(57)【要約】【課題】膜装置の酸化劣化をモニタするのに有利な技術を提供する。【解決手段】膜装置で消費される酸化剤の量をモニタするためのモニタ装置であって、モニタ装置は、膜装置に供給される供給水と、膜装置によって分離された透過水および濃縮水と、をサンプリングするサンプリング部と、供給水からサンプリングされた第１水、透過水からサンプリングされた第２水、および、濃縮水からサンプリングされた第３水にそれぞれ含まれる酸化剤の量に応じて、膜装置で消費される酸化剤の量をモニタする測定部と、を含む。【選択図】図１
2020142224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜装置で消費される酸化剤の量をモニタするためのモニタ装置であって、
前記モニタ装置は、
前記膜装置に供給される供給水と、前記膜装置によって分離された透過水および濃縮水と、をサンプリングするサンプリング部と、
前記供給水からサンプリングされた第１水、前記透過水からサンプリングされた第２水、および、前記濃縮水からサンプリングされた第３水にそれぞれ含まれる酸化剤の量に応じて、前記膜装置で消費される酸化剤の量をモニタする測定部と、
を含むことを特徴とするモニタ装置。
【請求項２】
前記測定部は、前記第１水と、前記サンプリング部によって前記透過水および前記濃縮水の流量に応じて前記透過水および前記濃縮水からそれぞれサンプリングされた前記第２水および前記第３水の混合水と、から前記膜装置で消費される酸化剤の量をモニタすることを特徴とする請求項１に記載のモニタ装置。
【請求項３】
前記サンプリング部は、前記透過水および前記濃縮水の流量比と同じ比で、前記第２水および前記第３水をサンプリングすることを特徴とする請求項２に記載のモニタ装置。
【請求項４】
前記測定部は、前記第１水に含まれる酸化剤と、前記混合水に含まれる酸化剤と、の濃度の差分から前記膜装置で消費される酸化剤の量をモニタすることを特徴とする請求項２または３に記載のモニタ装置。
【請求項５】
前記測定部は、ヨウ素電量滴定法によって酸化剤の濃度を測定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のモニタ装置。
【請求項６】
前記酸化剤が、遊離塩素と結合塩素とを含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のモニタ装置。
【請求項７】
前記測定部が、少なくとも遊離塩素の相当量として１０ｐｐｂの酸化剤を測定可能であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のモニタ装置。
【請求項８】
膜装置と、前記膜装置で消費される酸化剤の量をモニタするためのモニタ装置と、を含む純水製造装置であって、
前記膜装置は、前記膜装置に供給される供給水を透過水および濃縮水に分離し、
前記モニタ装置は、
前記膜装置に供給される供給水と、前記膜装置によって分離された透過水および濃縮水と、をサンプリングするサンプリング部と、
前記供給水からサンプリングされた第１水、前記透過水からサンプリングされた第２水、および、前記濃縮水からサンプリングされた第３水にそれぞれ含まれる酸化剤の量に応じて、前記膜装置で消費される酸化剤の量をモニタする測定部と、
を含むことを特徴とする純水製造装置。
【請求項９】
前記膜装置が、逆浸透膜を含むことを特徴とする請求項８に記載の純水製造装置。
【請求項１０】
前記逆浸透膜が、ポリアミド型の膜を含むことを特徴とする請求項９に記載の純水製造装置。
【請求項１１】
前記膜装置の後段に、非再生型イオン交換装置を含む二次純水システムを備えることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載の純水製造装置。
【請求項１２】
膜装置で消費される酸化剤の量をモニタするためのモニタ方法であって、
前記膜装置に供給される供給水と、前記膜装置によって分離された透過水および濃縮水と、をサンプリングする工程と、
