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JP2013215679A - Ultrapure water production apparatus - Google Patents

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JP2013215679A
JP2013215679A JP2012088523A JP2012088523A JP2013215679A JP 2013215679 A JP2013215679 A JP 2013215679A JP 2012088523 A JP2012088523 A JP 2012088523A JP 2012088523 A JP2012088523 A JP 2012088523A JP 2013215679 A JP2013215679 A JP 2013215679A
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JP
Japan
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water
pure water
exchange resin
ultrapure water
series
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JP2012088523A
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Japanese (ja)
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Masamitsu Iiyama
真充 飯山
Yasunori Matsui
恭則 松井
Kengo Kosaka
健吾 小坂
Shotaro Awano
翔太郎 粟野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nomura Micro Science Co Ltd
Original Assignee
Nomura Micro Science Co Ltd
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Publication date
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Priority to KR1020130038045A priority patent/KR20130114616A/en
Priority to CN2013101204745A priority patent/CN103359850A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrapure water production apparatus capable of suppressing a fluctuation of use amount at a use point and fluctuation of a flow rate of ultrapure water to be produced while stably maintaining an extra-high water quality even during maintenance of each device.SOLUTION: An ultrapure water production apparatus sequentially includes a pretreatment system 11, a primary pure water system 12 and a secondary pure water system 13. In the ultrapure water production apparatus, the primary pure water system 12 comprises a plurality of lines each having a pure water system with the same configuration to which water is individually supplied from a water storage pit 2 storing treatment water of the pretreatment system 11 by a pump P and which includes an ion-exchange resin device 103 and a reverse osmosis membrane device 105 and is configured without the water storage pit interposed. While any one line of the lines is stopped, the other treatment lines can be operated.

Description

本発明は、高純度の超純水の安定的な製造を可能にするとともに運転管理を容易にした超純水製造装置に係り、特に、2,000m/日以上のような大規模な超純水の製造に適した超純水製造装置に関する。 The present invention relates to an ultrapure water production apparatus that enables stable production of high-purity ultrapure water and facilitates operation management, and in particular, a large-scale ultrapure water such as 2,000 m 3 / day or more. The present invention relates to an ultrapure water production apparatus suitable for production of pure water.

従来、半導体やフラットパネルディスプレイの製造工程で用いられる超純水は、河川水、井水、工業用水などの原水を、前処理システム、1次純水システム及び2次純水システムで順に処理して製造されている。   Conventionally, ultrapure water used in the manufacturing process of semiconductors and flat panel displays is obtained by sequentially treating raw water such as river water, well water, and industrial water in a pretreatment system, primary pure water system, and secondary pure water system. Manufactured.

前処理システムでは、ろ過装置を用いた原水の除濁や必要に応じて熱交換器による原水の温度調節などが行われる。
1次純水システムでは、前処理システムで処理された処理水を高純度とするために、活性炭吸着装置、イオン交換樹脂などを用いた脱イオン装置、イオン性の物質や粒子成分を除去する逆浸透膜装置などによる処理が行われ、さらに、必要に応じて、脱気装置による水中に溶存する炭酸ガスや酸素などの除去、紫外線照射装置とイオン交換ポリッシャーの組合せによる水中の有機物の除去などが行われる。
2次純水システムでは、1次純水システムで処理された純水を更に高純度にするため、イオン交換ポリッシャーや限外ろ過装置などによる処理が行われる。
このようにして製造された超純水はユースポイント(以下、POUともいう。)へ供給される。
また、ユースポイントで使用された排水を回収し、この回収水を原水として用いることも行われている。
In the pretreatment system, clarification of raw water using a filtration device, temperature adjustment of raw water using a heat exchanger, and the like are performed as necessary.
In the primary pure water system, in order to make the treated water treated in the pretreatment system high purity, an activated carbon adsorber, a deionizer using an ion exchange resin, etc., a reverse that removes ionic substances and particle components. Treatment by osmosis membrane device etc. is performed, and further, removal of carbon dioxide and oxygen dissolved in water by deaeration device, removal of organic substances in water by combination of ultraviolet irradiation device and ion exchange polisher, etc., if necessary Done.
In the secondary pure water system, treatment with an ion exchange polisher, an ultrafiltration device, or the like is performed in order to further increase the purity of the pure water treated in the primary pure water system.
The ultrapure water produced in this way is supplied to a use point (hereinafter also referred to as POU).
In addition, wastewater used at the point of use is collected and this collected water is used as raw water.

従来の超純水製造装置は、原水の含有成分やその量、製造される超純水の日産量、安全性管理、運転管理、コストなどについて要求される条件により、単位装置を効率よく流路に沿って直列に配列させて設計されている。また、イオン交換樹脂の連続可使時間を長くする、使用する薬品の使用量を少なくする方法も提案されている(特許文献1、2)。   Conventional ultrapure water production equipment efficiently flows the unit equipment according to the required conditions for the components and amount of raw water, the daily production of ultrapure water produced, safety management, operation management, cost, etc. It is designed to be arranged in series along. In addition, a method of increasing the continuous pot life of the ion exchange resin and reducing the amount of chemical used is proposed (Patent Documents 1 and 2).

1次純水システムにおいては、再生式のイオン交換樹脂装置のような脱イオン装置が用いられる場合が多く、このような脱イオン装置では、数日〜1週間程度の頻度で再生処理が必要となる。
また、再生処理が不要な装置でも、逆浸透膜装置のような膜処理装置や紫外線照射装置などでは、例えば数ヶ月〜1年程度の頻度で膜モジュールやランプの交換が必要となる。
In the primary pure water system, a deionization apparatus such as a regenerative ion exchange resin apparatus is often used, and such a deionization apparatus requires a regeneration process with a frequency of several days to one week. Become.
Even in a device that does not require regeneration treatment, a membrane module such as a reverse osmosis membrane device or an ultraviolet irradiation device requires replacement of a membrane module or a lamp with a frequency of, for example, several months to one year.

そこで、大規模の超純水製造装置では、イオン交換樹脂装置のような脱イオン装置、逆浸透膜装置などの膜処理装置や紫外線照射装置などをそれぞれ複数台並列に設置するとともに、1次純水システムのラインの所要箇所に1基又は複数基の中間処理水を貯水する貯水ピット(大容量の地下貯水槽)を設けて、対象となる装置のみを停止し再生や保守点検を行っている。その間、処理流量を変動させない脱イオン装置では、対象となる装置の下流の貯水ピット(貯水タンク)に貯水した中間処理水を後段に供給して超純水の製造を続け、一方、処理流量の一時的な増加があまり問題とならない膜処理装置では停止されない装置の流量を増加させる方法などが採られる。   Therefore, in a large-scale ultrapure water production apparatus, a plurality of deionization devices such as ion exchange resin devices, membrane treatment devices such as reverse osmosis membrane devices, and ultraviolet irradiation devices are installed in parallel and primary pure water A water storage pit (large-capacity underground water storage tank) for storing one or more intermediate treated water is installed at the required location of the water system line, and only the target equipment is stopped for regeneration and maintenance inspection. . Meanwhile, in the deionization device that does not change the treatment flow rate, the intermediate treatment water stored in the water storage pit (water storage tank) downstream of the target device is supplied to the subsequent stage to continue the production of ultrapure water. For a film processing apparatus in which a temporary increase is not a problem, a method of increasing the flow rate of the apparatus that is not stopped is employed.

2次純水システムでは、1次純水タンクの下流側に各種水処理装置を流路に沿って配置して構成されている。
POUで使用されなかった超純水は前段の1次純水タンクへ還流される。
2次純水システムでは、製造された超純水を1次純水タンクへ還流させることで処理流量を一定にし、流量の増減に起因する水質の悪化を抑制している。
In the secondary pure water system, various water treatment devices are arranged along the flow path on the downstream side of the primary pure water tank.
The ultrapure water that has not been used in the POU is returned to the primary pure water tank in the previous stage.
In the secondary pure water system, the treated ultrapure water is recirculated to the primary pure water tank so that the treatment flow rate is constant, and deterioration of water quality due to increase or decrease of the flow rate is suppressed.

1次純水システムでは、POUでの超純水の使用量の増減に応じて製造される1次純水の流量を調整することが必要である。
製造される1次純水の流量を調整する方法として、小規模の純水製造装置では、1次純水システム全体の運転、停止を繰り返す方法が採られることがある。
しかし、この方法では、水質を向上させにくいという問題がある。
また、超純水製造装置を大規模にすると、運転・停止を行う際の大幅な流量変動が、各種装置や配管へ力学的負荷(ウォーターハンマー)を与え、装置を故障させるおそれもある。
In the primary pure water system, it is necessary to adjust the flow rate of the primary pure water produced according to the increase or decrease in the amount of ultrapure water used in the POU.
As a method of adjusting the flow rate of the produced primary pure water, a method of repeatedly operating and stopping the entire primary pure water system may be employed in a small-scale pure water production apparatus.
However, this method has a problem that it is difficult to improve water quality.
In addition, when the ultrapure water production apparatus is made large-scale, a large flow rate fluctuation at the time of operation / stopping gives a mechanical load (water hammer) to various apparatuses and piping, which may cause the apparatus to break down.

したがって、一般的に、大規模の超純水製造装置においては、1次純水システム内の任意の装置における余剰の処理水を前段に還流させる配管を設け、POUでの超純水の使用量が低下した場合に処理水を循環させて、得られる1次純水の流量を調整する方法が採られる。
このとき、循環させた処理水を1次純水システムの中間に設けられた貯水ピットに導入することで、各装置へのウォーターハンマーによる影響を抑制することができる。
Therefore, in general, in a large-scale ultrapure water production apparatus, a pipe for returning the surplus treated water in any apparatus in the primary pure water system to the previous stage is provided, and the amount of ultrapure water used in the POU When the water content drops, a method is adopted in which the treated water is circulated to adjust the flow rate of the obtained primary pure water.
At this time, by introducing the circulated treated water into the water storage pit provided in the middle of the primary pure water system, the influence of the water hammer on each device can be suppressed.

循環ラインについても最適化が試みられているが、消費電力、水使用率の観点から、短い路長の循環配管で、直前の貯水ピットや貯水タンクへ循環させることが一般的である。   Although an attempt has been made to optimize the circulation line as well, from the viewpoint of power consumption and water use rate, it is common to circulate to the immediately preceding water storage pit or water storage tank with a short piping.

一方、製造される半導体の線幅が年々微細となるに応じて、更なる高水質が厳しく要求されてきている。例えば非特許文献1で示されるような、超高水質の超純水を、安定して製造することが求められている。
しかし、前述のような従来の超純水製造装置では、このような高水質への要求を満たすことが困難となってきている。
On the other hand, as the line width of the semiconductor to be manufactured becomes finer year by year, further high water quality has been strictly demanded. For example, as shown in Non-Patent Document 1, it is required to stably manufacture ultrapure water having an ultrahigh water quality.
However, in the conventional ultrapure water production apparatus as described above, it has become difficult to satisfy such requirements for high water quality.

また、近年、半導体製品の大量生産や製造コスト削減を目的として、基板サイズが200mmウェーハから300mm、450mmのウェーハへと拡大し、これに伴い製品の生産ライン全体が大規模化してきている。
製造工場内では大量の超純水が使用されるため、超純水製造装置も大規模となってきている。
したがって、多数の装置や配管、中間で処理水を一時的に貯水するための上部空間に窒素ガスを封入した巨大な貯水ピットなどが必要となり、広い敷地面積が必要となる上に各処理装置の運転管理や保守管理が複雑であるという問題も生じている。
In recent years, the substrate size has been increased from 200 mm wafers to 300 mm and 450 mm wafers for the purpose of mass production of semiconductor products and reduction of manufacturing costs, and as a result, the entire production line of products has been enlarged.
Since a large amount of ultrapure water is used in the manufacturing plant, the ultrapure water production apparatus is also becoming large-scale.
Therefore, a large water storage pit in which nitrogen gas is sealed in an upper space for temporarily storing treated water in the middle and a large number of devices and pipes is required, and a large site area is required. There is also a problem that operation management and maintenance management are complicated.

