超純水制造裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種逆滲透膜分離裝置的設(shè)置數(shù)量少的超純水制造裝置。本發(fā)明提供了一種超純水制造裝置，其具備有一次純水系統(tǒng)(2)和處理該一次純水系統(tǒng)(2)的處理水的輔助系統(tǒng)(3)，并且，至少在該一次純水系統(tǒng)(2)中設(shè)置有逆滲透膜分離裝置，其特征在于，設(shè)置于該一次純水系統(tǒng)(2)中的逆滲透膜分離裝置是高壓型逆滲透膜分離裝置，并且以單級的方式設(shè)置。高壓型逆滲透膜分離裝置具有標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)壓力為5.52MPa、純水通量為0.5m3/m2·D以上、NaCl去除率為99.5％(NaCl 32000mg/L)以上的特性。
【專利說明】超純水制造裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超純水制造裝置，特別是涉及一種具備具有逆滲透膜分離裝置(R0裝置)的一次純水系統(tǒng)的超純水制造裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]以往以來，作為半導(dǎo)體洗凈用水使用的超純水，是通過如圖2所示的由前處理系統(tǒng)I’、一次純水系統(tǒng)2’、輔助系統(tǒng)(二次純水系統(tǒng))3’構(gòu)成的超純水制造裝置，對原水(工業(yè)用水、城市用水、井水、自半導(dǎo)體工廠所排出的已使用過的超純水(以下稱為“回收水”))等進(jìn)行處理來制造的。在圖2中，各系統(tǒng)的作用如下所述。
[0003]在由凝聚、加壓浮起(沉淀)、過濾(膜過濾)裝置等所構(gòu)成的前處理系統(tǒng)I’中，進(jìn)行原水中的懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)等的去除。在此過程中，也可去除高分子系有機(jī)物、疏水性有機(jī)物等。
[0004]在具備逆滲透膜分離(RO)裝置、脫氣裝置及離子交換裝置(混床式或4床5塔式等)的一次純水系統(tǒng)2’中，進(jìn)行原水中的離子、有機(jī)成分的去除。此外，在逆滲透膜分離裝置中，去除鹽類并且去除離子性、膠體性的T0C。在離子交換裝置中，去除鹽類并且去除通過離子交換樹脂所吸附或離子交換的TOC成分。在脫氣裝置中，去除無機(jī)系碳(1C)、溶解氧(DO)。
[0005]在具備低壓紫外線氧化裝置、離子交換純水裝置及超過濾膜分離裝置的輔助系統(tǒng)3’中，將通過一次純水系統(tǒng)2’所獲得的純水的純度更進(jìn)一步提高制成為超純水。在低壓紫外線氧化裝置中，通過從低壓紫外線燈所射出的波長185nm的紫外線，將TOC分解成有機(jī)酸進(jìn)而分解成C02。通過分解所產(chǎn)生的有機(jī)物及CO2，通過后級的離子交換樹脂去除。在超過濾膜分離裝置中，去除微粒子，并去除離子交換樹脂的流出粒子。
[0006]在圖2中，一次純水系統(tǒng)的逆滲透膜分離裝置配置于前級側(cè)與最后級部，但也有呈串聯(lián)方式設(shè)置成2級。在圖2中，前處理系統(tǒng)僅設(shè)置有I系統(tǒng)，但也有并列設(shè)置用來處理城市用水、工業(yè)用水等的前處理系統(tǒng)與處理半導(dǎo)體制造工序排水等的稀薄系排水的稀薄系排水回收系統(tǒng)的情形。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本專利第3468784號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011]以往，在超純水制造系統(tǒng)的一次純水或排水回收系統(tǒng)中，根據(jù)降低有機(jī)物濃度的目的，主要采用將RO分離裝置以串聯(lián)方式進(jìn)行2級通水的2級RO方式。成為處理對象的原水是工業(yè)用水、自來水、井水或鹽類負(fù)荷低的稀薄系排水，因此，一般使用標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)壓力0.75MPa、純水通量25mVm2 *D/支(8英寸)以上的超低壓RO膜、或標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)壓力1.47MPa、純水通量25m3/m2.D/支(8英寸)以上的低壓RO膜。
[0012]但是，如此地將逆滲透膜分離裝置設(shè)置成2級時，設(shè)置空間增大，并且裝置運(yùn)轉(zhuǎn)管理也變得繁雜。也即，半導(dǎo)體制造工廠的超純水制造設(shè)備，雖然根據(jù)規(guī)模來決定，但是，作為一次純水系統(tǒng)的第I級的逆滲透膜分離裝置，并列設(shè)置例如4?40個，而在第2級，也并列設(shè)置與該第I級相同程度的逆滲透膜分離裝置，逆滲透膜分離裝置的設(shè)置數(shù)量極多，造成逆滲透膜分離裝置的設(shè)備成本及運(yùn)行成本變高，并且設(shè)置面積也大。
[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種解決上述以往的問題并且逆滲透膜分離裝置的設(shè)置數(shù)量少的超純水制造裝置。