前記供給水からサンプリングされた第１水、前記透過水からサンプリングされた第２水、および、前記濃縮水からサンプリングされた第３水にそれぞれ含まれる酸化剤の量に応じて、前記膜装置で消費される酸化剤の量をモニタする工程と、
を含むことを特徴とするモニタ方法。
【請求項１３】
膜装置の劣化を管理する方法であって、
前記膜装置が、前記膜装置に供給される供給水を透過水および濃縮水に分離する工程と、
前記膜装置に供給される供給水と、前記膜装置によって分離された透過水および濃縮水と、をサンプリングする工程と、
前記供給水からサンプリングされた第１水、前記透過水からサンプリングされた第２水、および、前記濃縮水からサンプリングされた第３水にそれぞれ含まれる酸化剤の量に応じて、前記膜装置で消費される酸化剤の量をモニタする工程と、
を含み、
前記膜装置で消費される酸化剤の量を遊離塩素の相当量として３０ｐｐｂ以下に管理することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜装置で消費される酸化剤の量をモニタするためのモニタ装置およびそのモニタ方法、純水製造装置、および、膜装置の劣化を管理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、純水製造装置に、酸・アルカリなどの薬品を使用せずに脱塩できる膜装置が多く使用されている。膜装置は、脱塩率が高い反面、酸化剤に対して耐性が低い場合がある。このため、特許文献１に示されるように、膜装置の前段において活性炭を通過させる方法や還元剤を注入する方法などを用いて酸化剤を除去した水が、膜装置に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
膜装置に供給される供給水には、膜装置の前段において除去できなかった微量の酸化剤が含まれている場合があり、供給水に含まれる酸化剤によって膜装置が酸化劣化し、脱塩率が劣化してしまう場合がある。膜装置の酸化劣化は、膜装置によって処理された透過水をモニタすることによって発見される場合がある。また、モニタが設置されていない場合、後段の装置に何らかの不具合が生じた段階で、膜装置の劣化に気づく場合がある。さらに、純水製造装置の末端の水質が悪化して初めて膜装置の劣化に気づく場合もある。何れの場合も、高価な膜装置の交換や後段の装置の不具合の対応、膜装置の交換に伴う純水製造装置の供給停止、さらには製造した純水を用いる半導体、液晶などの生産ラインの停止などの問題が発生しうる。
【０００５】
また近年の純水製造装置（超純水製造装置）の場合、ホウ素などの弱電解質を極めて低濃度まで安定して低減することが求められる場合がある。このような装置の場合、膜装置においても弱電解質を安定的に除去することが求められる。すなわち、膜装置の性能低下に伴うホウ素などの弱電解質の除去能力の低下は、後段に悪影響を与えるばかりでなく、末端のホウ素などの弱電解質の濃度の増加に影響してしまう。
【０００６】
本発明は、膜装置の酸化劣化をモニタするのに有利な技術を提供することを目的とする。さらには、膜装置の劣化を事前に予測することで、膜装置の水質低下が起きる前に膜装置に備わる膜を交換などの対応を可能とすることを目的とする。さらには、純水製造装置の末端における弱電解質を低減した純水（超純水）を安定的に供給可能とする純水製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは本課題を解決するために検討を重ねた結果、微量の酸化剤が常時通水されることが、膜の酸化劣化に影響していることを見出した。また、酸化劣化の進行度合いは、単純に酸化剤の量のみに依存するわけではないことを見出し、課題の解決に至った。
【０００８】