貯水ピットに貯留されている水の水位変化があると、貯水ピット上部を封止する窒素が多量に使用される。大規模の装置では、その使用量も多くなり、ランニングコストが増大するという問題もあった。   When there is a change in the water level stored in the water storage pit, a large amount of nitrogen is used to seal the upper portion of the water storage pit. In a large-scale apparatus, there is a problem that the amount of use increases and the running cost increases.

特開2009−240891号公報JP 2009-240891 特開2003−190947号公報JP 2003-190947 A

「半導体技術ロードマップ(ITRS:International Technology Roadmap for Semiconductors)2010年度版」"Semiconductor Technology Roadmap (ITRS: International Technology Roadmap for Semiconductors) 2010 Edition"

本発明は上記問題に対してなされたものであって、ユースポイントでの使用量の変動や、各装置のメンテナンス時にも超高水質を安定に維持し、一定流量で製造できる超純水製造装置の提供を目的とする。
本発明は、運転管理やメンテナンスを容易とし製造コストを大幅に削減できる超純水製造装置の提供を目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an ultrapure water production apparatus that can stably produce ultra-high water quality even at the time of use point fluctuation and maintenance of each apparatus, and can produce at a constant flow rate. The purpose is to provide.
An object of this invention is to provide the ultrapure water manufacturing apparatus which can perform operation management and maintenance easily and can reduce manufacturing cost significantly.

本発明者らは、さらなる高水質の超純水の安定的な製造を目的として、鋭意研究し、後述する図9に示される、処理流量が10,000m/日規模である大規模の超純水製造装置において、循環ラインAを介して超純水を循環させた場合と、循環ラインDを介して後段の貯水ピットからより前段へ循環させた場合の製造される(限外ろ過装置の出水口での)超純水中の微粒子濃度を測定した。その結果、従来の還流方法である循環ラインAを用いた場合は図7のように水質が変動した。一方、循環ラインDを用いた場合には図6のように変動が抑制されることを知見した。図7に示されるような程度の水質の変動は、従来の小、中規模の超純水製造装置においては許容範囲であった。 The present inventors have intensively studied for the purpose of stable production of ultrapure water with higher water quality, and show a large-scale ultra-high scale treatment flow rate of 10,000 m 3 / day shown in FIG. 9 described later. In the pure water production apparatus, it is produced when the ultrapure water is circulated through the circulation line A and when the ultrapure water is circulated from the rear water storage pit to the front stage through the circulation line D (for the ultrafiltration device). The concentration of fine particles in ultrapure water (at the outlet) was measured. As a result, when the circulation line A which is the conventional reflux method was used, the water quality fluctuated as shown in FIG. On the other hand, when the circulation line D was used, it discovered that a fluctuation | variation was suppressed like FIG. The variation in water quality as shown in FIG. 7 was acceptable in the conventional small and medium-scale ultrapure water production apparatus.

本発明者らは、大規模の超純水製造装置では、1次純水システム内の貯水ピットに中間処理水を停溜させ循環させていることが末端水質の悪化につながること、1次純水システム内での流路の変更や流量の変動が製造される超純水水質の変動を引き起こすことを知見し、超高水質の超純水の安定的な製造を可能とする本発明の装置を完成した。また、超高水質の超純水を大量に製造するため、処理水を1次純水システムの前段に循環させ、逆浸透膜装置及びイオン交換樹脂装置の双方を用いて再処理を行う装置とし、従来、主に微粒子や有機成分(TOC)が末端にまで残留して生じていた水質悪化を防ぐことを見出した。
なお、図6、7において、微粒子は、オンラインパーティクルカウンターを用いて測定した。
In the large-scale ultrapure water production apparatus, the present inventors have found that the intermediate treated water is retained and circulated in the water storage pit in the primary pure water system, leading to deterioration of the terminal water quality. A device according to the present invention that enables the stable production of ultrapure water with ultrahigh water quality by knowing that changes in the flow path and fluctuations in the flow rate in the water system cause fluctuations in the quality of the ultrapure water produced. Was completed. In addition, in order to produce a large amount of ultrapure water with ultra high water quality, the treated water is circulated in the previous stage of the primary pure water system, and reprocessing is performed using both the reverse osmosis membrane device and the ion exchange resin device. In the past, it was found that the deterioration of water quality, which has been caused mainly by the fine particles and organic components (TOC) remaining at the ends, was prevented.
6 and 7, the fine particles were measured using an online particle counter.

本発明者らは、メンテナンスが必要であり運転サイクルや方法が大きく異なるイオン交換樹脂装置及び逆浸透膜装置を1系列内に貯水ピットや貯水タンクを介さずに直列に接続して系列を構成し、該系列を複数備え、任意の1系列を停止させた状態で、他の系列を運転させることを可能とした装置を発明した。純水システム全体を停止せずに運転可能とした結果、配管内の流量の変動や流路の変更の影響を最小限に抑えて、製造される超純水水質の変動を大幅に抑制することを可能とした。   The inventors of the present invention configured a series by connecting ion exchange resin apparatuses and reverse osmosis membrane apparatuses that require maintenance and have greatly different operation cycles and methods in series without a water storage pit or water tank. The present invention has invented an apparatus that includes a plurality of such systems and that can operate other systems in a state where any one system is stopped. As a result of enabling operation without stopping the entire pure water system, fluctuations in the flow of pipes and changes in flow paths are minimized, and fluctuations in the quality of manufactured ultrapure water are greatly suppressed. Made possible.

本発明の超純水製造装置は、前処理システムと、1次純水システムと、2次純水システムとを順に備える超純水製造装置において、前記1次純水システムは、前記前処理システムの処理水が貯水される貯水ピットからポンプによりそれぞれ独立して給水される、イオン交換樹脂装置及び逆浸透膜装置を含んで貯水ピットを介在させず構成された、同じ構成の純水システムからなる複数の処理系列であり、前記系列の任意の処理系列を停止させた状態で、他の処理系列を運転可能としたことを特徴とする。   The ultrapure water production apparatus of the present invention is an ultrapure water production apparatus comprising a pretreatment system, a primary pure water system, and a secondary pure water system in this order, wherein the primary pure water system is the pretreatment system. It consists of a pure water system with the same configuration, including an ion exchange resin device and a reverse osmosis membrane device, with no intervening water pit, which is independently supplied by a pump from a water pit where the treated water is stored. It is a plurality of processing sequences, and another processing sequence can be operated in a state where an arbitrary processing sequence of the series is stopped.

より具体的には、本発明の超純水製造装置は、前記1次純水システムの各処理系列は、それぞれ1以上の、膜脱気装置、イオン交換樹脂装置及び逆浸透膜装置を備える。
本発明の超純水製造装置は、前記2次純水システムは、前記1次純水システムと、貯水タンクを介して接続された1系列以上の純水システムからなる。
本発明の超純水製造装置は、製造される超純水の流量が2,000m/日以上である。
本発明の超純水製造装置は、前記1次純水システムの各系列が、さらに、紫外線照射装置、キレート樹脂装置及び活性炭装置から選ばれる1種以上の装置を備える。
More specifically, in the ultrapure water production apparatus of the present invention, each treatment series of the primary pure water system includes one or more membrane deaeration devices, ion exchange resin devices, and reverse osmosis membrane devices.
In the ultrapure water production apparatus of the present invention, the secondary pure water system includes the primary pure water system and one or more series of pure water systems connected via a water storage tank.
In the ultrapure water production apparatus of the present invention, the flow rate of the produced ultrapure water is 2,000 m 3 / day or more.
In the ultrapure water production apparatus of the present invention, each series of the primary pure water system further includes one or more devices selected from an ultraviolet irradiation device, a chelate resin device, and an activated carbon device.

本発明の超純水製造装置は、前記イオン交換樹脂装置が、陽イオン交換樹脂装置、陰イオン交換樹脂装置、複層式イオン交換樹脂装置、混床式イオン交換樹脂装置及び電気再生式イオン交換樹脂装置から選ばれる1種以上の装置である。
本発明の超純水製造装置は、前記1次純水システムの各系列は、陽イオン交換樹脂装置、膜脱気装置、陰イオン交換樹脂装置及び逆浸透膜装置をこの順に備える。
本発明の超純水製造装置は、前記2次純水システムは、紫外線照射装置、膜脱気装置、ポリッシャー及び限外ろ過装置から選ばれる1種以上の装置を備える。
本発明の超純水製造装置は、前記停止させた処理系列内の装置のメンテナンスを一括して行うことを特徴とする。
In the ultrapure water production apparatus according to the present invention, the ion exchange resin device comprises a cation exchange resin device, an anion exchange resin device, a multi-layer ion exchange resin device, a mixed bed ion exchange resin device, and an electric regeneration type ion exchange. One or more devices selected from resin devices.
In the ultrapure water production apparatus of the present invention, each series of the primary pure water system includes a cation exchange resin device, a membrane deaeration device, an anion exchange resin device, and a reverse osmosis membrane device in this order.
In the ultrapure water production apparatus of the present invention, the secondary pure water system includes at least one device selected from an ultraviolet irradiation device, a membrane deaeration device, a polisher, and an ultrafiltration device.
The ultrapure water production apparatus of the present invention is characterized in that maintenance of the apparatuses in the stopped processing series is performed collectively.

本発明の超純水製造装置は、製造される超純水の流量の変動を抑制し、高水質の超純水を安定に製造することができる。
本発明の超純水製造装置によれば、保守管理を簡素化し製造コストを削減することがきる。
特に、処理流量が2,000m/日以上の大規模の超純水製造装置とした場合にも、製造される超純水の流量の変動を抑制し、比抵抗値18MΩ・cm以上、0.05μm以上の微粒子数200pcs./L以下、TOC濃度0.5ppb以下の高水質の超純水を安定に製造することができ、保守管理を簡素化し製造コストを大幅に削減することができる。
The ultrapure water production apparatus of the present invention can stably produce high quality ultrapure water by suppressing fluctuations in the flow rate of the produced ultrapure water.
According to the ultrapure water production apparatus of the present invention, maintenance management can be simplified and production costs can be reduced.
In particular, even in the case of a large-scale ultrapure water production apparatus with a treatment flow rate of 2,000 m 3 / day or more, fluctuations in the flow rate of the produced ultrapure water are suppressed, and a specific resistance value of 18 MΩ · cm or more, 0 .The number of fine particles having a size of 05 μm or more is 200 pcs. / L or less and high-quality ultrapure water having a TOC concentration of 0.5 ppb or less can be stably produced, and maintenance management can be simplified and production costs can be greatly reduced.

本発明の超純水製造装置の一実施形態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically one Embodiment of the ultrapure water manufacturing apparatus of this invention. 本発明の超純水製造装置の一実施形態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically one Embodiment of the ultrapure water manufacturing apparatus of this invention. 本発明の超純水製造装置の一実施形態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically one Embodiment of the ultrapure water manufacturing apparatus of this invention. 実施例1及び比較例1で得られた超純水の水質の経時変化を示すグラフである。3 is a graph showing changes with time in the quality of ultrapure water obtained in Example 1 and Comparative Example 1. 実施例1及び比較例1で得られた超純水の水質の経時変化を示すグラフである。3 is a graph showing changes with time in the quality of ultrapure water obtained in Example 1 and Comparative Example 1. 従来の大規模の超純水装置において循環ラインDを用いた場合の超純水水質の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the ultrapure water quality at the time of using the circulation line D in the conventional large-scale ultrapure water apparatus. 従来の大規模の超純水装置において循環ラインAを用いた場合の超純水水質の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the ultrapure water quality at the time of using the circulation line A in the conventional large-scale ultrapure water apparatus. 本発明の比較例に用いる超純水製造装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the ultrapure water manufacturing apparatus used for the comparative example of this invention. 従来の大規模超純水装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows the conventional large-scale ultrapure water apparatus typically. 従来の大規模の超純水製造装置における再生処理用の配管を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the piping for a regeneration process in the conventional large-scale ultrapure water manufacturing apparatus.