[0014]解決課題的方法
[0015]本發(fā)明的超純水制造裝置，其具備一次純水系統(tǒng)和處理該一次純水系統(tǒng)的處理水的輔助系統(tǒng)，并且至少在該一次純水系統(tǒng)中設(shè)置有逆滲透膜分離裝置。在該一次純水系統(tǒng)中設(shè)置的逆滲透膜分離裝置是高壓型逆滲透膜分離裝置，并且以單級方式設(shè)置。
[0016]前述高壓型逆滲透膜分離裝置，優(yōu)選具有標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)壓力為5.52MPa以上、標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)壓力時的純水通量為0.5m3/m2.D以上、NaCl去除率為99.5% (NaC132000mg/L)以上的特性。
[0017]本發(fā)明的裝置，也可進(jìn)一步具有處理原水的前處理系統(tǒng)，以前述一次純水系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)依次處理該前處理系統(tǒng)的處理水。朝前述高壓型逆滲透膜分離裝置的給水的TDS (總?cè)芙夤腆w)可為1500mg/L以下。
[0018]前述高壓型逆滲透膜分離裝置的膜面有效壓力優(yōu)選是1.5?3MPa。
[0019]發(fā)明的效果
[0020]高壓型逆滲透膜分離裝置，以往以來被使用于海水淡水化設(shè)備，為了將鹽份濃度高的海水進(jìn)行逆滲透膜處理，而將膜面有效壓力(I次側(cè)壓力與2次側(cè)壓力的差)作為5.52MPa左右的高壓來使用。
[0021]在本發(fā)明中，將此高壓型逆滲透膜分離裝置以單級(I級)的方式設(shè)置在超純水制造裝置的一次純水系統(tǒng)。通常，海水淡水化用逆滲透膜，其有助于脫鹽、有機(jī)物去除的表皮層的分子構(gòu)造緊密，因此，有機(jī)物去除率高。在海水淡水化中，原水的鹽類濃度高，與此相伴隨，滲透壓變高，因此，為了確保滲透水量，膜面有效壓力成為5.5MPa以上。另外，電子產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的適用于一般RO膜的原水的鹽類濃度低，TDS (總?cè)芙夤腆w)為1500mg/L以下。在這樣的原水中，滲透壓低，膜面有效壓力僅2?3MPa左右即可獲得充分的滲透水量，并且如上述般，滲透水的水質(zhì)比起以往的逆滲透膜(超低壓RO膜、低壓RO膜)，大幅提升。
[0022]如此，通過在一次純水系統(tǒng)中以單級方式設(shè)置高壓型逆滲透膜分離裝置，逆滲透膜分離裝置的設(shè)置數(shù)量比起以往的2級式設(shè)置的情況成為一半的數(shù)量，由此，使得逆滲透膜分離裝置的設(shè)置空間減半，并且設(shè)備成本、運(yùn)轉(zhuǎn)管理成本也大致減半。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是表示本發(fā)明的超純水制造裝置的實施方式的一個實例的系統(tǒng)圖。
[0024]圖2是表示以往的超純水制造裝置的系統(tǒng)圖。

【具體實施方式】
[0025]以下，詳細(xì)地說明本發(fā)明的超純水制造裝置的實施方式。
[0026]在本發(fā)明中，如圖1所示，當(dāng)理想為以前處理系統(tǒng)1、一次純水系統(tǒng)2、輔助系統(tǒng)3依次處理原水來制造超純水時，在一次純水系統(tǒng)2中，以單級方式設(shè)置作為逆滲透膜分離裝置(R0裝置)的高壓型逆滲透膜分離裝置。
[0027]高壓型逆滲透膜分離裝置，以往是使用于海水淡水化的逆滲透膜分離裝置，具有標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)壓力為5.52MPa以上，在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)壓力時的純水通量為0.5m3/m2 *D以上、NaCl去除率為99.5% (NaCl 32000mg/L)以上的特性。此NaCl去除率是對NaCl濃度32000mg/L的NaCl水溶液在25°C時的去除率。在逆滲透膜的目錄(包含技術(shù)資料)中，由膜廠商進(jìn)行規(guī)格顯示，能夠以目錄值判別為高壓型、低壓型還是超低壓型。
[0028]此高壓型逆滲透膜，與以往的使用于超純水制造裝置的一次純水系統(tǒng)中的低壓或超低壓逆滲透膜相比，膜表面的表皮層緊密。因此，高壓型逆滲透膜，與低壓型或超低壓型逆滲透膜相比，每單位操作壓力的膜滲透水量低，但是有機(jī)物的去除率極高。在將TDS(總?cè)芙夤腆w)1500mg/L以下的鹽類濃度的給水進(jìn)行逆滲透膜處理的情形時，在回收率90%時的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下施加于逆滲透膜的滲透壓最大為1.0MPa左右。因此，在對TDS 1500mg/L以下的給水的處理中，采用高壓型逆滲透膜分離裝置的情形，優(yōu)選為以1.5?3MPa、更優(yōu)選為2?3MPa左右的膜面有效壓力(I次側(cè)與2次側(cè)的壓力差)，可確保與低壓型或超低壓型逆滲透膜相同程度的水量。其結(jié)果，能夠僅以I級RO膜處理獲得與以往2級RO相同的處理水水質(zhì)、處理水量，與此相伴隨，能夠削減膜支數(shù)、容器、配管，能夠達(dá)到低成本、省空間化。
