 구성된다.The ultrapure water producing system generally comprises a pretreatment system, a primary pure water system and a subsystem. The pretreatment system is constituted by a dechlorination apparatus using a coarse filtration, a MFR membrane (microfiltration membrane), a UF membrane (ultrafiltration membrane), and a dechlorination unit with activated carbon.
일차 순수 시스템은, RO(역침투막)장치, 탈기막장치, 전기탈이온장치 등에 의해 구성되어, 대부분의 이온성분이나 TOC성분이 제거된다. 또한, 서브 시스템은, UV장치(자외선 산화장치), 비재생형 이온 교환장치, UF장치(한외 여과장치) 등에 의해 구성되어, 미량 이온의 제거, 특히 저분자의 미량 유기물의 제거, 미립자의 제거가 실시된다. 상기 서브 시스템으로 만들어진 초순수는, 사용 포인트에 송수되고, 잉여의 초순수는 서브 시스템의 전단의 탱크로 반송되는 것이 일반적이다.The primary pure water system is composed of an RO (reverse osmosis membrane) device, a demineralization device, an electric deionization device, etc., and most of the ion components and TOC components are removed. Further, the sub-system is constituted by a UV apparatus (ultraviolet oxidation apparatus), a non-regenerated ion exchange apparatus, a UF apparatus (ultrafiltration apparatus) or the like, and the removal of trace ions, especially the removal of trace microorganisms, . The ultrapure water made in the subsystem is sent to the point of use, and the excess ultrapure water is generally returned to the tank in the front stage of the subsystem.
그렇지만, 초순수의 요구 수질은 매년 엄격해져서, 현재, 최첨단의 전자 산업 분야에서는 붕소 농도 10ppt이하의 초순수가 요구되고 있다. 상기 붕소는, 초순수 중에서는 대부분 붕산 이온으로서 존재하지만, 상기 붕산 이온은, 약이온이기 때문에 제거하는 것이 어렵다. 여기에서 붕소 농도가 낮은 순수를 제조하기 위하여, RO장치의 급수를 pH10이상으로 하여 RO장치에서의 붕소 제거율을 향상시키는 것이 제안되고 있다(특허문헌1 참조).However, the required water quality of ultrapure water becomes strict every year, and ultrapure water having a boron concentration of 10 ppt or less is required in the cutting-edge electronic industry field. Although the boron exists mostly as boric acid ions in ultrapure water, it is difficult to remove the boric acid ions because they are weak ions. In order to produce pure water having a low boron concentration, it has been proposed to increase the boron removal rate in the RO apparatus by setting the water supply of the RO apparatus at
또한, 전처리후의 처리수를 붕소 선택성 이온교환수지와 접촉시키는 것(특허문헌2 참조), 원수를 RO장치 등의 탈염장치에서 탈염한 후, 붕소 흡착 수지탑에 통수하는 것이 제안되고 있다(특허문헌3 참조).It has also been proposed to bring the treated water after the pretreatment into contact with a boron selective ion exchange resin (see Patent Document 2), desalinate raw water in a desalination apparatus such as an RO apparatus, and then pass it through a boron adsorption resin tower 3).
나아가, 원수를 전처리장치, 2단 RO장치, 전기 재생식 탈염장치 등을 통수한 처리수를, 붕소 선택성 이온교환수지에 접촉시키는 초순수 제조장치가 제안되고 있다(특허문헌4 참조).Further, there has been proposed an ultrapure water producing apparatus in which raw water is contacted with a boron selective ion exchange resin through a pretreatment device, a two-stage RO device, an electric regenerative desalination device, and the like (see Patent Document 4).
특허문헌 1: 특허 제 3321179호 공보Patent Document 1: Japanese Patent No. 3321179
특허문헌 2: 특허 제 3200301호 공보Patent Document 2: Japanese Patent No. 3200301
특허문헌 3: 특개 평8-89956호 공보Patent Document 3: JP-A-8-89956
특허문헌 4: 특개 평9-192661호 공보Patent Document 4: JP-A-9-192661
특허문헌 1에 기재된 순수 제조방법에서는, RO장치의 급수를 pH10이상으로 조정하기 위하여 알카리를 사용하던지, 음이온 교환 수지탑을 설치할 필요가 있고, 약품 비용 또는 장치적 부하가 드는 데다가, 연속 운전을 할 수 없다는 문제점이 있다.In the pure water production method described in Patent Document 1, it is necessary to use an alkali or an anion exchange resin tower in order to adjust the water supply of the RO apparatus to
또한, 특허문헌 2~4에 기재된 순수 제조방법은, 처리수를 붕소 선택성 이온교환수지나 붕소 흡착수지에 유통함으로써, 붕소를 제거하는 것이지만, 피처리수의 붕소 농도가 높으면, 이러한 붕소 흡착수지 등이 단기간에 지나치게 파과(破過)되는 한편, 피처리수의 붕소 농도가, 예를 들어 10ppb이하 정도의 저농도이면 제거율이 저하되는 문제점이 있다. 나아가 붕소 흡착수지로부터의 TOC의 용출의 우려가 있으므로, 붕소 흡착수지의 세정, 컨디셔닝이 필요한 문제점도 있다.In the pure water production methods described in Patent Documents 2 to 4, boron is removed by passing treated water through a boron-selective ion exchange resin or a boron adsorption resin. However, if the boron concentration of the water to be treated is high, The boron concentration in the for-treatment water is low, for example, about 10 ppb or less, which results in a problem that the removal rate is lowered. Further, since there is a risk of elution of TOC from the boron adsorbent resin, cleaning and conditioning of the boron adsorbent resin are also required.