以下に図面を参照して本発明を詳細に説明する。本発明は例示する超純水装置に限定されるものではない。なお、図1〜図3、図8〜図10において、各ブロック内の英文字は以下の意味を表わす。
MF…精密ろ過装置、HEX…熱交換器、AC…活性炭装置、SC1,SC2…強酸性陽イオン交換樹脂装置、MDG…膜脱気装置、WA…弱塩基性陰イオン交換樹脂装置、SA1,SA2…強塩基性陰イオン交換樹脂装置、RO…逆浸透膜装置、TOC-UV…紫外線照射装置、MB…混床式イオン交換樹脂装置、ANP…酸化剤除去樹脂装置、UF…限外ろ過装置、Polisher…ポリッシャー、POU…ユースポイント、PIT…ピット。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the illustrated ultrapure water device. In FIG. 1 to FIG. 3 and FIG. 8 to FIG. 10, the English characters in each block represent the following meanings.
MF ... microfiltration device, HEX ... heat exchanger, AC ... activated carbon device, SC1, SC2 ... strongly acidic cation exchange resin device, MDG ... membrane degassing device, WA ... weakly basic anion exchange resin device, SA1, SA2 ... Strongly basic anion exchange resin device, RO ... Reverse osmosis membrane device, TOC-UV ... Ultraviolet irradiation device, MB ... Mixed bed type ion exchange resin device, ANP ... Oxidant removing resin device, UF ... Ultrafiltration device, Polisher ... Polisher, POU ... Use point, PIT ... Pit.

従来の超純水製造装置の一例として、処理流量が420m/時すなわち10,000m/日で超純水を製造する超純水製造装置90を図9に示す。 As an example of a conventional ultrapure water production apparatus, FIG. 9 shows an ultrapure water production apparatus 90 that produces ultrapure water at a treatment flow rate of 420 m 3 / hour, that is, 10,000 m 3 / day.

図9に示される装置において、前処理システム91は、貯水ピット(PIT)93、精密ろ過(MF)装置、砂ろ過装置901、熱交換器(図示せず)などを適宜選択し配管によって接続して構成されている。前処理システム91で処理された処理水(以下、前処理水ともいう)は貯水ピット94に貯留される。   In the apparatus shown in FIG. 9, the pretreatment system 91 selects a water storage pit (PIT) 93, a microfiltration (MF) apparatus, a sand filtration apparatus 901, a heat exchanger (not shown), etc. as appropriate and connects them by piping. Configured. The treated water treated by the pretreatment system 91 (hereinafter also referred to as pretreated water) is stored in the water storage pit 94.

1次純水システムは、貯水ピット94の後段に、熱交換器(HEX)、活性炭塔装置(AC)902、脱イオン装置(SC,WA,SA,MBなど)903、脱気装置(MDG)904、逆浸透膜装置(RO)905、紫外線照射装置(TOC−UV)906、プレフィルター(図示せず)などを必要に応じてポンプやバルブを介在させた配管により接続して構成されている。   The primary pure water system includes a heat exchanger (HEX), an activated carbon tower device (AC) 902, a deionizer (SC, WA, SA, MB, etc.) 903, and a deaerator (MDG) after the water storage pit 94. 904, a reverse osmosis membrane device (RO) 905, an ultraviolet irradiation device (TOC-UV) 906, a prefilter (not shown), etc. are connected by piping with a pump or a valve as necessary. .

前処理水は、1純水システムにより処理されて、純水タンク97に貯留される。   The pretreated water is processed by a single pure water system and stored in a pure water tank 97.

図9に示される超純水製造装置90の1次純水システムでは、活性炭塔装置902は、内径φ3〜4m、高さ2〜3mmの容器内に、粒状又は粉末状の活性炭が10,000L程度充填された活性炭装置塔を5〜7基、並列に接続して構成されている。   In the primary pure water system of the ultrapure water production apparatus 90 shown in FIG. 9, the activated carbon tower apparatus 902 has a granular or powdery activated carbon of 10,000 L in a container having an inner diameter of 3 to 4 m and a height of 2 to 3 mm. It is configured by connecting 5 to 7 activated carbon apparatus towers that are packed to a certain extent in parallel.

脱イオン装置として多く用いられるイオン交換樹脂装置903は、内径φ2〜3m、高さ2〜3mmの容器内に、6000〜10,000L程度の各種公知のイオン交換樹脂が充填されて成るイオン交換樹脂塔を、4〜5基並列に接続して構成される。   An ion exchange resin apparatus 903 often used as a deionization apparatus is an ion exchange resin formed by filling various known ion exchange resins of about 6000 to 10,000 L in a container having an inner diameter of 2 to 3 m and a height of 2 to 3 mm. It is configured by connecting 4 to 5 towers in parallel.

各イオン交換樹脂塔は、処理水中の不純物量、設計条件、運転条件などにもよるが、
2〜3日に1回再生処理を必要とする。
Each ion exchange resin tower depends on the amount of impurities in the treated water, design conditions, operating conditions, etc.
Regeneration processing is required once every 2-3 days.

脱気装置904は、中空糸膜モジュールを数10本並列に接続した膜脱気装置などを用いている。テラレットなどの充填剤を充填した、内径φ3〜4m×高さ3〜4mの真空脱気塔を複数基設けた装置を用いる場合もある。
逆浸透膜装置905は、複数の公知のモジュールが、同数のモジュールを備えたユニットを4〜20ユニットとされて構成されている。
The deaeration device 904 uses a membrane deaeration device in which several tens of hollow fiber membrane modules are connected in parallel. In some cases, an apparatus provided with a plurality of vacuum deaeration towers filled with a filler such as terralet and having an inner diameter of 3 to 4 m and a height of 3 to 4 m is used.
The reverse osmosis membrane device 905 includes a plurality of known modules, each of which includes the same number of modules as 4 to 20 units.

逆浸透膜層装置905は、運転開始から交換まで装置を停止せず、処理流量の調整を要する場合には、前記ユニットのうち1〜2ユニットを順に待機させるなどの方法が採られている。モジュールの交換サイクルは運転条件などにもよるが、半年〜3年程度である。   When the reverse osmosis membrane layer device 905 does not stop the apparatus from the start of operation to replacement and requires adjustment of the processing flow rate, a method of sequentially waiting one to two units among the units is adopted. The module replacement cycle is about six months to three years, depending on operating conditions.

紫外線照射装置906は生菌、バクテリア、有機物などを、紫外線を照射することにより分解するものである。   The ultraviolet irradiation device 906 decomposes live bacteria, bacteria, organic substances, etc. by irradiating with ultraviolet rays.

プレフィルターは、バッグフィルターモジュールを、ステンレス(SUS304)製の容器に10本挿入したものを、5〜7基並列に接続して構成されている。   The pre-filter is configured by connecting 5 to 7 bag filter modules inserted in a stainless (SUS304) container in parallel.

イオン交換樹脂装置903及び逆浸透膜装置905は上述のようにメンテナンスのサイクルや方法が大きく異なる。製造される超純水の流量及び水質を安定に維持するためには、これらの間にバッファー機能を持つ大型の貯水ピット95、96又は貯水タンクを介在させることが必須であった。   The ion exchange resin device 903 and the reverse osmosis membrane device 905 are greatly different in maintenance cycle and method as described above. In order to stably maintain the flow rate and quality of the ultrapure water produced, it is essential to interpose large storage pits 95 and 96 or a storage tank having a buffer function between them.

供給される1次純水の流量を調整するために1次純水装置内の各水処理装置を一斉に停止し、その後再運転すると、再運転後に水質が安定するまで処理水を排出することが必要となる。特に膜装置では、大幅な流量変動が生じることにより膜へ力学的負荷がかかり装置が故障するおそれもある。これらの問題を解決するために、1次純水の循環システムとして、循環ラインA、循環ラインB、循環ラインCを設置して、水処理装置のメンテナンスやPOUでの超純水使用量の変動時に少なくとも1つのラインを用いて余剰の処理水を各水処理装置の入り口側へ還流させていた。1次純水が一定以上の高水質であることから、可能な限り直近の貯水ピットや貯水タンクへ還流させ、配管構成や運転管理を高効率化することが行われていた。   In order to adjust the flow rate of the supplied primary pure water, all water treatment devices in the primary pure water device are stopped all at once, and then restarted to discharge the treated water until the water quality becomes stable after the restart. Is required. In particular, in a membrane device, a significant flow rate fluctuation may cause a mechanical load on the membrane and cause the device to fail. In order to solve these problems, circulation line A, circulation line B, and circulation line C are installed as the primary pure water circulation system to maintain the water treatment equipment and change the amount of ultrapure water used in the POU. Sometimes at least one line was used to recirculate excess treated water to the inlet side of each water treatment device. Since the primary pure water has a high water quality above a certain level, it has been performed to return to the nearest water storage pit and water tank as much as possible to improve the efficiency of piping configuration and operation management.

図9に例示される従来の大規模装置では、貯水ピット95、96は、主にイオン交換樹脂装置903と逆浸透膜装置905の間に設置され、高水質の超純水を大量に得るために必須であった。   In the conventional large-scale apparatus illustrated in FIG. 9, the water storage pits 95 and 96 are mainly installed between the ion exchange resin apparatus 903 and the reverse osmosis membrane apparatus 905 to obtain a large amount of high-purity ultrapure water. It was essential.

2次純水システム92は超純水製造に従来用いられているシステムである。   The secondary pure water system 92 is a system conventionally used for ultrapure water production.

2次純水システムにおいて、紫外線照射装置907は、紫外線照射塔を4〜5基備える規模である。ポリッシャー908は、塔内径1.5〜2m、高さ1.5〜2.5mのステンレス製(SUS316)容器に樹脂を3,000〜5,000L程度充填したものを7基程度設置している。限外ろ過装置910は、中空糸膜モジュールを60〜70本並列に接続して構成されている。   In the secondary pure water system, the ultraviolet irradiation device 907 is a scale having 4 to 5 ultraviolet irradiation towers. The polisher 908 has about 7 units of resin filled in a stainless steel (SUS316) vessel having an inner diameter of 1.5 to 2 m and a height of 1.5 to 2.5 m filled with about 3,000 to 5,000 L of resin. . The ultrafiltration device 910 is configured by connecting 60 to 70 hollow fiber membrane modules in parallel.

2次純水システム92の各装置への不純物除去の負荷を低減し、長寿命化させるために、1次純水システムでの処理水(1次純水)にも、高い水質が要求される傾向にある。   In order to reduce the load of removing impurities on each device of the secondary pure water system 92 and extend the life, the treated water (primary pure water) in the primary pure water system is also required to have high water quality. There is a tendency.

図9に示す装置では、2次純水システム内は、超純水の水質の悪化を防ぐために2次系サークルライン92Aと呼ばれる配管を用いて超純水を循環させ、常に一定の処理流量としている。純水タンク97は、この循環を円滑に行うためのものであり、容量は150m程度である。 In the apparatus shown in FIG. 9, in the secondary pure water system, ultrapure water is circulated using a pipe called a secondary system circle line 92A in order to prevent deterioration of the quality of the ultrapure water, so that the treated flow rate is always constant. Yes. The pure water tank 97 is for smoothly performing this circulation, and has a capacity of about 150 m 3 .

1次純水システム及び2次純水システム92の、貯水ピット95、96、純水タンク97及び各システムは、密閉されて、不活性ガスによりシールされている。超純水製造装置全体や、各装置が大規模化するに従ってこれら不活性ガスの消費量も莫大なものとなる。さらに、貯水ピットでの貯水量を変動させるメンテナンスの回数の増加は、不活性ガスの消費量を増加させる。   The storage pits 95 and 96, the pure water tank 97 and each system of the primary pure water system and the secondary pure water system 92 are hermetically sealed and sealed with an inert gas. As the entire ultrapure water production apparatus and each apparatus become larger, the consumption of these inert gases becomes enormous. Furthermore, an increase in the number of maintenances that fluctuates the amount of water stored in the water storage pit increases the consumption of inert gas.

図9に示される超純水製造装置では、例えば、窒素ガスは0.7MPaで、4,000Nm/日、水酸化ナトリウムは11,100kg/日、塩酸は3500kg/日消費する。また、貯水ピット95、96又は純水タンク97内の水量の調整、装置やポンプの切替え、再生用薬品などの管理など、すべての工程を連動させる制御システムも必要である。 In the ultrapure water production apparatus shown in FIG. 9, for example, nitrogen gas is 0.7 MPa, 4,000 Nm 3 / day, sodium hydroxide is 11,100 kg / day, and hydrochloric acid is 3500 kg / day. In addition, a control system that links all processes, such as adjustment of the amount of water in the water storage pits 95 and 96 or the pure water tank 97, switching of devices and pumps, management of regeneration chemicals, etc., is also required.