[0029]逆滲透膜的膜形狀未特別限定，例如，可為螺旋型、中空纖維(中空子)型等4英寸RO膜、8英寸RO膜、16英寸RO膜等中的任意形狀。
[0030]在圖1中，以前處理系統(tǒng)I處理原水，再供給至一次純水系統(tǒng)2，但是也可與該前處理系統(tǒng)I并列地設(shè)置稀薄系排水處理系統(tǒng)(未圖示)，此稀薄系排水處理系統(tǒng)的處理水也供給至一次純水系統(tǒng)。在此情形，優(yōu)選在圖1中的流程中，在一次純水系統(tǒng)2的前級設(shè)置水槽，使來自于前處理系統(tǒng)I的處理水和稀薄系排水的處理水流入到該水槽。
[0031]實施例
[0032]<實驗例1>
[0033]以回收率73%的條件，使電子裝置工廠排水(電傳導(dǎo)率100mS/m、TDS600mg/L、TOC10mg/L)通過僅設(shè)置I級的高壓型逆滲透膜分離裝置(R0膜為SWC4+:日東電工公司制造；運(yùn)轉(zhuǎn)壓力 5.52MPa 的通量 24.6m3/m2.D、NaCl 去除率 99.8% (NaCl 32000mg/L))。其結(jié)果，滲透水的TOC為0.85mg/L。膜面有效壓力為2.0MPa0
[0034]<實驗例2>
[0035]以前級RO回收率75%、后級RO回收率90%、全體水回收率73%的條件(后級RO濃縮水與前級RO給水合流)，使與實驗例I相同的電子裝置工廠排水通過填充有超低壓RO膜(ES-20 ;日東電工公司制造)的2級式RO裝置。其結(jié)果，第I級RO滲透水的TOC濃度為1.35mg/L，第2級RO滲透水的TOC濃度為0.9mg/L。膜面有效壓力，在第I級為0.5MPa，第2級為0.75MPa。
[0036]由該實驗例1、2可確認(rèn)，通過高壓型逆滲透膜分離裝置的單級通水與超低壓型逆滲透膜分離裝置的2級通水，能夠獲得相同的水質(zhì)的滲透水。另外，可確認(rèn)在實驗例2中，第I級RO滲透水的TOC濃度為極高的1.35mg/L，在超低壓型逆滲透膜分離裝置的單級設(shè)置中，TOC及TDS的去除均比高壓型逆滲透膜分離裝置低。
[0037]因此，當(dāng)使用上述高壓型逆滲透膜分離裝置，在將圖2所示的既存的流程的超純水制造裝置的一次純水系統(tǒng)設(shè)置成為如圖1所示的單獨(dú)設(shè)置高壓型逆滲透膜分離裝置，且將膜面有效壓力作為2.0MPa進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時，可確認(rèn)，能夠以與以往(2級RO膜、第I級的膜面有效壓力0.5MPa、第2級的膜面有效壓力0.75MPa)大致相同的生產(chǎn)水量來制造相同水質(zhì)的超純水。
[0038]以上使用特定方案詳細(xì)地說明了本發(fā)明，但是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然，在不超出本發(fā)明的意圖和范圍的情形下能夠進(jìn)行各種變更。
[0039]另外，本申請是基于2011年5月25日提出的日本專利申請(日本特愿2011-117142)而提出的，在此通過引用的方式援引其全體內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種超純水制造裝置，其具備一次純水系統(tǒng)和處理該一次純水系統(tǒng)的處理水的輔助系統(tǒng)，并且，至少在該一次純水系統(tǒng)中設(shè)置有逆滲透膜分離裝置，其特征在于， 在該一次純水系統(tǒng)中設(shè)置的逆滲透膜分離裝置是高壓型逆滲透膜分離裝置，并且該逆滲透膜分離裝置是以單級的方式設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的超純水制造裝置，其中， 前述高壓型逆滲透膜分離裝置，具有標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)壓力為5.52MPa以上、標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)壓力時的純水通量為0.5m3/m2.D以上、并且NaCl去除率為99.5%以上的特性，并且，該NaCl去除率是針對NaC132000mg/L時的去除率。
3.如權(quán)利要求1或2所述的超純水制造裝置，其中， 該超純水制造裝置還具有處理原水的前處理系統(tǒng)， 該前處理系統(tǒng)的處理水依次通過前述一次純水系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)進(jìn)行處理， 朝前述高壓型逆滲透膜分離裝置的給水的總?cè)芙夤腆wTDS是1500mg/L以下。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的超純水制造裝置，其中， 前述高壓型逆滲透膜分離裝置的膜面有效壓力是1.5?3MPa。
【文檔編號】C02F9/00GK104411641SQ201280074530
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月13日
【發(fā)明者】育野望 申請人:栗田工業(yè)株式會社