나아가, 전기탈이온장치에 의해, 음이온인 붕산 이온을 동시에 제거해야 하는 경우가 고려되지만, 붕산 이온은 약이온이므로, 전기탈이온장치의 전류 밀도를 올려서 운전하여도 제거율을 90%이상으로 하는 것은 곤란하다. 또한, RO장치를 조합하여도 붕소 제거율을 98%이상으로 할 수는 없다.Further, although it is considered that the boric acid ions, which are anions, should be simultaneously removed by the electric deionization apparatus, since the boric acid ions are weak ions, the removal rate is set to 90% or more even when the current density of the electrodeionization apparatus is increased It is difficult. Further, even when the RO apparatus is combined, the boron removal rate can not be made 98% or more.
즉, 최근, 초순수의 요구 수질은 매년 엄격해져, 붕소 농도 100ppt이하, 최첨단의 전자 산업 분야에서는 붕소 농도 10ppt이하, 경우에 따라서는 1ppt이하의 수질이 요구되는 것에 상관없이, 간단한 구조로 이를 달성할 수 있는 순수 제조장치는 없었다. 이를 전기탈이온장치에서 달성하기 위해서는 적어도 전기탈이온장치에서의 붕소 제거율을 99%이상, 특히 99.5%이상으로 하는 것이 필요하다.That is, in recent years, the required water quality of ultrapure water has become strict every year, so that a boron concentration of 100 ppt or less, a boron concentration of 10 ppt or less, and in some cases 1 ppt or less of water quality is required in the cutting- There was no pure manufacturing equipment available. In order to achieve this in the electrodeionization apparatus, it is necessary to set the removal rate of boron in the electrodeionization apparatus to 99% or more, especially 99.5% or more.
본 발명은, 상기 과제에 비추어 이루어진 것으로, 붕소 농도가 낮은 순수를 효율적으로 제조할 수 있는 순수 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 붕소 농도가 낮은 순수를 효율적으로 제조할 수 있는 순수 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a pure water producing apparatus capable of efficiently producing pure water having a low boron concentration. It is another object of the present invention to provide a pure water producing method capable of efficiently producing pure water having a low boron concentration.
상기 과제를 해결하기 위하여, 첫번째로 본 발명은, 전처리장치와, 상기 전처리장치의 처리수를 탈염실로 받아들여서 탈이온처리를 실시하는 전기탈이온장치를 갖는 순수 제조장치로서, 상기 전처리장치가, 상기 전기탈이온장치의 탈염실로 도입하는 처리수의 염화물 이온 농도를 100ppb이하로 하는 것을 특징으로 하는 순수 제조장치를 제공한다(발명 1).In order to solve the above problems, the present invention provides a pure water producing apparatus having a pretreatment device and an electrodeionization device for taking in treated water of the pretreatment device into a desalting chamber for performing a deionization treatment, And a chloride ion concentration of the treated water introduced into the desalting chamber of the electrodeionization apparatus is set to 100 ppb or less (Invention 1).
상기 발명(발명1)에 따르면, 염화물 이온은 붕소보다도 그 제거가 용이하고, 전기탈이온장치로 도입하는 처리수의 염화물 이온 농도를 100ppb이하로 함으로써, 전기탈이온장치에서의 붕소의 제거율을 99%이상으로 대폭 향상시킬 수 있다.According to the above invention (invention 1), the chloride ion is easier to remove than boron, and the chloride ion concentration of the treated water introduced into the electrodeionization apparatus is made 100 ppb or less, whereby the removal rate of boron in the electrodeionization apparatus is 99 % Or more.
상기 발명(발명 1)에서는, 상기 전처리장치가, 하나 또는 둘이상의 RO막장치를 구비하여, 상기 전기탈이온장치의 탈염실로 도입하는 처리수의 탄산 농도를 1ppm이하로 하는 것이 바람직하고(발명2), 이러한 발명(발명2)에서는, 상기 전처리장치가, 하나 또는 둘 이상의 이온 교환수지탑을 더 구비하는 것이 바람직하며(발명 3), 이러한 발명(발명 3)에서는, 상기 전처리장치가, 탈탄산막장치, 탈탄산탑 또는 진공탈기탑을 더 구비하는 것이 바람직하다(발명 4).In the above invention (Invention 1), it is preferable that the pretreatment apparatus has one or two RO membrane elements, and the carbonic acid concentration of the treated water to be introduced into the desalting chamber of the electrodeionization apparatus is preferably 1 ppm or less (invention 2) , The pretreatment apparatus may further include one or more ion exchange resin towers (Invention 3). In such an invention (Invention 3), it is preferable that the pretreatment apparatus further comprises one or more ion- , A decarbonated tower or a vacuum degassing tower (invention 4).
상기 발명(발명 2~4)에 따르면, 전기탈이온장치의 탈염실로 도입되는 처리수의 염화물 이온 농도 및 탄산이온 농도를 더 저감할 수 있고, 전기탈이온장치에서의 붕소의 제거율을 더 향상시킬 수 있다.According to the above invention (inventions 2 to 4), it is possible to further reduce the chloride ion concentration and the carbonate ion concentration of the treated water introduced into the desalting chamber of the electrodeionization apparatus, and further improve the removal rate of boron in the electrodeionization apparatus .
상기 발명(발명 1~4)에서는, 상기 전기탈이온장치의 탈염수의 일부를, 상기 전기탈이온장치의 농축실로 상기 탈염실로의 처리수의 도입방향과 반대방향에서 도입하는 것이 바람직하다(발명 5).In the above inventions (Invention 1 to 4), it is preferable to introduce a part of the desalted water of the electric deionization device into the concentration chamber of the electric deionization device in the direction opposite to the introduction direction of the treated water into the desalting chamber ).