図1は本発明の一実施形態の超純水製造装置10を模式的に示す図である。
本実施形態の超純水製造装置10は、前処理システム11、前処理システム11の後段に貯水ピット2を介して接続された1次純水システム12、1次純水システム12の後段に純水タンク3を介して接続された2次純水システム13を備えている。各システム、貯水ピット、貯水タンク及び純水タンクは、必要に応じて流路の切替えや流量の変更を可能とするポンプP(一部図示を省略)を介在させた配管により相互に接続されている。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an ultrapure water production apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
The ultrapure water production apparatus 10 of the present embodiment includes a pretreatment system 11, a primary pure water system 12 connected to the rear stage of the pretreatment system 11 via the water storage pit 2, and a pure water in the rear stage of the primary pure water system 12. A secondary pure water system 13 connected via a water tank 3 is provided. Each system, the water storage pit, the water storage tank, and the pure water tank are connected to each other by piping through a pump P (partially omitted) that enables switching of the flow path and changing the flow rate as necessary. Yes.

前処理システム11は、原水の除濁や温度調節を行うシステムであり、精密ろ過装置、砂ろ過装置、活性炭装置、熱交換器などを必要に応じて選択し構成されたものである。
1次純水システム12は、前処理システムでの処理水からイオン成分及び非イオン成分を除去し高純度化するシステムであり、活性炭装置、膜脱気装置、イオン交換樹脂装置、紫外線照射装置などを必要に応じて選択し構成されたものである。1次純水システムにおいて、比抵抗値10MΩ・cm以上の1次純水が製造される。
2次純水システム13は、サブシステムとも称され、1次純水中の微量のイオン成分や微粒子を除去し、更に高純度化するシステムであり、紫外線照射装置、非再生式のポリッシャー、膜脱気装置、過酸化物分解樹脂装置、限外ろ過装置などを必要に応じて選択し構成されている。2次純水システムにおいて、比抵抗値18MΩ・cm以上、TOC濃度1ppb以下の超純水が製造される。
The pretreatment system 11 is a system that performs turbidity and temperature adjustment of raw water, and is configured by selecting a microfiltration device, a sand filtration device, an activated carbon device, a heat exchanger, and the like as necessary.
The primary pure water system 12 is a system that removes ionic components and non-ionic components from the treated water in the pretreatment system to increase the purity, such as an activated carbon device, a membrane degassing device, an ion exchange resin device, an ultraviolet irradiation device, etc. Is selected and configured as necessary. In the primary pure water system, primary pure water having a specific resistance value of 10 MΩ · cm or more is produced.
The secondary pure water system 13 is also referred to as a subsystem, and is a system that removes a small amount of ionic components and fine particles in the primary pure water and further increases the purity, and includes an ultraviolet irradiation device, a non-regenerative polisher, and a membrane. A deaeration device, a peroxide decomposition resin device, an ultrafiltration device, and the like are selected and configured as necessary. In the secondary pure water system, ultrapure water having a specific resistance value of 18 MΩ · cm or more and a TOC concentration of 1 ppb or less is produced.

また、本明細書において、便宜上大きさにより貯水ピット、貯水タンク又は純水タンクと表わしているが、貯水ピット、貯水タンク及び純水タンクの大きさや態様は、処理流量などの条件により必要に応じて決定することができる。
なお、各系列内において同様の機能を持つ装置には同一の符号を付している。
In addition, in this specification, for convenience, the size is expressed as a storage pit, a storage tank, or a pure water tank. However, the size and mode of the storage pit, the storage tank, and the pure water tank may be changed depending on conditions such as a processing flow rate. Can be determined.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the apparatus which has the same function in each series.

原水としては、工業用水として利用される河川水並びに湖沼水などの表層水、市水、井水及び排水などを用いることができる。   As raw water, river water used as industrial water, surface water such as lake water, city water, well water, drainage, and the like can be used.

本実施形態の前処理システム11は従来公知のものと同様であり、その構成については特に限定されず、原水の水質により適宜変更することができる。   The pretreatment system 11 of this embodiment is the same as that of a conventionally well-known thing, The structure is not specifically limited, It can change suitably with the quality of raw | natural water.

本実施形態の1次純水システム12の系列Aは、前処理タンク2に流路の切替え可能なポンプPを介して接続された1次純水ライン1bAに、イオン交換樹脂装置103及び逆浸透膜105が貯水ピット又は貯水タンクを介せず配管により直列に接続されている   The series A of the primary pure water system 12 of the present embodiment is connected to the primary pure water line 1bA connected to the pretreatment tank 2 via a pump P whose flow path can be switched, and the ion exchange resin apparatus 103 and reverse osmosis. The membrane 105 is connected in series by a pipe without passing through a water storage pit or a water storage tank.

ポンプPは、通水する系列の切替え及び各系列における流量の切替えができるものであれば特に限定されない。例えば、図1に示されるように、各系列の前段にそれぞれ流量の切替えが可能なポンプPが設けられてもよく、各系列へ分流する前段に流路と流量の双方の切替えが可能なポンプPが設けられてもよい。   The pump P is not particularly limited as long as it is capable of switching the series that passes water and switching the flow rate in each series. For example, as shown in FIG. 1, a pump P capable of switching the flow rate may be provided at the front stage of each series, and a pump capable of switching both the flow path and the flow rate before the stage of branching to each series. P may be provided.

1次純水システム12は、系列Aと同様の構成であり系列Aと同様の水処理装置を同一に配列して成る系列をそれぞれポンプPを介して、2系列以上並列に接続して構成されている。   The primary deionized water system 12 has the same configuration as the series A, and is configured by connecting two or more series in parallel through the pumps P, each having the same water treatment apparatus as the series A arranged in the same manner. ing.

本実施形態の1次純水システムは、任意の1系列を停止させた状態で、他の系列を運転させることが可能である。
1系列を停止した際の、その他の系列内のイオン交換樹脂装置103への被処理水の導入流量の変動が大きすぎる場合には処理水質が低下するおそれがあるため、系列は3〜5系列備えることが好ましい。
各系列はポンプPにより流路を切替えるように制御されている。1次純水システムの再後段には処理水の逆流を防ぐ手段(図示せず)が備えられることが好ましい。
The primary pure water system of the present embodiment can operate other systems while stopping any one system.
When the variation of the introduction flow rate of the water to be treated to the ion exchange resin apparatus 103 in the other series when the one series is stopped, the quality of the treated water may be deteriorated. It is preferable to provide.
Each series is controlled by the pump P so as to switch the flow path. It is preferable that the second stage of the primary pure water system is provided with means (not shown) for preventing the backflow of treated water.

イオン交換樹脂装置103としては各種公知のイオン交換樹脂が充填されて成るイオン交換樹脂装置を用いることができる。充填されるイオン交換樹樹脂として、強酸性又は弱酸性陽イオン交換樹脂、強塩基性又は弱塩性陰イオン交換樹脂及びキレート樹脂が挙げられ、粉状、粒状、膜状、繊維状などの基材を適宜選択して用いる。
イオン交換樹脂装置103として、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を、同一塔内に異なる2層として充填した複層床式イオン交換樹脂装置、混合して充填した混床式イオン交換樹脂装置(MB)、電気再生式イオン交換樹脂装置などを用いてもよい。
As the ion exchange resin device 103, an ion exchange resin device filled with various known ion exchange resins can be used. Examples of the ion exchange resin to be filled include strong acid or weak acid cation exchange resin, strong base or weak salt anion exchange resin, and chelate resin, and groups such as powder, granule, membrane, and fiber. A material is appropriately selected and used.
As the ion exchange resin device 103, a cation exchange resin and an anion exchange resin are packed in two layers in the same tower, and a mixed bed type ion exchange resin device (mixed bed type ion exchange resin device ( MB), an electric regeneration type ion exchange resin apparatus, or the like may be used.

キレート樹脂は、金属イオンなどとのキレート形成基としてN、S、O、Pなどの電子供与元素を2個以上含んだものが用いられる。例えば、イミノジ酢酸型、ポリアミン型及びグルカミン型が挙げられる。
キレート樹脂装置としては、グルカミン型が、ホウ素などのイオン性物質を除去できるため好適である。
As the chelate resin, those containing two or more electron donating elements such as N, S, O, and P as chelate-forming groups with metal ions and the like are used. Examples include iminodiacetic acid type, polyamine type, and glucamine type.
As the chelate resin device, the glucamine type is preferable because it can remove ionic substances such as boron.

イオン交換樹脂装置103では、流量が低下すると、イオン交換樹脂からのTOC成分の溶出するおそれがあり、流量が増加すると脱イオン効率が低下するおそれがあるため、処理流量が一定となるよう運転管理することが好ましい。   In the ion exchange resin apparatus 103, when the flow rate decreases, the TOC component may be eluted from the ion exchange resin, and when the flow rate increases, the deionization efficiency may decrease. It is preferable to do.

イオン交換樹脂装置103として、処理流量が2,000m/日以上である場合には、再生効率と得られる超純水の水質を向上させるために薬品再生式のイオン交換樹脂装置を用いることが好ましい。 When the treatment flow rate is 2,000 m 3 / day or more as the ion exchange resin device 103, a chemical regeneration type ion exchange resin device may be used to improve the regeneration efficiency and the quality of the obtained ultrapure water. preferable.

逆浸透膜装置105は、前段に被処理水の流量を調整可能なポンプ(図示せず)を備える。逆浸透膜装置105は、ポリアミド系又は酢酸セルロール系などのモジュールを備える公知のものを使用することができ、処理水(透過水)水質の安定の点から、処理水回収率は85〜90%で一定であることが好ましい。
逆浸透膜装置105の透過水は、下流で更に処理される。濃縮水は、配管により原水タンクなどに戻されて再処理されたり、必要に応じてスクラバー用水として再利用される。
The reverse osmosis membrane device 105 includes a pump (not shown) that can adjust the flow rate of the water to be treated in the previous stage. As the reverse osmosis membrane device 105, a known device having a module such as a polyamide system or a cellulose acetate system can be used, and the treated water recovery rate is 85 to 90% from the viewpoint of stability of treated water (permeate) water quality. And constant.
The permeate of the reverse osmosis membrane device 105 is further processed downstream. The concentrated water is returned to the raw water tank or the like by pipes and reprocessed, or reused as scrubber water as necessary.

逆浸透膜装置105は、処理水回収率を増加させるために、逆浸透膜モジュールを2基以上直列に接続したものであってもよい。
逆浸透膜装置105の直前で必要に応じて被処理水のpHを9.5以上に調整してもよい。
The reverse osmosis membrane device 105 may include two or more reverse osmosis membrane modules connected in series in order to increase the treated water recovery rate.
You may adjust pH of to-be-processed water to 9.5 or more as needed just before the reverse osmosis membrane apparatus 105. FIG.

1次純水ライン1bAには膜脱気装置、活性炭装置、紫外線照射装置などの従来公知の水処理装置が介在されていてもよい。
該水処理装置としては、上述した従来の1次純水システムを構成する水処理装置を用いることができ、系列A内に設置される各水処理装置の数、機能、規模、配列などをPOUで使用される超純水の水質や流量に応じて最適化して構成することができる。
A conventionally known water treatment device such as a membrane deaeration device, an activated carbon device, or an ultraviolet irradiation device may be interposed in the primary pure water line 1bA.
As the water treatment apparatus, the water treatment apparatus constituting the above-described conventional primary pure water system can be used, and the number, function, scale, arrangement, etc. of each water treatment apparatus installed in the series A are POU. Can be optimized and configured according to the quality and flow rate of ultrapure water used in

活性炭塔装置としては、粒状又は粉末状の活性炭が充填された活性炭装置塔が好適である。   As the activated carbon tower apparatus, an activated carbon apparatus tower filled with granular or powdered activated carbon is suitable.

紫外線照射装置として、波長185nm付近や波長254nm付近の紫外線を照射する装置を用いることができる。   As the ultraviolet irradiation apparatus, an apparatus that irradiates ultraviolet rays having a wavelength of about 185 nm or a wavelength of about 254 nm can be used.

プレフィルターを用いる場合には、例えば公称孔径1μmのバッグフィルターモジュールにより構成されていることが好ましい。   In the case of using a prefilter, it is preferably constituted by a bag filter module having a nominal pore diameter of 1 μm, for example.