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係るモニタ装置は、膜装置で消費される酸化剤の量をモニタするためのモニタ装置であって、モニタ装置は、膜装置に供給される供給水と、膜装置によって分離された透過水および濃縮水と、をサンプリングするサンプリング部と、供給水からサンプリングされた第１水、透過水からサンプリングされた第２水、および、濃縮水からサンプリングされた第３水にそれぞれ含まれる酸化剤の量に応じて、膜装置で消費される酸化剤の量をモニタする測定部と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記手段によって、膜装置の酸化劣化をモニタするのに有利な技術が提供される。さらには、膜装置の劣化を事前に予測することで、膜装置の水質低下が起きる前に膜装置に備わる膜の交換などの対応をすることが可能となる。また、このような手法を用いることによって、純水製造装置の末端における弱電解質を低減した純水を安定的に供給可能とする純水製造装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るモニタ装置を含む純水製造装置の構成例を示す図。
【図２】図１のモニタ装置の測定結果を示す図。
【図３】膜装置の塩の透過率の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【００１２】
図１〜３を参照して、本発明の実施形態によるモニタ装置について説明する。図１は、本発明のモニタ装置１００が組み込まれた純水製造装置４００の構成例を示す図である。図１に示される純水製造装置４００は、モニタ装置１００、膜装置２００、前処理装置３００を含む。図１に示される、純水製造装置４００は、いわゆる一次純水システムでありうる。
【００１３】
純水製造装置４００は、図１に示されるものに限られることはない。例えば、図１に示される膜装置２００の後段に、紫外線照射装置、再生型混床式イオン交換樹脂装置(ＭＢ)、電気再生式イオン交換装置(ＥＤＩ)、膜脱気装置、ホウ素選択性イオン交換装置などが、一次純水システムとして、さらに配されていてもよい。さらに、一次純水システムの後段に、一次純水タンクが配され、その後段に、二次純水システムが配されていてもよい。つまり、純水製造装置４００は、上述の一次純水システムに加えて、二次純水システムを含んでいてもよい。二次純水システムは、膜脱気装置、紫外線照射装置、非再生型イオン交換装置、酸化剤除去装置、限外ろ過装置などが組み合わされて構成されうる。
【００１４】
前処理装置３００は、市水や井水などの原水に含まれる酸化剤を除去するために用いられる。ここで、市水が原水に用いられた場合、市水には塩素が添加されている。また、井水を原水に用いた場合であっても、原水タンクなどにおける微生物の繁殖を抑制するために塩素剤が添加される場合がある。このため、以下の説明では、酸化剤として塩素が原水に含まれているとして記載する場合があるが、酸化剤は塩素に限られるものではない。酸化剤として、例えば、臭素酸や過酸化水素などの他の酸化剤が含まれていてもよい。
【００１５】
前処理装置３００において、残留塩素などの酸化剤を除去する方法として、例えば、活性炭塔を用いて、活性炭を通過させ、残留塩素を分解除去する方法や、還元剤を注入して残留塩素を還元する方法などがある。前処理装置３００は、これら適当な方法を用いることによって、原水中に含まれる残留塩素などの酸化剤を除去し膜装置２００に供給水として供給する。また、前処理装置３００は、必要に応じ、プレフィルター、凝集沈殿槽などを含んでいてもよい。
【００１６】
膜装置２００は、供給水を通過させることによって脱塩を行う膜を含む。膜装置２００は、供給水を透過水と濃縮水とに分離するクロスフロー型の膜処理装置である。例えば、膜装置２００は、逆浸透膜装置やナノろ過膜装置、限外ろ過膜装置などであってもよい。膜装置２００に備えられる膜の素材としては、酢酸セルロース型、ポリエーテル型、ポリアミド型、ポリスルホン型、ピペラジン型などの複合膜系の膜が用いられうる。これらの複合膜系の膜のうち酸化剤に対する耐性が低いポリアミド型の膜が、膜装置２００に用いられる場合が多い。上述の前処理装置３００によって処理された供給水が、膜装置２００に供給される。
【００１７】