상기 발명(발명 5)에 따르면, 수질이 양호한 탈염실의 배출수(탈염수)를 탈염실의 출구측으로부터 입구측의 방향을 향해서 농축실로 유통함으로써, 탈염실과 농축실의 사이의 붕소의 농도 구배가 완화되므로, 전기탈이온장치에서의 붕소의 제거율을 더 향상시킬 수 있다.According to the invention (Invention 5), the concentration gradient of boron between the desalting chamber and the concentrating chamber is relaxed by flowing the water (desalted water) of the desalting chamber having good water quality from the outlet side to the inlet side of the desalting chamber to the concentrating chamber The removal rate of boron in the electrodeionization apparatus can be further improved.
상기 발명(발명 1~5)에서는, 상기 전기탈이온장치가, 복수단 직렬로 설치되어 있는 것이 바람직하다(발명 6). 이러한 발명(발명 6)에 따르면, 붕소의 제거율을 99.99%까지 높일 수 있기 때문에, 붕소이온 농도 1ppt이하의 초순수의 공급도 가능하게 된다.In the above inventions (Invention 1 to 5), it is preferable that the above-mentioned electric deionization apparatus is provided in a plurality of stages in series (invention 6). According to the invention (invention 6), since the removal rate of boron can be increased up to 99.99%, ultrapure water having a boron ion concentration of 1 ppt or less can be supplied.
두번째로 본 발명은, 원수를 전처리장치에서 처리하고, 이 처리수를 전기탈이온장치의 탈염실로 도입하여 탈이온처리를 실시하는 순수의 제조방법으로서, 상기 전처리장치에서 염화물 이온 농도를 100ppb이하로 한 처리수를, 상기 전기탈이온장치의 탈염실로 도입하는 것을 특징으로 하는 순수 제조방법을 제공한다(발명 7).Secondly, the present invention is a method for producing pure water by treating raw water with a pretreatment device and introducing the treated water into a desalting chamber of an electric deionization device, wherein the pretreatment device has a chloride ion concentration of not more than 100 ppb And a treated water is introduced into the desalting chamber of the electrodeionization apparatus (invention 7).
상기 발명(발명 7)에 따르면, 염화물 이온은 붕소보다도 그 제거가 용이하며, 전기탈이온장치로 도입하는 처리수의 염화물 이온 농도를 100ppb이하로 함으로써, 전기탈이온장치에서의 붕소의 제거율을 99%이상으로 대폭 향상시킬 수 있다.According to the invention (invention 7), the chloride ion is easier to remove than boron, and the chloride ion concentration of the treated water introduced into the electrodeionization apparatus is 100 ppb or less, whereby the removal rate of boron in the electrodeionization apparatus is 99 % Or more.
상기 발명(발명 7)에서는, 상기 전기탈이온장치의 탈염수의 일부를, 상기 전기탈이온장치의 농축실로 상기 탈염실로의 처리수의 도입방향과 반대방향에서 도입하는 것이 바람직하다(발명 8).In the invention (invention 7), it is preferable that a part of the desalted water of the electric deionization device is introduced into the concentration chamber of the electric deionization device in the direction opposite to the introduction direction of the treated water into the desalting chamber.
상기 발명(발명 8)에 따르면, 수질이 양호한 탈염실의 배출수(탈염수)를 탈염실의 출구측으로부터 입구측의 방향을 향하여 농축실로 유통함으로써, 탈염실과 농축실의 사이의 붕소의 농도 구배가 완화되므로, 전기탈이온장치에서의 붕소의 제거율을 더 향상시킬 수 있다.According to the invention (invention 8), the concentration gradient of boron between the desalting chamber and the concentrating chamber is relaxed by flowing the water (desalted water) from the desalting chamber having good water quality to the concentrating chamber from the outlet side to the inlet side of the desalting chamber The removal rate of boron in the electrodeionization apparatus can be further improved.
상기 발명(발명 7, 8)에서는, 상기 전기탈이온장치가, 복수단 직렬로 설치되어 있는 것이 바람직하다(발명 9). 이러한 발명(발명 9)에 따르면, 붕소의 제거율을 99.99%까지 높일 수 있기 때문에, 붕소이온 농도 1ppt이하의 초순수의 공급도 가능하게 된다.In the above invention (
상기 발명(발명 9)에서는, 상기 복수단의 전기탈이온장치 중 최후단의 전기탈이온장치의 농축수를, 상기 처리수와 함께 첫번째 단의 전기탈이온장치의 탈염실로 도입하는 것이 바람직하다(발명 10).In the above invention (Invention 9), it is preferable to introduce the concentrated water of the remainder of the electrodeionization apparatus of the plurality of electrodeionization apparatuses into the desalination chamber of the first-stage electrodeionization apparatus together with the treatment water Invention 10).
상기 발명(발명 10)에 따르면, 최후의 전기탈이온장치의 농축수는, 전처리장치에서 처리한 후의 처리수보다도 붕소 농도가 낮을 뿐만 아니라, 염화물 이온 농도가 대폭 낮기 때문에, 이를 첫번째 단의 전기탈이온장치의 탈염실로 도입함으로써, 장치의 기본 구성은 그 상태에서 첫번째 단의 전기탈이온장치의 탈염실로부터의 처리수의 붕소 농도를 더 개선할 수 있다.According to the invention (invention 10), since the concentrated water of the last electrodeionization apparatus is not only lower in boron concentration than treated water after treatment in the pretreatment apparatus but also has a considerably low chloride ion concentration, The basic configuration of the apparatus can further improve the boron concentration of the treated water from the desalination chamber of the first stage electrodeionization apparatus in this state.