1次純水ライン1bAはSUS、塩化ビニル製などの配管を用いることが好ましく、配管の内径及び長さは製造される超純水の流量や水質に応じて適宜設計し変更することができる。   The primary pure water line 1bA preferably uses a pipe made of SUS, vinyl chloride or the like, and the inner diameter and length of the pipe can be appropriately designed and changed according to the flow rate and quality of the ultrapure water to be produced.

本実施形態において、製造される超純水の流量は、2,000m/日以上が好ましく、10,000m/日以上が特に好ましい。製造される超純水の流量が該範囲内であると、製造される超純水の流量の変動の影響を抑制し、高水質を安定に維持することができる。 In this embodiment, the flow rate of ultrapure water to be produced is preferably from 2,000 m 3 / day or more, 10,000 m 3 / day or more is particularly preferable. When the flow rate of manufactured ultrapure water is within this range, the influence of fluctuations in the flow rate of manufactured ultrapure water can be suppressed, and high water quality can be stably maintained.

各系列には、任意の位置に、継手やポンプを用いて系列間を接続する配管を設けてもよい。その後段の装置が故障などで一時的に停止された場合にも、該配管を用いることで、超純水製造装置の運転を継続することができる。   Each series may be provided with a pipe connecting the series using a joint or a pump at an arbitrary position. Even when the subsequent apparatus is temporarily stopped due to a failure or the like, the operation of the ultrapure water production apparatus can be continued by using the pipe.

本実施形態の1次純水システム12において、好ましくは、比抵抗値15MΩ・cm以上、より好ましくは17MΩ・cm以上の1次純水が製造される。   In the primary pure water system 12 of the present embodiment, preferably, primary pure water having a specific resistance value of 15 MΩ · cm or more, more preferably 17 MΩ · cm or more is produced.

本実施形態の2次純水システム13は、2次純水ライン1cの上流側から、熱交換器、紫外線照射装置、過酸化物分解樹脂装置、膜脱気装置、混床式イオン交換樹脂装置、ポリッシャー及び限外ろ過装置のうち1種以上の水処理装置を少なくとも1基含んで、POUでの必要な水質に応じて選択して接続されて構成される。各装置は従来公知のものを使用することができる。
紫外線照射装置は、波長185nm程度の紫外線照射装置を用いることが好ましい。
混床式イオン交換樹脂装置、膜脱気装置及び限外ろ過装置としては再生を行わない交換タイプの水処理装置を用いることにより、製造される超純水の再生処理用薬品などによる汚染を抑制することができる。
The secondary pure water system 13 of the present embodiment includes a heat exchanger, an ultraviolet irradiation device, a peroxide decomposition resin device, a membrane deaeration device, and a mixed bed ion exchange resin device from the upstream side of the secondary pure water line 1c. It includes at least one water treatment device of at least one of a polisher and an ultrafiltration device, and is selected and connected according to the required water quality in the POU. A conventionally well-known thing can be used for each apparatus.
As the ultraviolet irradiation device, an ultraviolet irradiation device having a wavelength of about 185 nm is preferably used.
By using an exchange-type water treatment device that does not regenerate as a mixed-bed ion exchange resin device, membrane deaeration device, and ultrafiltration device, contamination caused by chemicals for the treatment of reclaimed ultrapure water is suppressed. can do.

ポリッシャーとしては、は酸化剤除去樹脂(商品名:ANP、野村マイクロ・サイエンス(株)社製)を3,000L程度充填したものや、塔内壁を樹脂でライニングし、超微量イオン成分除去用特殊樹脂、例えば(商品名:MBGP、野村マイクロ・サイエンス(株)社製)などを充填したものが好ましい。
限外ろ過装置としては、ポリスルホン製の中空糸膜モジュールを用いることが好ましい。
As a polisher, there are about 3,000 L of oxidant removal resin (trade name: ANP, manufactured by Nomura Micro Science Co., Ltd.), and the inner wall of the tower is lined with resin to remove ultra-trace ion components. What filled resin, for example (brand name: MBGP, Nomura Micro Science Co., Ltd. product) etc., is preferable.
As the ultrafiltration device, it is preferable to use a hollow fiber membrane module made of polysulfone.

本実施形態では、2次純水システム13内で超純水の水質が悪化することを防ぐため、従来同様の2次系サークルライン1dを用い、純水タンク3を設置して、製造された超純水を循環させる。
メンテナンスの簡便化などのために、2次純水システム13を1次純水システム12と同様に、各装置を直列に配置した系列を複数並列に接続した構成とすることもできる。
本実施形態の装置において、2次純水システムから出水される超純水の比抵抗値は好ましくは、18.2MΩ・cm以上である。
In this embodiment, in order to prevent the quality of ultrapure water from deteriorating in the secondary pure water system 13, the secondary circle line 1d similar to the conventional one is used and the pure water tank 3 is installed and manufactured. Circulate ultrapure water.
In order to simplify the maintenance, the secondary pure water system 13 may be configured in the same manner as the primary pure water system 12 by connecting a plurality of series of devices arranged in series.
In the apparatus of the present embodiment, the specific resistance value of ultrapure water discharged from the secondary pure water system is preferably 18.2 MΩ · cm or more.

本実施形態の装置は、製造される超純水の流量が2,000m/日以上である場合にその効果を顕著に発揮する。 The apparatus of this embodiment exhibits its effect remarkably when the flow rate of the produced ultrapure water is 2,000 m 3 / day or more.

小、中規模の超純水製造装置では、再生用薬品を再利用することも試みられている。図9に例示される大規模の超純水製造装置において、再生用薬品を再利用する場合の配管を図10に模式的に示す。   In small- and medium-scale ultrapure water production apparatuses, it has been attempted to reuse recyclable chemicals. In the large-scale ultrapure water production apparatus exemplified in FIG. 9, piping for reusing the chemical for recycling is schematically shown in FIG. 10.

大規模の超純水製造装置では、イオン交換樹脂装置などの再生に多量の再生用薬品を使用する。そのため、小、中規模の超超純水製造装置で従来行われているように、再生用薬品を再利用し複数の樹脂塔を連続して再生することも考えられる。しかしこの場合、複数の樹脂塔を同時に停止し、再生処理する必要があるが、実際の再生サイクルは各樹脂塔について同一ではない。
さらに、図10に示されるように、大規模の超純水製造装置では、各所にバルブや貯水タンク、ポンプが多数設置され配管も複雑となる。
したがって、再生用薬品を再利用する方法の実現は困難であった。
In large-scale ultrapure water production equipment, a large amount of chemicals for regeneration is used for regeneration of ion exchange resin equipment and the like. For this reason, it is conceivable to recycle a plurality of resin towers continuously by reusing chemicals for recycling, as is conventionally done in small and medium-scale ultra-pure water production apparatuses. However, in this case, it is necessary to simultaneously stop and regenerate a plurality of resin towers, but the actual regeneration cycle is not the same for each resin tower.
Furthermore, as shown in FIG. 10, in a large-scale ultrapure water production apparatus, a large number of valves, water storage tanks, and pumps are installed in various places, and piping becomes complicated.
Therefore, it has been difficult to realize a method for reusing the chemical for recycling.

本実施形態の装置は、ポンプPを切替えることにより、被処理水を、任意の1系列への通水を停止させた状態で、他の系列へ通水して処理させることができる。
停止させた系列内の装置はメンテナンスを一括して行うことができる。メンテナンスは、系列内で最も頻度の高い水処理装置のメンテナンスのタイミングで行えばよい。これより頻度の少ない水処理装置は、メンテナンスサイクルの中で適宜行えばよい。
By switching the pump P, the apparatus of the present embodiment can treat the water to be treated by passing water to another line in a state where water flow to any one line is stopped.
The devices in the stopped system can perform maintenance collectively. Maintenance may be performed at the maintenance timing of the water treatment apparatus having the highest frequency in the series. What is necessary is just to perform the water treatment apparatus less frequently than this suitably in a maintenance cycle.

各系列のメンテナンスの制御方法としては、各系列の出水口に導電率計又は比抵抗率計を設置して導電率などを計測し、導電率が一定の値を超えた時点で被処理水を導入する系列を切換えて再生処理を行う方法や、タイマーを設置し所定の時間ごとに系列を切換えて再生処理を行う方法が挙げられる。   As a maintenance control method for each series, a conductivity meter or a resistivity meter is installed at the outlet of each series to measure conductivity, and when the conductivity exceeds a certain value, There are a method of performing reproduction processing by switching a series to be introduced, and a method of performing reproduction processing by switching a series every predetermined time by installing a timer.

従来の大規模の超純水製造装置では、1回の再生処理で、塩酸溶液や水酸化ナトリウム溶液をそれぞれ30,000L程度使用し、水酸化ナトリウム溶液はスチームで40℃まで加温して使用するなど多くの操作が必要である。混床式イオン交換樹脂装置の場合には、塩酸溶液や水酸化ナトリウム溶液をそれぞれ数千〜数万L程度使用する。混床式イオン交換樹脂塔の場合、再生処理に先立ち逆洗し、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を分離再生し、再生後に混合するなどの工程も必要である。   In a conventional large-scale ultrapure water production system, about 30,000 L each of hydrochloric acid solution and sodium hydroxide solution are used in one regeneration process, and the sodium hydroxide solution is heated to 40 ° C. with steam and used. Many operations are necessary. In the case of a mixed bed type ion exchange resin apparatus, a hydrochloric acid solution or a sodium hydroxide solution is used in the order of thousands to tens of thousands of liters. In the case of a mixed bed type ion exchange resin tower, a step of backwashing prior to the regeneration treatment, separating and regenerating the cation exchange resin and the anion exchange resin, and mixing after regeneration is also necessary.

図2に、各系列内の水処理装置の薬品再生処理を行うための配管を示す。本実施形態において、酸性の薬品で再生処理される装置は、薬品を導入、排出する配管201で純水タンク41に接続されている。また、酸性溶液タンク205が設置され、切替え可能なポンプ(図示せず)を介して配管201の入り口側に配管202により接続されている。酸性溶液タンク205から切替え可能なポンプ(図示せず)を介して配管202により、酸性溶液が供給され、純水タンク41から切替え可能なポンプや吸引エゼクター(E1)により吸引して配管201より1次純水が供給される。   FIG. 2 shows piping for performing chemical regeneration treatment of the water treatment apparatus in each series. In the present embodiment, an apparatus that is regenerated with an acidic chemical is connected to the pure water tank 41 through a pipe 201 that introduces and discharges the chemical. An acidic solution tank 205 is installed and connected to the inlet side of the pipe 201 by a pipe 202 via a switchable pump (not shown). The acidic solution is supplied from the acidic solution tank 205 via a switchable pump (not shown) through the pipe 202 and is sucked from the pure water tank 41 by a switchable pump or a suction ejector (E1). Next pure water is supplied.

酸性薬品での再生処理は、1次純水と混合されて希釈された塩酸溶液などを、1次純水システムの後段側より各陽イオン交換樹脂装置、具体的には図3における強酸性陽イオン交換樹脂装置(SC2)130、強酸性陽イオン交換樹脂装置(SC1)122などの順に配管201を通じて一括通液して行う。   In the regeneration treatment with acidic chemicals, a hydrochloric acid solution or the like mixed with primary pure water and diluted with each cation exchange resin device, specifically, a strong acid cation in FIG. The ion exchange resin device (SC2) 130, the strong acid cation exchange resin device (SC1) 122, and the like are collectively passed through the pipe 201 in this order.

キレート樹脂装置126は、バルブ207を介して配管201cに、バルブ208を介して配管203cに接続され、バルブ207及びバルブ208を切替えることにより、配管201c又は配管203cを切替え可能に構成されている。配管201c及び配管203cはそれぞれ配管201、配管203に継手などにより接続されている。
キレート樹脂装置126の再生処理は、配管201cに介在されたバルブ207を切替えて、酸性溶液を配管により通液して行う。配管201の途中にバルブ207を介してキレート樹脂装置126を介在させてもよい。この場合には、前述の陽イオン交換樹脂などを含めて一括で再生処理を行うことができる。
The chelate resin device 126 is connected to the pipe 201c via the valve 207 and to the pipe 203c via the valve 208, and the pipe 201c or the pipe 203c can be switched by switching the valve 207 and the valve 208. The pipe 201c and the pipe 203c are connected to the pipe 201 and the pipe 203 by joints or the like, respectively.
The regeneration process of the chelate resin device 126 is performed by switching the valve 207 interposed in the pipe 201c and passing an acidic solution through the pipe. A chelate resin device 126 may be interposed in the middle of the pipe 201 via a valve 207. In this case, the regeneration process can be performed in a batch including the cation exchange resin described above.