前処理装置３００は、完全には酸化剤を除去することができないため、膜装置２００に供給される供給水には微量の残留塩素などの酸化剤が含まれている。このため、膜装置２００の膜は、少しずつ酸化劣化してしまう。従来、膜装置２００の酸化劣化は、膜装置２００によって処理された水質などで判断されている。例えば、膜装置２００において膜を透過した透過水に含まれるナトリウムやホウ素、シリカの量が増加することによって、膜装置２００の膜が酸化劣化したことがわかる。
【００１８】
酸化劣化に起因する水質の低下が始まる時間は、図３に示されるように、物質によって異なる。図３は、膜装置２００のホウ素、シリカ、ナトリウムの透過率を示す図である。透過率の上昇は、例えば、ホウ素、シリカなどの弱電解質が先に起こり、ナトリウム、カルシウム、アニオンなどの強電解質は、弱電解質よりも後に起きる。近年の純水製造装置４００において、ホウ素、シリカを極限まで減らした超純水の製造が求められており、膜装置２００においても、処理水質中のホウ素、シリカの増加を抑制する必要がある。例えば、ホウ素の場合０．１ｐｐｔまで低減することが求められる場合がある。そこで、透過水の水質をモニタし、膜の劣化が起きずに運転されていることを確認しながら純水製造装置４００を運転することが考えられる。この場合、処理水質の導電率をモニタすることが考えられるが、この方法は容易であるものの、導電率の増加は、主に強電解質に関連するため、強電解質の増加が始まった時点を把握することは可能であるが、弱電解質の増加が始まる時点を検出することはできない。また、ホウ素、シリカなどの弱電解質を直接モニタすることが考えられるが、これらをモニタするには、オンラインホウ素計やオンラインシリカ計という高価な装置を設置する必要があり、また、これらの装置の精度や安定性も問題となる。さらに、ホウ素、シリカなどの弱電解質を正確にモニタするには、透過水をサンプリングし、オフライン分析することが有効であるが、この方法を用いて、モニタリングするには多大な手間がかかる。何れの場合も、水質の劣化が起きて初めて膜の劣化が判断できるのであり、処理水質のホウ素やシリカなどの増加を避けられるわけではない。つまり、透過水に含まれるホウ素やシリカなどが増加した時点で、ユーザは膜装置２００の酸化劣化に気付くため、膜装置２００を含む純水製造装置４００の運転を停止しなくてはならない可能性がある。純水製造装置４００を計画的に運転するために、膜装置２００の膜の酸化劣化の状態を把握する必要があり、膜装置２００の酸化劣化を予測することが必要となる。
【００１９】
膜装置２００の膜の酸化劣化の進行は、必ずしも供給水中の酸化剤量だけに影響されるわけではなく、供給水のｐＨ、水温なども影響する。さらに、供給水に含まれる鉄、銅、マンガンなどは、水中での存在形態によっては、酸化剤による膜装置２００の膜の酸化劣化の触媒となる場合がある。したがって、膜装置２００の酸化劣化を予測するためには、単純に供給水中の酸化剤の存在量を正確に測定するだけでは不足するおそれがある。すなわち、膜装置２００の膜で消費される酸化剤の量を測定する必要がある。
【００２０】
ここで、膜装置２００の膜で消費される酸化剤とは、膜の酸化劣化の原因となる膜と酸化剤との間の反応によって消費された酸化剤のことをいう。つまり、膜装置２００の膜で消費された酸化剤が多いほど、膜の酸化劣化がより進む。
【００２１】
そこで、容易に膜装置２００の膜で消費される酸化剤の量を測定するための、本実施形態のモニタ装置１００について説明する。モニタ装置１００は、サンプリング部１１１〜１１３と測定部１５０とを含む。
【００２２】
サンプリング部１１１〜１１３は、膜装置２００に供給される供給水、膜装置２００によって分離された透過水および濃縮水の流量に応じて、供給水、透過水および濃縮水をサンプリングする。サンプリング部１１１は、供給水をサンプリングする。また、例えば、サンプリング部１１２、１１３は、透過水および濃縮水の流量比と同じ比で透過水および濃縮水をサンプリングしてもよい。サンプリング部１１１は、供給水を適当な量、測定部１５０の取水部Ａに引き込むための配管であってもよい。また、サンプリング部１１２、１１３は、例えば、ニードル弁などのバルブ装置と、サンプリングされた透過水および濃縮水の混合水を測定部１５０の取水部Ｂまで引き込むための配管と、を含んでいてもよい。