본 발명의 순수 제조장치에 따르면, 염화물 이온은 붕소보다도 그 제거가 용이하며, 전기탈이온장치로 도입하는 처리수의 염화물 이온 농도를 100ppb이하로 함으로써, 전기탈이온장치에서의 붕소의 제거율을 99%이상으로 대폭 향상시킬 수 있다. 본 발명에 따르면, 전기탈이온장치에 의해 붕소의 대폭적인 제거가 가능하기 때문에, 연속 운전이 가능하게 되는 것은 물론, 알카리 등의 약품을 사용하지 않으므로 환경 부하가 적고, 급수(원수)의 붕소 농도가 넓은 영역에 대응할 수 있다. 또한, 붕소 흡착수지 등에 비하여 파과가 발생하지 않기 때문에, 수년간에 걸쳐 안정적으로 붕소 농도가 낮은 순수의 공급이 가능하게 된다. 게다가, 전기탈이온장치를 복수단 직렬로 설치함으로써, 붕소이온 농도를 1ppt이하의 초순수도 공급할 수 있다.According to the pure water producing apparatus of the present invention, the chloride ion is easier to remove than boron and the chloride ion concentration of the treated water introduced into the electrodeionization apparatus is 100 ppb or less, whereby the removal rate of boron in the electrodeionization apparatus is 99 % Or more. According to the present invention, since boron can be largely removed by the electric deionization device, continuous operation is possible, and since chemicals such as alkali are not used, the environmental load is small and the boron concentration of the water (raw water) It is possible to cope with a wide area. In addition, since breakage does not occur compared to the boron adsorbent resin and the like, pure water with a low boron concentration can be stably supplied over several years. In addition, by providing a plurality of electric deionization units in series, ultra pure water having a boron ion concentration of 1 ppt or less can be supplied.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 순수 제조장치를 도시한 플로우 도면.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태의 전기탈이온장치의 탈염실 및 농축실을 도시한 개략 구성도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 순수 제조장치를 도시한 플로우 도면.
도 4는 비교예 1의 순수 제조장치를 도시한 플로우 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a flow chart showing a pure water producing apparatus according to a first embodiment of the present invention. Fig.
2 is a schematic structural view showing a desalting chamber and a concentrating chamber of an electrodeionization apparatus according to a first embodiment of the present invention;
3 is a flow chart showing a pure water producing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
4 is a flow chart showing a pure water producing apparatus of Comparative Example 1. Fig.
[제 1 실시형태][First Embodiment]
이하, 본 발명의 순수 제조장치의 제 1 실시형태에 대하여, 도면에 기초하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a first embodiment of the pure water producing apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은, 본 실시형태에 따른 순수 제조장치를 나타낸 플로우 도면이고, 도 2는, 본 실시형태에서의 전기탈이온장치를 나타낸 개략 구성도이다.FIG. 1 is a flow chart showing a pure water producing apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram showing an electrodeionization apparatus in the present embodiment.
도 1에 나타낸 바와 같이, 초순수 제조장치는, 활성탄장치(1)와, 히터(2)와, 막식 여과장치(3)와, 원수 탱크(4)와, 전처리장치(5)와, 전기탈이온장치(6)와, 1차 순수의 서브 탱크(7)로 구성되어 있다. 그리고, 본 실시형태에서는, 전처리장치(5)는, 제 1 역침투막(RO)장치(8)와, 제 2 역침투막(RO)장치(9)와, 탈탄산막장치(10)로 구성되어 있다. 상기 전처리장치(5)는, 원수(W0)의 수질에 따라서, 염화물 이온 농도 100ppb이하의 처리수(W1)가 전기탈이온장치(6)의 탈염실로 도입되도록 설치되어 있다.1, the ultrapure water producing apparatus includes an activated carbon device 1, a heater 2, a
상술한 바와 같이 초순수 제조장치에서, 전기탈이온장치(6)는, 도 2에 나타낸 바와 같이 탈염실(11)과 농축실(12)을 구비하고, 탈염실(11)에는, 전처리장치(5)의 처리수(W1)의 유로(R1)가 접속되는 한편, 탈염실(11)의 출구측은 탈염수(W2)의 유로(R2)로 되어 있다. 상기 유로(R2)로부터는 분기 유로(R3)가 분기되어 있고, 탈염실(11)의 탈염수(W2)의 일부를, 탈염실(11)의 출구측으로부터 입구측의 방향을 향하여 농축실(12)로 도입하는, 즉 탈염실(11)에서의 처리수(W1)의 유통 방향과 반대 방향으로부터 농축실(12)로 도입하여 농축수(W3)를 토출하는 구성으로 되어 있다.2, the
이와 같은 구성을 갖는 초순수 제조장치에 대하여, 그 작용을 설명한다.The operation of the ultrapure water producing apparatus having such a construction will be described.
먼저, 원수(W0)를 활성탄장치(1)에서 유기물을 제거한 후, 히터(2)에서 소정의 온도로까지 가온한 후, 막식 여과장치(3)에서 고체 미립자를 제거하여 원수 탱크(4)에 일단 저장한다. 이어서, 이 원수(W0)에 대하여 전처리장치(5)에서 처리를 실시한다.First, the raw water W0 is removed from the activated carbon device 1, heated to a predetermined temperature in the heater 2, and then the solid fine particles are removed from the
상기 전처리장치(5)에서는, 제 1 역침투막(RO)장치(8)와, 제 2 역침투막(RO)장치(9)에 의해 강이온성의 불순물이 제거되고, 나아가 탈탄산막장치(10)에 의해 탄산이온(CO2)이 제거된다.In the
상기 전처리장치(5)는, 처리수(W1) 중의 염화물 이온 농도가 100ppb이하, 바람직하게는 50ppb이하, 특히 바람직하게는 30ppb이하가 되도록 설계한다. 처리수(W1) 중의 염화물 이온 농도가 100ppb를 넘으면, 후속의 전기탈이온장치(6)에서의 붕소의 제거율을 99%이상으로 할 수 없게 된다.The
또한, 처리수(W1) 중의 CO2농도는 1ppm이하로 하는 것이 바람직하다. 처리수(W1) 중의 CO2 농도가 1ppm을 넘으면, 붕소의 제거율이 99%미만, 경우에 따라서는 90%미만까지 저하될 우려가 있다.The concentration of CO 2 in the treated water W 1 is preferably 1 ppm or less. When the CO 2 concentration in the treated water W1 exceeds 1 ppm, the boron removal rate may be lowered to less than 99%, and in some cases to less than 90%.