塩基性の薬品で処理される装置は、図示しない切替え可能なポンプを介して、薬品を導入、排出する配管203によって純水タンク41に接続されている。薬品貯留タンクとして、塩基性溶液タンク206が設置され、切替え可能なポンプを介して配管203の入り口側に配管204により接続されている。塩基性溶液タンク206から切替え可能なポンプや吸引エゼクター(E2)により吸引して配管204より塩基性溶液が供給され、純水タンク41から切替え可能なポンプを介して配管203より1次純水が供給される。   The apparatus to be treated with basic chemicals is connected to the pure water tank 41 by a pipe 203 for introducing and discharging chemicals through a switchable pump (not shown). A basic solution tank 206 is installed as a chemical storage tank, and is connected to the inlet side of the pipe 203 by a pipe 204 through a switchable pump. A basic solution is supplied from the pipe 204 by being sucked by a switchable pump or suction ejector (E2) from the basic solution tank 206, and primary pure water is supplied from the pipe 203 via the switchable pump from the pure water tank 41. Supplied.

塩基性溶液による再生処理は、配管203内で1次純水と混合されて希釈された水酸化ナトリウム水溶液などをスチームなどにより40℃程度まで加熱し、1次純水システムの後段側より各陰イオン交換樹脂装置、具体的には図3における強塩基性陰イオン交換樹脂装置(SA2)129、強塩基性陰イオン交換樹脂装置(SA1)125、弱塩基性陰イオン交換樹脂装置(WA)124の順に、配管203を通じて一括通液することで行う。
キレート樹脂装置126の再生処理は、配管203cに介在されたバルブ208を切替えて、塩基性溶液を配管により通液して行う。
配管203の途中にバルブ208を介してキレート樹脂装置126を介在させてもよい。この場合には、前述の陰イオン交換樹脂などを含めて一括で再生処理を行うことができる。
In the regeneration treatment with a basic solution, a sodium hydroxide aqueous solution or the like mixed and diluted with primary pure water in the pipe 203 is heated to about 40 ° C. with steam, etc. Ion exchange resin apparatus, specifically, strong basic anion exchange resin apparatus (SA2) 129, strong basic anion exchange resin apparatus (SA1) 125, weak basic anion exchange resin apparatus (WA) 124 in FIG. In this order, the liquid is collectively passed through the pipe 203.
The regeneration process of the chelate resin device 126 is performed by switching the valve 208 interposed in the pipe 203c and passing a basic solution through the pipe.
A chelate resin device 126 may be interposed in the middle of the pipe 203 via a valve 208. In this case, the regeneration process can be performed in a batch including the anion exchange resin described above.

このように、本実施形態の超純水製造装置では、1次純水システム内に貯水ピットを介さず構成された系列内に、再生の必要な装置を集約することにより、図9、10に例示されるような、従来の超純水製造装置に比べ、一括再生のため再生用薬品を10〜50%削減し、配管やポンプを削減し、再生用薬品の再利用を簡易にできる。   As described above, in the ultrapure water production apparatus of the present embodiment, the apparatus that needs to be regenerated is aggregated in the series configured without the water storage pits in the primary pure water system, so that FIGS. Compared to the conventional ultrapure water production apparatus as exemplified, the chemicals for recycling can be reduced by 10 to 50% for batch regeneration, piping and pumps can be reduced, and the recycling of chemicals for recycling can be simplified.

その他、1次純水システム内の貯水ピット数を削減したことにより、窒素の使用量は、20〜40%削減でき、これらの結果、運転コストを約10〜20%削減できる。
また、製造される超純水の流量が10,000m/日規模の大規模超純水システムとすると、500mの貯水ピット1基分のスペース、原水量1,000m/日、廃水量1,200m/日、集約化に伴う配管長やバルブ、継手、ポンプなど及びコストを削減できる。
In addition, by reducing the number of water storage pits in the primary pure water system, the amount of nitrogen used can be reduced by 20 to 40%, and as a result, the operating cost can be reduced by about 10 to 20%.
Also, if the flow of ultrapure water to be produced is a large-scale ultrapure water system with a scale of 10,000 m 3 / day, the space for one 500 m 3 storage pit, raw water volume 1,000 m 3 / day, waste water volume 1,200 m 3 / day, piping length, valves, joints, pumps, etc. and costs associated with consolidation can be reduced.

続いて、本発明の装置及び従来の超純水製造装置を用いて、超純水を製造した。
実施例及び比較例で用いた装置及び各条件は以下のとおりである。
Subsequently, ultrapure water was produced using the apparatus of the present invention and a conventional ultrapure water production apparatus.
The devices and conditions used in the examples and comparative examples are as follows.

原水:厚木市水道水
前処理システム11
精密ろ過装置111:加圧型 PVDF製MFモジュール UNA−620A、旭化成ケミカルズ(株)社製。
熱交換器112:プレート式熱交換器、ステンレス製、日阪製作所(株)社製。
貯水タンク21:容量1m、ポリエチレン製。
Raw water: Atsugi City tap water
Pretreatment system 11
Microfiltration device 111: Pressurized PVDF MF module UNA-620A, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation.
Heat exchanger 112: Plate heat exchanger, stainless steel, manufactured by Nisaka Manufacturing Co., Ltd.
Water storage tank 21: Capacity 1m 3 , made of polyethylene.

1次純水システム12
活性炭装置121:ノムラ・カートリッジ・カラムNCC−200AC、野村マイクロ・サイエンス(株)社製。
強酸性陽イオン交換樹脂装置122:Duolite C255LFH、容器内径φ300mm、樹脂量80L、ダウケミカル日本(株)社製。
膜脱気装置123:リキセルX−40、ポリポア(株)社製。
弱塩基性陰イオン交換樹脂装置124:Duolite A378LF、容器内径φ300mm、樹脂量80L、ダウケミカル日本(株)社製。
Primary pure water system 12
Activated carbon device 121: Nomura cartridge column NCC-200AC, manufactured by Nomura Micro Science Co., Ltd.
Strong acid cation exchange resin device 122: Duolite C255LFH, container inner diameter φ300 mm, resin amount 80 L, manufactured by Dow Chemical Japan Co., Ltd.
Membrane deaerator 123: Lixel X-40, manufactured by Polypore Corporation.
Weakly basic anion exchange resin device 124: Duolite A378LF, container inner diameter φ300 mm, resin amount 80 L, manufactured by Dow Chemical Japan Co., Ltd.

強塩基性陰イオン交換樹脂装置125:Duolite A113LF、容器内径φ300mm、樹脂量80L、ダウケミカル日本(株)社製。
キレート樹脂装置126:CRBT−03、容器内径φ300mm、樹脂量50L、三菱化学(株)社製。
逆浸透膜装置127:メンブラ膜モジュール TMG20−370、東レ(株)社製。
紫外線照射装置128:SUV−ST、日本フォトサイエンス(株)社製。
強塩基性陰イオン交換樹脂装置129:Duolite AGP、容器内径φ200mm、樹脂量32L、ダウケミカル日本(株)社製。
貯水タンク31:容量5m、ポリエチレン製。
貯水タンク51:容量5m、ポリエチレン製。
強酸性陽イオン交換樹脂装置130:Duolite CGP、容器内径φ200mm、樹脂量32L、ダウケミカル日本(株)社製。
配管(1次純水ライン)1b:硬質ポリ塩化ビニル製、内径φ41.6mm。
Strongly basic anion exchange resin apparatus 125: Duolite A113LF, container inner diameter φ300 mm, resin amount 80 L, manufactured by Dow Chemical Japan Co., Ltd.
Chelate resin device 126: CRBT-03, container inner diameter φ300 mm, resin amount 50 L, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.
Reverse osmosis membrane device 127: Membrane membrane module TMG20-370, manufactured by Toray Industries, Inc.
Ultraviolet irradiation device 128: SUV-ST, manufactured by Nippon Photo Science Co., Ltd.
Strongly basic anion exchange resin device 129: Duolite AGP, container inner diameter φ200 mm, resin amount 32 L, manufactured by Dow Chemical Japan Co., Ltd.
Water storage tank 31: capacity 5m 3 , made of polyethylene.
Water storage tank 51: 5m 3 capacity, made of polyethylene.
Strong acid cation exchange resin device 130: Duolite CGP, container inner diameter φ200 mm, resin amount 32 L, manufactured by Dow Chemical Japan Co., Ltd.
Piping (primary pure water line) 1b: made of hard polyvinyl chloride, inner diameter φ41.6 mm.

混床式イオン交換樹脂装置131:ノムラ・カートリッジ・カラムNCC−200M、野村マイクロ・サイエンス社(株)社製。
タンク(純水タンク)41:容量10m、ガラス繊維強化プラスチック製、窒素充填。
2次純水システム13
熱交換器(HEX)132:プレート式熱交換器、チタン製、日阪製作所(株)社製。
紫外線照射装置133:SUV−ST、日本フォトサイエンス(株)社製。
過酸化物分解樹脂装置134:NCC−200M(ANP)、野村マイクロ・サイエンス(株)社製。
膜脱気装置135:リキセルX−40、ポリポア(株)社製。
混床式イオン交換樹脂装置136:ポリテトラフルオロエチレンでライニングした容器、内径φ400mmに、MBSPを210L充填、野村マイクロ・サイエンス(株)社製。
限外ろ過装置137:OLT−6036HA、旭化成ケミカルズ(株)社製。
Mixed bed type ion exchange resin device 131: Nomura cartridge column NCC-200M, manufactured by Nomura Micro Science Co., Ltd.
Tank (pure water tank) 41: capacity 10 m 3 , glass fiber reinforced plastic, nitrogen filling.
Secondary pure water system 13
Heat exchanger (HEX) 132: plate type heat exchanger, made of titanium, manufactured by Nisaka Manufacturing Co., Ltd.
Ultraviolet irradiation device 133: SUV-ST, manufactured by Nippon Photo Science Co., Ltd.
Peroxide decomposition resin device 134: NCC-200M (ANP), manufactured by Nomura Micro Science Co., Ltd.
Membrane deaerator 135: Lixel X-40, manufactured by Polypore Corporation.
Mixed bed type ion exchange resin device 136: a container lined with polytetrafluoroethylene, filled with 210 L of MBSP in an inner diameter of 400 mm, manufactured by Nomura Micro Science Co., Ltd.
Ultrafiltration device 137: OLT-6036HA, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation.

配管1c(混床式イオン交換樹脂装置131の出水口より下流の配管):内径φ75mm、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)製。   Piping 1c (piping downstream from the water outlet of the mixed bed type ion exchange resin device 131): inner diameter φ75 mm, made of polyvinylidene fluoride (PVDF).

再生処理条件
塩酸容器:35wt%塩酸(旭硝子(株)社製、工業グレード)。
水酸化ナトリウム容器:25wt%水酸化ナトリウム(旭硝子(株)社製、工業グレード)。
分析機器
TOC分析計:A−1000XP、Anatel社製。
溶存酸素計:MOCA−3600、オービスフェア社製。
電気抵抗率計:比抵抗モニター。
微粒子計測器:オンラインパーティクルカウンター(UDI−50、PMS社製)。
シリカ:原子吸光光度計。
ホウ素:誘導結合プラズマ質量分析計。
各種金属(Li、Na、K、Zn、Fe、Cu、Ca、Ni、Mg、Mn、Al、
Cr、Co、Ti、Mo、Ba、Pb):誘導結合プラズマ質量分析計。
各種イオン(Br、F、NO 、Cl、NO 、PO 3−、SO 2−、NH
:イオンクロマトグラフィー装置。
過酸化水素:過酸化物モニター(NOXIA−L、野村マイクロ・サイエンス社製)。
Regeneration treatment hydrochloric acid container: 35 wt% hydrochloric acid (Asahi Glass Co., Ltd., industrial grade).
Sodium hydroxide container: 25 wt% sodium hydroxide (Asahi Glass Co., Ltd., industrial grade).
Analytical instrument TOC analyzer: A-1000XP, manufactured by Anatel.
Dissolved oxygen meter: MOCA-3600, manufactured by Orbis Fair.
Electric resistivity meter: specific resistance monitor.
Particle counter: Online particle counter (UDI-50, manufactured by PMS).
Silica: atomic absorption photometer.
Boron: Inductively coupled plasma mass spectrometer.
Various metals (Li, Na, K, Zn, Fe, Cu, Ca, Ni, Mg, Mn, Al,
Cr, Co, Ti, Mo, Ba, Pb): Inductively coupled plasma mass spectrometer.
Various ions (Br , F , NO 3 , Cl , NO 2 , PO 4 3− , SO 4 2− , NH 4 + )
: Ion chromatography device.
Hydrogen peroxide: peroxide monitor (NOXIA-L, manufactured by Nomura Micro Science).

実施例1
図3に示す装置を用いて超純水を製造した。
Example 1
Ultrapure water was produced using the apparatus shown in FIG.

実施例1で用いた超純水製造装置30は、精密ろ過装置111と熱交換器112をこの順に接続した前処理システム11、前処理システム11の後段に貯水タンク21を備えている。貯水タンク21には、一次純水システムの系列12A及び系列12Bが、それぞれ、前段に流路の切替及び流量変更の可能なポンプP1、P3を介して1次純水ライン1bA、1bB上に接続されている。系列12Aは、1次純水ライン1bAの上流側から、活性炭装置121A、強酸性陽イオン交換樹脂装置122A、膜脱気装置123A、弱塩基性陰イオン交換樹脂装置124A、強塩基性陰イオン交換樹脂装置125A、キレート樹脂装置126A、逆浸透膜装置127A、紫外線照射装置128A、強塩基性陰イオン交換樹脂装置129A及び強酸性陽イオン交換樹脂装置130Aが、配管によりこの順に直列に接続されて構成されている。強酸性陽イオン交換樹脂装置130Aの下流には貯水タンク31が接続され、続いて混床式イオン交換樹脂装置131、純水タンク41、がこの順に接続されている。
逆浸透膜装置127Aの前段及び混床式イオン交換樹脂装置131の後段にはそれぞれ流量調節の可能なポンプP2、P4及びP5が介在されている。
系列12Bは系列12Aと同様の装置を同じ順に直列に接続して構成されている。
The ultrapure water production apparatus 30 used in the first embodiment includes a pretreatment system 11 in which a microfiltration device 111 and a heat exchanger 112 are connected in this order, and a water storage tank 21 at the rear stage of the pretreatment system 11. In the water storage tank 21, the series 12A and the series 12B of the primary pure water system are respectively connected to the primary pure water lines 1bA and 1bB via the pumps P1 and P3 capable of switching the flow path and changing the flow rate in the previous stage, respectively. Has been. Series 12A is activated carbon device 121A, strongly acidic cation exchange resin device 122A, membrane degassing device 123A, weakly basic anion exchange resin device 124A, and strongly basic anion exchange from the upstream side of primary pure water line 1bA. A resin device 125A, a chelate resin device 126A, a reverse osmosis membrane device 127A, an ultraviolet irradiation device 128A, a strongly basic anion exchange resin device 129A, and a strongly acidic cation exchange resin device 130A are connected in series by a pipe in this order. Has been. A water storage tank 31 is connected downstream of the strongly acidic cation exchange resin apparatus 130A, and then a mixed bed ion exchange resin apparatus 131 and a pure water tank 41 are connected in this order.
Pumps P2, P4, and P5 capable of adjusting the flow rate are interposed in the upstream stage of the reverse osmosis membrane apparatus 127A and the downstream stage of the mixed bed type ion exchange resin apparatus 131, respectively.
The series 12B is configured by connecting devices similar to the series 12A in series in the same order.

純水タンク41の下流には、2次純水システム13として、配管1c上に、被処理水の流量を調節可能なポンプP6を介して熱交換器132、紫外線照射装置133、過酸化物分解樹脂装置134、膜脱気装置135、混床式イオン交換樹脂装置136、限外ろ過装置137がこの順に直列に接続されて構成されPOUへ接続されている。POUと純水タンク41の間には2次系サークルライン1dが配管により構成されている。   Downstream of the pure water tank 41, as a secondary pure water system 13, a heat exchanger 132, an ultraviolet irradiation device 133, peroxide decomposition is provided on a pipe 1 c via a pump P 6 capable of adjusting the flow rate of water to be treated. A resin device 134, a membrane deaeration device 135, a mixed bed ion exchange resin device 136, and an ultrafiltration device 137 are connected in series in this order and connected to the POU. Between the POU and the pure water tank 41, a secondary system circle line 1d is constituted by piping.

[前処理水の製造]
原水を精密ろ過装置111に導入し、次いで熱交換器112に通水した。熱交換器112から出水した原水の温度は25℃であった。この前処理水を貯水タンク21に貯水した。
[Production of pretreated water]
The raw water was introduced into the microfiltration device 111 and then passed through the heat exchanger 112. The temperature of the raw water discharged from the heat exchanger 112 was 25 ° C. This pretreated water was stored in the water storage tank 21.

[1次純水の製造]
1次純水システムは、図3に示される超純水製造装置30において系列Aのみを用いた。
貯水タンク21から前処理水をポンプP1を介して流量2.1m/時で系列12Aの活性炭装置121Aへ導入し、処理した。逆浸透膜装置127において、被処理水の流量は2.1m/時であり、処理水回収率は90%であった。
[Production of primary pure water]
As the primary pure water system, only series A was used in the ultrapure water production apparatus 30 shown in FIG.
Pretreated water was introduced from the water storage tank 21 through the pump P1 to the activated carbon apparatus 121A of the series 12A at a flow rate of 2.1 m 3 / hour and processed. In the reverse osmosis membrane device 127, the flow rate of the treated water was 2.1 m 3 / hour, and the treated water recovery rate was 90%.

強酸性陽イオン交換樹脂装置130より出水した処理水(処理水1)の比抵抗値を貯水タンク31の出水口側で測定した。結果を表1に示す。   The specific resistance value of treated water (treated water 1) discharged from the strongly acidic cation exchange resin device 130 was measured on the outlet side of the water storage tank 31. The results are shown in Table 1.

貯水タンク31に貯水された処理水を、ポンプP5を介して、流量1.9m/時にて混床式イオン交換樹脂装置131に導入した。本実施例では、貯水タンク31の後段に混床式イオン交換樹脂装置131を設置している。後述の表1に示されるように、処理水1は高水質であるため、混床式イオン交換樹脂装置131は非再生式であってもよい。再生式である場合でも、前段のイオン交換樹脂装置と異なり、再生頻度を1か月〜半年程度と延長することができる。 The treated water stored in the water storage tank 31 was introduced into the mixed bed type ion exchange resin device 131 through the pump P5 at a flow rate of 1.9 m 3 / hour. In this embodiment, a mixed bed type ion exchange resin device 131 is installed at the rear stage of the water storage tank 31. As shown in Table 1 described later, since the treated water 1 has high water quality, the mixed bed type ion exchange resin device 131 may be non-regenerative. Even in the case of the regenerative type, unlike the ion exchange resin apparatus in the previous stage, the regeneration frequency can be extended to about one month to half a year.

本実施例における混床式イオン交換樹脂装置131の処理水(1次純水)を純水タンク41に導入した。   The treated water (primary pure water) of the mixed bed type ion exchange resin apparatus 131 in this example was introduced into the pure water tank 41.

[2次純水の製造]
続いて、1次純水を2次純水システム13に導入して処理した。熱交換器132において、出水した処理水の温度は25℃であった。限外ろ過装置137において、処理水回収率は95%であった。
製造された超純水の流量は1.8m/時であった。
このようにして得られた超純水を超純水1とした。
[Production of secondary pure water]
Subsequently, the primary pure water was introduced into the secondary pure water system 13 for processing. In the heat exchanger 132, the temperature of the discharged treated water was 25 ° C. In the ultrafiltration device 137, the treated water recovery rate was 95%.
The flow rate of the produced ultrapure water was 1.8 m 3 / hour.
The ultrapure water thus obtained was designated as ultrapure water 1.

実施例1で得られた超純水1について、上記の分析機器及びモニターで水質を測定した。結果を表1に示す。   About the ultrapure water 1 obtained in Example 1, water quality was measured with said analytical instrument and monitor. The results are shown in Table 1.

Figure 2013215679
Figure 2013215679

表1より、処理水1は、比抵抗値が15〜17MΩ・cmであり、最先端の半導体やフラットパネルの製造工程で要求される高水質を得ていることが分かる。なお、一般的な1次純水(純水)は、比抵抗値10MΩ・cm以上である。
また、処理水1が高水質であるため、2次純水システムの負荷を低減し、その各装置数や大きさなどを縮小できる。
From Table 1, it can be seen that the treated water 1 has a specific resistance value of 15 to 17 MΩ · cm, and obtains high water quality required in the manufacturing process of the most advanced semiconductors and flat panels. General primary pure water (pure water) has a specific resistance value of 10 MΩ · cm or more.
Moreover, since the treated water 1 has high water quality, the load of the secondary pure water system can be reduced, and the number and size of each device can be reduced.

実施例2
図3の装置において、系列A及び系列Bを用い、超純水を製造した。
始めに、ポンプP1、P3を、前処理水を系列Bへ通水せず、系列Aを用いて処理するように切替えた。系列A、B内の装置はあらかじめ再生処理したものを用いた。
製造された超純水の(限外ろ過装置137の出水口での)流量は1.9m/時であった。
Example 2
In the apparatus shown in FIG. 3, series A and series B were used to produce ultrapure water.
First, the pumps P1 and P3 were switched so that the pretreatment water was not passed through the series B and processed using the series A. The devices in the series A and B used those which were reproduced in advance.
The flow rate of the produced ultrapure water (at the outlet of the ultrafiltration device 137) was 1.9 m 3 / hour.

被処理水の水質と流量、樹脂量から、強酸性陽イオン交換樹脂装置122からは、再生処理を行った後通水を開始して24時間後にナトリウムイオンが漏出すると試算される。各系列は、この24時間毎にその系列への通水を停止し、同時に他方の系列への通水を開始するようポンプP1、P3を切替えた。一方の系列へ通水している間、他方の系列内の装置について図2に示す配管を用いて再生処理を行った。この時、配管201、配管203内に送液可能なポンプを用いて再生用薬品を下記の量注入し、配管201、配管203内にラインミキサーを介在させて再生用薬品の混合、希釈を行い、通液を行った。   From the quality of water to be treated, the flow rate, and the amount of resin, it is estimated that sodium ions leak from the strongly acidic cation exchange resin device 122 after 24 hours from the start of water passage after regeneration treatment. Each line stopped the water flow to that line every 24 hours and simultaneously switched the pumps P1 and P3 to start water flow to the other line. While water was passed through one line, the regeneration process was performed on the devices in the other line using the piping shown in FIG. At this time, the following amount of the regenerative chemical is injected into the pipe 201 and the pipe 203 using a pump capable of feeding, and the regenerative chemical is mixed and diluted by interposing a line mixer in the pipe 201 and the pipe 203. The liquid was passed through.

各再生処理サイクルにおいて、強酸性陽イオン交換樹脂装置130及び強酸性陽イオン交換樹脂装置122の再生のために通水した塩酸溶液は濃度5wt%、流量2.9L/分、総量160Lであった。
キレート樹脂装置126の再生のために通水した塩酸溶液は濃度5wt%、流量1.75L/分、総量70Lであった。
強塩基性陰イオン交換樹脂装置129、強塩基性陰イオン交換樹脂装置129、キレート樹脂装置126及び弱塩基性陰イオン交換樹脂装置124の再生のために通水した水酸化ナトリウム溶液は温度が40℃、濃度5wt%、流量3.5L/分、総量120Lであった。
In each regeneration treatment cycle, the hydrochloric acid solution passed for regeneration of the strong acid cation exchange resin device 130 and the strong acid cation exchange resin device 122 had a concentration of 5 wt%, a flow rate of 2.9 L / min, and a total amount of 160 L. .
The hydrochloric acid solution passed for the regeneration of the chelate resin device 126 had a concentration of 5 wt%, a flow rate of 1.75 L / min, and a total amount of 70 L.
The sodium hydroxide solution that was passed through for the regeneration of the strongly basic anion exchange resin device 129, the strongly basic anion exchange resin device 129, the chelate resin device 126, and the weakly basic anion exchange resin device 124 had a temperature of 40. The temperature was 5 ° C., the flow rate was 3.5 L / min, and the total amount was 120 L.