그리고, 이와 같은 처리수(W1)를 전기탈이온 장치(6)에서 처리한다. 이 전기탈이온 장치(6)에서는,전류 밀도 300mA/dm2이상으로 운전하는 것이 바람직하다.이와 같은 전류 밀도로 운전을 실시함으로써, 전기탈이온 장치의 성능에도 의존하지만, 종래의 전기탈이온 장치에서는 달성할 수 없었던 99%이상, 특히 99.5%이상의 붕소 제거율로 할 수 있다.Then, the treated water W1 is treated in the
이와 같이 본 실시형태에 따른 순수 제조장치에 따르면, 처리수(W1)의 붕소 농도가 10ppb이하이면 확실히 붕소 농도 100ppt이하의 탈염수(W2)를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시형태에 따른 순수 제조장치의 붕소 제거율이 99.5%이면, 처리수(W1)의 붕소 농도가 20ppb에서, 나아가 붕소 제거율이 99.8%이상이면, 처리수(W1)의 붕소 농도가 50ppb에서 붕소 농도 100ppt이하의 탈염수(W2)를 얻을 수 있다. 게다가, 전기탈이온장치(6)에 의해 붕소의 충분한 제거가 가능하게 되므로, 연속 운전이 가능하게 되는 것은 물론, 알카리 등의 약품을 사용하지 않으므로 환경 부하가 적다. 게다가, 급수(원수)의 붕소 농도가 넓은 영역에 대응 가능하며, 또한, 붕소 흡착 수지 등에 비하여 파과가 발생하지 않으므로, 수년간에 걸쳐 안정적으로 붕소 농도가 낮은 순수의 공급이 가능하게 된다.As described above, according to the pure water producing apparatus according to the present embodiment, when the boron concentration of the treated water W1 is 10 ppb or less, the desalted water W2 with a boron concentration of 100 ppt or less can be reliably obtained. If the boron removal rate of the pure water production apparatus according to the present embodiment is 99.5%, the boron concentration of the treated water W1 is 20 ppb, and furthermore, the boron removal rate is 99.8% Demineralized water (W2) having a boron concentration of 100 ppt or less can be obtained. In addition, since the boron can be sufficiently removed by the
[제 2 실시형태][Second Embodiment]
다음으로 본 발명의 순수 제조장치의 제 2 실시형태에 대하여, 도 3에 기초하여 설명한다.Next, a second embodiment of the pure water producing apparatus of the present invention will be described with reference to Fig.
도 3은 제 2 실시형태에 따른 순수 제조장치를 나타낸 플로우 도면이다.3 is a flow chart showing a pure water producing apparatus according to the second embodiment.
제 2 실시형태에 따른 순수 제조장치는, 전술한 제 1 실시형태에서의 전기탈이온장치를, 제 1 전기탈이온장치(6A) 및 제 2 전기탈이온장치(6B)의 2단 직렬로 배치하고, 제 2 전기탈이온장치(6B)의 농축수(W3)를 제 1 전기탈이온장치(6A)의 전단에 설치된 처리수 탱크(T)로 반송하는 이외에는 동일한 구성을 갖는다.The pure water producing apparatus according to the second embodiment is the same as the pure water producing apparatus according to the second embodiment except that the electrodeionization device according to the first embodiment described above is arranged in two stages of the first electrodeionization device 6A and the second electrodeionization device 6B And the concentrated water W3 of the second electrodeionization apparatus 6B is transferred to the treated water tank T provided at the front end of the first electrodeionization apparatus 6A.
이와 같은 구성을 갖는 초순수 제조장치에 대하여, 그 작용을 설명한다.The operation of the ultrapure water producing apparatus having such a construction will be described.
먼저, 원수(W0)에 대하여, 활성탄장치(1)에서 유기물의 제거처리를 한 후, 히터(2)에서 소정의 온도로까지 가온한 후, 막식 여과장치(3)에서 고체 미립자를 제거하여 원수 탱크(4)에 일단 저장한다. 그리고, 상기 원수(W0)에 대하여 전처리장치(5)에서 처리를 실시한다.First, the raw water W0 is subjected to removal treatment of organic substances in the activated carbon device 1, heated to a predetermined temperature in the heater 2, and then solid fine particles are removed in the
상기 전처리장치(5)에서는, 제 1 역침투막(RO)장치(8)와, 제 2 역침투막(RO)장치(9)에 의해 강이온성의 불순물이 제거되고, 나아가 탈탄산막장치(10)에 의해 탄산이온(CO2)이 제거된다.In the
상기 전처리장치(5)는, 처리수(W1) 중의 염화물 이온 농도는 100ppb이하, 바람직하게는 50ppb이하, 특히 바람직하게는 30ppb이하가 되도록 설계한다. 처리수(W1) 중의 염화물 이온 농도가 100ppb를 넘으면, 후속의 전기탈이온장치(6A)에서의 붕소 농도의 제거율을 99%이상으로 할 수 없게 된다.The
그리고, 이와 같은 처리수(W1)를 제 1 전기탈이온장치(6A) 및 제 2 전기탈이온장치(6B)에서 연속적으로 처리하는 동시에, 농축수(W3)를 제 1 전기탈이온장치(6A)의 전단에 설치된 처리수 탱크(T)로 반송한다.The treated water W1 is continuously treated in the first and second electrodeionization apparatuses 6A and 6B and the concentrated water W3 is supplied to the first electrodeionization apparatus 6A To the processing tank T provided at the front end of the processing tank T.