系列A、系列Bを上記タイミングで切替え、再生処理を行いつつ超純水製造を168時間行った。
得られた超純水の水質の経時変化を微粒子数について図4、TOC濃度について図5に示す。
The series A and the series B were switched at the above timing, and ultrapure water production was performed for 168 hours while performing the regeneration process.
The change over time of the quality of the obtained ultrapure water is shown in FIG. 4 for the number of fine particles and in FIG. 5 for the TOC concentration.

比較例1
図8に示される装置を用いた。図3における装置において、活性炭装置121からキレート樹脂装置126までと逆浸透膜装置127から強酸性陽イオン交換樹脂装置130までをそれぞれ小系列とし、各小系列を並列に2系列として構成した。また、各小系列の前段には流路の切替え及び流量変更可能なポンプP7〜P10を介在させた。キレート樹脂装置126とポンプP8及びP10の間には貯水タンク31と同様の貯水タンク51を設けた。
その他は実施例1で用いた図3に示される装置と同様である。
活性炭装置121への被処理水の導入流量は実施例1と同じ2.1m/時であった。
また、各小系列の切替えと再生処理を以下のように行った他は実施例1と同様に超純水製造を行った。
超純水製造は、それぞれの小系列のうち一方の小系列へ通水し他方への通水を停止するようポンプP7〜10を切替えて行った。24時間毎にポンプP7及びP9を切替え、通水していた小系列への被処理水の導入をそれぞれ停止し、同時に他方の小系列へ通水を開始した。また、強酸性陽イオン交換樹脂装置130の出水口に比抵抗率計を設置し、比抵抗値が10MΩ・cm未満に低下した時にポンプP8及びP10を切替えて、通水していた小系列への被処理水の導入をそれぞれ停止し、同時に他方の小系列へ通水を開始した。
一方の小系列へ通水している間、他方の小系列内の装置の再生処理を行った。
このように、超純水製造を168時間行った。
製造された超純水の流量は1.9m/時であった。
得られた超純水水質の経時変化を、微粒子数について図4、TOC濃度について図5に示す。なお、図4、5において、実線は実施例1を示し、点線は比較例1を示す。
Comparative Example 1
The apparatus shown in FIG. 8 was used. In the apparatus in FIG. 3, the activated carbon device 121 to the chelate resin device 126 and the reverse osmosis membrane device 127 to the strong acid cation exchange resin device 130 are each made up of a small series, and each small series is made up of two series in parallel. In addition, pumps P7 to P10 capable of switching the flow path and changing the flow rate are interposed in the previous stage of each small series. A water storage tank 51 similar to the water storage tank 31 is provided between the chelate resin device 126 and the pumps P8 and P10.
Others are the same as those of the apparatus shown in FIG.
The introduction flow rate of the water to be treated into the activated carbon device 121 was 2.1 m 3 / hour, which is the same as in Example 1.
Further, ultrapure water production was performed in the same manner as in Example 1 except that the switching of each small series and the regeneration process were performed as follows.
Ultrapure water production was performed by switching the pumps P7 to P10 so as to pass water to one of the small series and stop water flow to the other. The pumps P7 and P9 were switched every 24 hours, the introduction of the water to be treated into the small series that had been watered was stopped, and the water supply to the other small series was started at the same time. In addition, a specific resistance meter is installed at the outlet of the strongly acidic cation exchange resin device 130, and when the specific resistance value falls below 10 MΩ · cm, the pumps P8 and P10 are switched to the small series that has been passing water. The introduction of water to be treated was stopped, and water flow to the other small series was started at the same time.
While the water flowed to one of the small lines, the regeneration processing of the device in the other small line was performed.
Thus, ultrapure water production was performed for 168 hours.
The flow rate of the produced ultrapure water was 1.9 m 3 / hour.
The time course of the obtained ultrapure water quality is shown in FIG. 4 for the number of fine particles and in FIG. 5 for the TOC concentration. 4 and 5, the solid line indicates Example 1, and the dotted line indicates Comparative Example 1.

図4、5より、実施例1では、停止、稼働させる系列の切替えによる水量及び水質の変動がないため、微粒子数及びTOC濃度が一定であった。一方、比較例1では、得られた超純水の水質が変動している。これは、逆浸透膜装置127や限外ろ過装置137などの膜装置の被処理水の流量の変動による処理水回収率の変動や、配管内の流量の変動による配管を構成する各部材からの溶出成分濃度の変動に起因すると考えられる。微粒子数やTOC濃度が増加した超純水は、製品の歩留まりに影響を及ぼすおそれがあり、必要に応じて前段に還流させ再処理される。   4 and 5, in Example 1, the number of fine particles and the TOC concentration were constant because there was no change in the amount of water and the water quality due to the switching of the system to be stopped and operated. On the other hand, in Comparative Example 1, the quality of the obtained ultrapure water varies. This is because fluctuations in the treated water recovery rate due to fluctuations in the flow rate of treated water in membrane devices such as the reverse osmosis membrane device 127 and ultrafiltration device 137, and from each member constituting the pipe due to fluctuations in the flow rate in the pipe This is thought to be due to fluctuations in the elution component concentration. Ultrapure water having an increased number of fine particles and an increased TOC concentration may affect the yield of products, and is recirculated to the previous stage and reprocessed as necessary.

実施例3 (大規模超純水装置)
上記実施例1、2において得られた結果に基づき、図3に示される装置であって、1次純水システムが系列Aと同様の系列を5系列備え、製造される超純水の流量が17,500m/日である大規模超純水製造装置を設計し、薬品使用量(35wt%塩酸、25wt%水酸化ナトリウムの合計値)、窒素ガス使用量を算出した結果を表2に示す。
Example 3 (Large-scale ultrapure water device)
Based on the results obtained in Examples 1 and 2 above, the apparatus shown in FIG. 3, wherein the primary pure water system includes five series similar to series A, and the flow rate of the ultrapure water produced is Table 2 shows the results of designing a large-scale ultrapure water production apparatus of 17,500 m 3 / day and calculating the chemical usage (total value of 35 wt% hydrochloric acid and 25 wt% sodium hydroxide) and nitrogen gas usage. .

比較例2
上記実施例2及び比較例1において得られた結果に基づき、製造される超純水の流量が17,500m/日である、図9に示される従来の大規模超純水製造装置を設計し、薬品使用量(35wt%塩酸、25wt%水酸化ナトリウムの合計値)、窒素ガス使用量及び冷却水使用量を算出した結果を表2に示す。

Figure 2013215679
Comparative Example 2
Based on the results obtained in Example 2 and Comparative Example 1, the conventional large-scale ultrapure water production apparatus shown in FIG. 9 having a flow rate of produced ultrapure water of 17,500 m 3 / day is designed. Table 2 shows the results of calculation of chemical usage (total value of 35 wt% hydrochloric acid and 25 wt% sodium hydroxide), nitrogen gas usage and cooling water usage.
Figure 2013215679

表2より、実施例3は比較例2と比べ、薬品の使用量が6,000kg/日削減されている。これは、装置を集約し、系列運転してイオン交換樹脂装置の一括再生を行うためである。窒素ガス使用量の減少は500mの貯水ピット1基分である。 From Table 2, the amount of chemicals used in Example 3 is reduced by 6,000 kg / day compared to Comparative Example 2. This is because the apparatus is consolidated and the series operation is performed to collectively regenerate the ion exchange resin apparatus. The decrease in the amount of nitrogen gas used is equivalent to one 500m 3 water storage pit.

10、20…超純水製造装置、11…前処理システム、12…1次純水システム、13…2次純水システム、2…貯水ピット、3…純水タンク、103…イオン交換樹脂装置、105…逆浸透膜装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 20 ... Ultrapure water production apparatus, 11 ... Pretreatment system, 12 ... Primary pure water system, 13 ... Secondary pure water system, 2 ... Water storage pit, 3 ... Pure water tank, 103 ... Ion exchange resin apparatus, 105: Reverse osmosis membrane device.

Claims (9)

前処理システムと、1次純水システムと、2次純水システムとを順に備える超純水製造装置において、
前記1次純水システムは、前記前処理システムの処理水が貯水される貯水ピットからポンプによりそれぞれ独立して給水される、イオン交換樹脂装置及び逆浸透膜装置を含んで貯水ピットを介在させず構成された、同じ構成の純水システムからなる複数の処理系列であり、
前記系列の任意の処理系列を停止させた状態で、他の処理系列を運転可能としたことを特徴とする超純水製造装置。
In an ultrapure water production apparatus comprising a pretreatment system, a primary pure water system, and a secondary pure water system in this order,
The primary pure water system includes an ion exchange resin device and a reverse osmosis membrane device that are independently supplied by a pump from a water storage pit in which treated water of the pretreatment system is stored, and does not interpose a water storage pit. It is a plurality of processing series consisting of pure water systems with the same configuration,
An ultrapure water production apparatus characterized in that another treatment sequence can be operated in a state where an arbitrary treatment sequence of the series is stopped.
前記1次純水システムの各処理系列は、それぞれ1以上の、膜脱気装置、イオン交換樹脂装置及び逆浸透膜装置を備えることを特徴とする請求項1記載の超純水製造装置。   The ultrapure water production apparatus according to claim 1, wherein each treatment series of the primary pure water system includes one or more membrane deaeration devices, ion exchange resin devices, and reverse osmosis membrane devices. 前記2次純水システムは、前記1次純水システムと、貯水タンクを介して接続された1系列以上の純水システムからなることを特徴とする請求項1又は2記載の超純水製造装置。   3. The ultrapure water production apparatus according to claim 1, wherein the secondary pure water system is composed of one or more series of pure water systems connected to the primary pure water system via a water storage tank. . 製造される超純水の流量が2,000m/日以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の超純水製造装置。 The ultrapure water production apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the flow rate of the produced ultrapure water is 2,000 m 3 / day or more. 前記1次純水システムの各系列が、さらに、紫外線照射装置、キレート樹脂装置及び活性炭装置から選ばれる1種以上の装置を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の超純水製造装置。   5. The system according to claim 1, wherein each series of the primary pure water system further includes at least one device selected from an ultraviolet irradiation device, a chelate resin device, and an activated carbon device. Ultrapure water production equipment. 前記イオン交換樹脂装置が、陽イオン交換樹脂装置、陰イオン交換樹脂装置、複層式イオン交換樹脂装置、混床式イオン交換樹脂装置及び電気再生式イオン交換樹脂装置から選ばれる1種以上の装置であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の超純水装置。   The ion exchange resin device is one or more devices selected from a cation exchange resin device, an anion exchange resin device, a multilayer ion exchange resin device, a mixed bed ion exchange resin device, and an electrically regenerative ion exchange resin device. The ultrapure water device according to any one of claims 1 to 5, wherein 前記1次純水システムの各系列は、陽イオン交換樹脂装置、膜脱気装置、陰イオン交換樹脂装置及び逆浸透膜装置をこの順に備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の超純水製造装置。   Each of the series of the primary pure water system includes a cation exchange resin device, a membrane deaeration device, an anion exchange resin device, and a reverse osmosis membrane device in this order. The ultrapure water production apparatus according to the item. 前記2次純水システムは、紫外線照射装置、膜脱気装置、ポリッシャー及び限外ろ過装置から選ばれる1種以上の装置を備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載の超純水製造装置。   The said secondary pure water system is provided with 1 or more types of apparatuses chosen from an ultraviolet irradiation device, a membrane deaeration device, a polisher, and an ultrafiltration device, The any one of Claim 1 thru | or 7 characterized by the above-mentioned. Ultrapure water production equipment. 前記停止させた処理系列内の装置のメンテナンスを一括して行うことを特徴とする
請求項1乃至8のいずれか1項記載の超純水製造装置。
The apparatus for producing ultrapure water according to any one of claims 1 to 8, wherein maintenance of the devices in the stopped processing series is collectively performed.
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