상기 전기탈이온장치(6A),(6B)를, 전류 밀도 300mA/dm2이상으로 운전하는 것이 바람직하다. 전류 밀도 300mA/dm2미만에서는, 붕소 제거율이 99%미만이 되므로 바람직하지 않다. 구체적으로는, 제 1 전기탈이온장치(6A)에서는, 99%이상의 붕소가, 또한 제 2 전기탈이온장치(6B)에서는 99%이상의 붕소가 제거되는 것이 된다.It is preferable that the electric deionization apparatuses 6A and 6B are operated at a current density of 300 mA / dm 2 or more. When the current density is less than 300 mA / dm 2 , the boron removal rate becomes less than 99%, which is not preferable. Concretely, 99% or more of boron is removed in the first electrodeionization apparatus 6A, and 99% or more of boron is removed in the second electrodeionization apparatus 6B.
특히, 본 실시형태에서는 제 2 전기탈이온장치(6B)의 농축수(W3)를 제 1 전기탈이온장치(6A)의 전단에 설치된 처리수 탱크(T)로 반송하고 있고, 이 농축수(W3)는 처리수(W1)보다도 붕소 농도가 낮으므로, 경시적으로는 처리수 탱크(T)에서는, 처리수(W1)보다도 염화물이온 농도 및 붕소 농도가 더 낮기 때문에, 붕소 농도 1ppt이하의 초순수를 얻는 것도 가능하게 된다.Particularly, in the present embodiment, the concentrated water W3 of the second electrodeionization apparatus 6B is transferred to the treated water tank T provided at the front end of the first electrodeionization apparatus 6A, W3 are lower in boron concentration than the treated water W1 and therefore the chloride ion concentration and the boron concentration are lower than the treated water W1 in the treated water tank T over time, Can be obtained.
이상, 본 실시형태에 따른 순수 제조 시스템에 대하여 도면에 기초하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변경 실시가 가능하다.The pure water producing system according to the present embodiment has been described above with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
예를 들어 전처리장치(5)는, 전기탈이온장치(6)에 100ppb이하의 염화물 이온 농도의 처리수(W1)를 공급할 수 있고, 또한 소망으로 하는 붕소 농도의 순수가 얻어지도록, 원수(W0)의 수질에 따라서 다양하게 설정할 수 있다.For example, the
구체적으로는, 전처리장치(5)를More specifically, the
(1)RO장치+탈탄산막장치(1) RO device + decalboxylation device
(2)제 1의 RO장치+제 2의 RO장치+탈탄산막장치(2) The first RO device + the second RO device + decalboxylation device
(3)이온 교환수지장치(2B3T)+RO장치+탈탄산막장치(3) Ion exchange resin device (2B3T) + RO device + decarbonization membrane device
(4)이온 교환수지장치(4B5T)+RO장치+탈탄산막장치(4) Ion exchange resin device (4B5T) + RO device + decarbonization device
등으로 할 수 있다.And so on.
또한, 전기탈이온장치(6)는, 1단이어도 좋고, 2단 또는 3단 이상을 직렬로 설치해도 좋고, 3단 이상 설치된 경우에는, 최종단의 전기탈이온장치(6)의 농축수(W3)를 1단째의 전기탈이온장치의 처리수(W1)에 합류시키면 좋다.The
나아가 전기탈이온장치(6)로서는 특별히 제한은 없지만, 수직측면은 물을 투과하지 않지만, 경사면은 물을 투과하는 육각형의 부재를 탈염실(11)에 설치한 것을 알맞게 사용할 수 있다.Further, the
[실시예][Example]
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples.
또한, 본 실시예 및 비교예에서는, 하기의 시험장치를 사용했다.In this embodiment and the comparative example, the following test apparatus was used.
·전기탈이온장치(쿠리타 공업사 제품, 제품명: KCDI-UPz-150H, 처리수량:150㎥/hr)Electric deionization device (product name: KCDI-UPz-150H, treated amount: 150 m3 / hr, manufactured by Kurita Kogyo Co., Ltd.)
·역침투막장치(일동전공사 제품, 제품명: ES-20)· Reverse osmosis membrane device (product name: ES-20)
·탈탄산막장치(리키셀사 제품, 제품명: X-50)· Decarburization membrane device (product name: X-50, product of Rikisell)
[실시예1][Example 1]
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 전처리장치(5)를 제 1 역침투막(RO)장치(8)와, 제 2 역침투막(RO)장치(9)와, 탈탄산막장치(10)에 의해 구성하고, 전기탈이온장치(6)를 1단으로 배치하여 순수 제조장치를 제조했다.1 and 2, the
상기 순수 제조장치에 의해 붕소 농도가 25ppb, 염화물 이온 농도가 11000ppb, CO2 농도가 8ppm의 원수(W0)를 처리한 결과, 전처리장치(5)의 처리수(W1)의 붕소 농도는 25ppb, 염화물 이온 농도는 10ppb, CO2 농도는 1ppm이하였다.As a result of treating the raw water (W0) having a boron concentration of 25 ppb, a chloride ion concentration of 11000 ppb and a CO 2 concentration of 8 ppm by the pure water producing apparatus, the boron concentration of the treated water (W1) in the pretreatment apparatus (5) The ion concentration was 10 ppb and the CO 2 concentration was 1 ppm or less.
그리고, 상기 처리수(W1)를 전기탈이온장치(6)에서 처리한 결과, 붕소 농도가 50ppt, 염화물 이온 농도가 0.5ppb이하, CO2 농도가 0.01ppm이하의 탈염수(W2)가 얻어진다. 이 때, 전기탈이온장치(6)에서의 붕소 제거율은 99.8%였다.The treated water W1 is treated in the
[비교예 1][Comparative Example 1]
도 4에 나타낸 바와 같이 실시예 1에서, 역침투막(RO)장치를 1단 구성으로 한 이외에는 동일한 장치 구성으로 순수 제조장치를 제조했다.As shown in Fig. 4, in Example 1, a pure water producing apparatus was manufactured with the same apparatus configuration except that the reverse osmosis membrane (RO) apparatus had a one-stage constitution.
상기 순수 제조장치에 의해, 실시예 1과 동일 원수(WO)를 처리한 결과, 전처리장치(5)의 처리수(W1)의 붕소 농도는 25ppb, 염화물 이온 농도는 150ppb, CO2 농도는 1ppm이하였다.As a result of treating the same raw water (WO) as in Example 1 by the pure water producing apparatus, the boron concentration of the treated water W1 in the
그리고, 상기 처리수(W1)를 전기탈이온장치(6)에서 처리한 결과, 붕소 농도가 500ppt, 염화물 이온 농도가 0.5ppb이하, CO2 농도가 0.01ppm이하의 탈염수(W2)가 얻어졌다. 이 때, 전기탈이온장치(6)에서의 붕소 제거율은 98%였다.The treated water W1 was treated in the
[비교예 2][Comparative Example 2]
실시예1에서, 처리수(W1)에 염화나트륨을 첨가하여 전처리장치(5)의 처리수(W1)의 염화물 이온 농도를 150ppb로 한 이외에는 동일하게 해서 처리를 실시한 결과, 붕소 농도가 400ppt, 염화물 이온 농도가 0.5ppb이하, CO2 농도가 0.01ppm이하의 탈염수(W2)가 얻어진다. 전기탈이온장치(6)에서의 붕소 제거율은 98.4%였다.The treatment was carried out in the same manner as in Example 1 except that sodium chloride was added to the treated water W1 to adjust the chloride ion concentration of the treated water W1 in the
[실시예 2][Example 2]
도 3에 나타낸 바와 같이, 전처리장치(5)를 제 1 역침투막(RO)장치(8)와, 제 2 역침투막(RO)장치(9)와, 탈탄산막장치(10)에 의해 구성하고, 전기탈이온장치를 6A, 6B의 2단으로 직렬로 배치하여, 제 2 전기탈이온장치(6B)의 농축수(W3)를 제 1 전기탈이온장치(6A)의 전단에 설치된 처리수 탱크(T)로 반송하는 구성으로서 순수 제조장치를 제조했다.3, the
상기 순수 제조장치에 의해, 붕소 농도가 25ppb, 염화물 이온 농도가 11000ppb, CO2 농도가 8ppm의 원수(W0)를 처리한 결과, 전처리장치(5)의 처리수(W1)의 붕소 농도는 25ppb, 염화물 이온 농도는 30ppb, CO2 농도는 1ppm이하였다.The raw water (W0) having a boron concentration of 25 ppb, a chloride ion concentration of 11000 ppb and a CO 2 concentration of 8 ppm was treated by the pure water producing apparatus so that the boron concentration of the treated water W1 of the
그리고, 상기 처리수(W1)를 전기탈이온장치(6A),(6B)에서 연속적으로 처리한 결과, 15시간 경과후에는, 처리수 탱크(T)의 처리수의 붕소 농도는 20ppb, 염화물 이온 농도는 24ppb, CO2 농도는 0.6ppm이며, 첫번째단의 전기탈이온장치(6A)의 탈염수의 붕소 농도는 40ppt, 염화물 이온 농도는 0.5ppb이하, CO2 농도는 0.1ppm이하이며, 전기탈이온장치(6A)에서의 붕소 제거율은 99.8%였다. 나아가 두번째단의 전기탈이온장치(6B)의 탈염수의 붕소 농도는 0.4ppt, 염화물 이온 농도는 0.5ppb이하, CO2 농도는 0.01ppm이하이며, 전기탈이온장치(6B)에서의 붕소 제거율은 99%였다.The treated water W1 was continuously treated in the electric deionization units 6A and 6B so that the treated water in the treated water tank T had a boron concentration of 20 ppb and chloride ions concentration was 24ppb, CO 2 concentration is 0.6ppm, the boron concentration in the deionized water of the electrodeionization apparatus (6A) of the first stage is 40ppt, the chloride ion concentration is 0.5ppb or less, CO 2 concentration of not more than 0.1ppm, electrodeionization The boron removal rate in the device 6A was 99.8%. Furthermore, the boron concentration in the deionized water of the second stage electrodeionization apparatus 6B is 0.4 ppt, the chloride ion concentration is 0.5 ppb or less, the CO 2 concentration is 0.01 ppm or less, and the boron removal rate in the electrodeionization apparatus 6B is 99 %.
[비교예3][Comparative Example 3]
실시예 2에서, 처리수 탱크(T)에 염화나트륨을 첨가하여 전기탈이온장치(6)의 처리수(W1)의 염화물 이온 농도를 150ppb로 한 이외에는 동일하게 하여 처리를 실시한 결과, 제 1 전기탈이온장치(6A)의 탈염수의 붕소 농도는 400ppt, 염화물 이온 농도는 0.5ppb이하, CO2 농도는 0.01ppm이하이며, 제 1 전기탈이온장치(6A)에서의 붕소 제거율은 98%였다. 또한, 제 2 전기탈이온장치(6B)의 탈염수의 붕소 농도는 2ppt, 염화물 이온 농도는 0.5ppb이하, CO2 농도는 0.01ppm이하이며, 제 2 전기탈이온장치(6B)에서의 붕소 제거율은 99.5%였다.As a result of the treatment in the same manner as in Example 2 except that sodium chloride was added to the treated water tank T and the chloride ion concentration of the treated water W1 of the
5…전처리장치
6…전기탈이온장치
6A…제 1 전기탈이온장치
6B…제 2 전기탈이온장치
8…제 1 역침투막(RO)장치(전처리장치)
9…제 2 역침투막(RO)장치(전처리장치)
10…탈탄산막장치(전처리장치)
11…탈염실
12…농축실
W3…농축수
T…처리수 탱크5 ... Pretreatment device
6 ... Electric deionization device
6A ... The first electrodeionization apparatus
6B ... The second electrodeionization device
8… A first reverse osmosis membrane (RO) device (pretreatment device)
9 ... The second reverse osmosis membrane (RO) apparatus (pretreatment apparatus)
10 ... Decarbon film device (pretreatment device)
11 ... Desalination room
12 ... Concentration chamber
W3 ... Concentrated water
T ... Treated water tank
Claims (10)
상기 전기탈이온장치가 2단 직렬로 설치되어 있으며,
상기 전처리장치가 제1의 RO막장치와 제2의 RO막장치를 구비하고, 상기 전기탈이온장치의 탈염실로 도입하는 처리수의 염화물 이온 농도를 100ppb 이하로 하고, 동시에 상기 전기탈이온장치의 탈염실로 도입하는 처리수의 탄산 농도를 1ppm 이하로 하며,
상기 전기탈이온장치 운전시 전류 밀도가 300mA/dm2 이상인 것을 특징으로 하는 순수 제조장치.
1. A pure water producing apparatus having a pretreatment apparatus and an electric deionization apparatus for receiving treated water of the pretreatment apparatus as a desalting chamber and performing deionization treatment, wherein the deionization apparatus has a boron removal rate of 99%
Wherein the electrodeionization device is installed in two stages in series,
Wherein the pretreatment apparatus is provided with a first RO membrane device and a second RO membrane device, the chloride ion concentration of the treated water introduced into the desalting chamber of the electrodeionization device is set to 100 ppb or less, The carbonic acid concentration of the treated water to be introduced into the water is set to 1 ppm or less,
Wherein the current density during operation of the electrodeionization apparatus is 300 mA / dm 2 or more.
상기 전처리장치가, 하나 또는 둘 이상의 이온교환수지탑을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 순수 제조장치.The method according to claim 1,
Wherein the pretreatment apparatus further comprises one or more ion exchange resin towers.
상기 전처리장치가, 탈탄산막장치, 탈탄산탑 또는 진공탈기탑을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 순수 제조장치.The method of claim 3,
Wherein the pretreatment apparatus further comprises a decarboxylation apparatus, a decarbonation tower, or a vacuum degassing tower.
상기 전기탈이온장치의 탈염수의 일부를, 상기 전기탈이온장치의 농축실로 상기 탈염실로의 처리수의 도입방향과 반대방향으로부터 도입하는 것을 특징으로 하는 순수 제조장치.
The method according to any one of claims 1, 3 and 4,
Wherein a part of the demineralized water of the electric deionization device is introduced into the concentration chamber of the electric deionization device from the direction opposite to the introduction direction of the treated water into the desalting chamber.
제1의 RO막장치와 제2의 RO막장치를 구비하는 상기 전처리장치에서 염화물 이온 농도를 100ppb이하로 하고 동시에 탄산 농도를 1ppm 이하로 한 처리수를, 상기 전기탈이온장치의 탈염실로 도입하고, 상기 전기탈이온장치 운전시 전류 밀도가 300mA/dm2 이상인 것을 특징으로 하는 순수 제조방법.
The raw water is treated in a pretreatment device and the treated water is introduced into a desalting chamber of an electric deionization device provided in series in two stages to perform deionization treatment so that the pure water having a boron removal rate of 99% A process for producing
Treating water having a chloride ion concentration of 100 ppb or less and a carbonic acid concentration of 1 ppm or less in the pretreatment apparatus having the first RO membrane apparatus and the second RO membrane apparatus is introduced into the desalting chamber of the electrodeionization apparatus, Wherein the current density during operation of the electrodeionization apparatus is 300 mA / dm 2 or more.
상기 전기탈이온장치의 탈염수의 일부를, 상기 전기탈이온장치의 농축실로 상기 탈염실로의 처리수의 도입방향과 반대방향으로부터 도입하는 것을 특징으로 하는 순수 제조방법.The method of claim 7,
Wherein a part of the demineralized water of the electric deionization device is introduced into the concentration chamber of the electric deionization device from the direction opposite to the introduction direction of the treated water into the desalting chamber.
상기 복수단의 전기탈이온장치 중 마지막 단의 전기탈이온장치의 농축수를, 상기 처리수와 함께 첫번째단의 전기탈이온장치의 탈염실로 도입하는 것을 특징으로 하는 순수 제조방법.The method of claim 7,
Wherein the concentrated water of the last stage of the electric deionization apparatus among the plurality of stages of the electric deionization apparatus is introduced into the desalting chamber of the first stage electrodeposition apparatus together with the treated water.
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