サンプリング部１１２、１１３は、透過水と濃縮水との流量比に応じて、透過水と濃縮水とをそれぞれ所定の量サンプリングできればよい。例えば、透過水のラインに流量計２０２、濃縮水のラインに流量計２０３、透過水をサンプリングするラインに流量計１０２、濃縮水をサンプリングするラインに流量計１０３を設けることによって、所望のサンプリングができているか否かを判定できる。また、例えば、それぞれの流量計１０２、１０３、２０２、２０３と、サンプリング部１１２、１１３と、が連動することによって、流量比に応じた水のサンプリングが行われてもよい。
【００２３】
測定部１５０は、サンプリング部１１１〜１１３によってサンプリングされたそれぞれの水に含まれる残留塩素などの酸化剤の濃度の差分を測定することによって、膜装置２００で消費される酸化剤の量をモニタする。より具体的には、測定部１５０は、供給水からサンプリングされた水に含まれる酸化剤と、透過水からサンプリングされた水および濃縮水からサンプリングされた水の混合水に含まれる酸化剤と、の濃度の差分をモニタする。つまり、供給水の酸化剤の濃度から混合水の酸化剤の濃度を減じることによって、膜装置２００で消費される酸化剤の量をモニタすることができる。
【００２４】
本実施形態において、測定部１５０は、ヨウ素電量滴定法によって酸化剤の量を検出する。ヨウ素電量滴定法は、チオ硫酸ナトリウムとヨウ化カリウムとを溶解した酸性溶液中に、それぞれサンプリングされた水を入れ、ヨウ素イオンをサンプリングした水で定量的に酸化させる。次いで、酸化によって生成したヨウ素をチオ硫酸ナトリウムと定量的に反応させることによって、サンプリングした水に含まれる酸化剤の量を求めるものである。この方法を用いることによって、測定部１５０は、少なくとも、すべての酸化剤が遊離塩素であると仮定した遊離塩素の相当量として１０ｐｐｂ(１０ｐｐｂ  ａｓ  Ｃｌ)の酸化剤を検出可能である。より具体的には、酸化剤とヨウ化カリウムとの反応でＩ２が、生成される（例：Ｃｌ２＋２ＫＩ  →  Ｉ２＋２ＫＣｌ）。次いで、生成したＩ２をチオ硫酸ナトリウムと反応させる（Ｉ２＋２Ｎａ２Ｓ２Ｏ３  →  ２ＮａＩ＋Ｎａ２Ｓ４Ｏ６）。分解後に残存するチオ硫酸ナトリウムの濃度をヨウ素電量滴定で滴定することによって、微量の酸化剤が、測定可能となる。
【００２５】
従来、酸化剤である残留塩素を測定する方法として、ジエチルパラフェニレンジアミン（ＤＰＤ）法が用いられるが、ＤＰＤ法で測定できる残留塩素の下限は０．１ｐｐｍ程度である。図２を用いて後述するが、供給水に含まれる酸化剤の量や膜装置２００で消費される酸化剤の量は、０．１ｐｐｍよりも小さい場合が多い。このため、ＤＰＤ法では、膜装置２００で消費される酸化剤の量を求めることが難しい場合があった。一方、本実施形態の測定部１５０を用いることによって、ｐｐｂ単位でそれぞれの水に含まれる酸化剤の量や膜装置２００で消費される酸化剤の量を管理することが可能となる。
【００２６】
また、ＤＰＤ法で測定される残量塩素は、次亜塩素酸などの遊離塩素のみである場合が多い。また、ＤＰＤ法で結合塩素を正確に測定することは難しい。しかしながら、残留塩素がアミンやアンモニアなどと結合した結合塩素も、膜装置２００の膜の酸化劣化の要因となりうる。上述のヨウ素電量滴定法は、遊離塩素だけでなく結合塩素を含む全残留塩素の量を測定可能であるため、本実施形態のモニタ装置１００は、膜装置２００の膜の酸化劣化をより適切に管理することが可能になる。また、臭素系酸化剤や過酸化水素などの塩素以外の酸化剤が混合している場合、ＤＰＤ法で正確に測定できるとは限らない。これに対して、ヨウ素電量滴定法は、サンプリングした水に含まれる塩素以外の酸化剤についても定量できる。結果として、本実施形態においては、実際に膜装置２００の膜に影響を与えた酸化剤の量を直接測定できるため、膜装置２００での酸化剤の消費量を求めることになり、酸化剤の種類に影響されず正確に測定することができる。
【００２７】
図１では、供給水を測定部１５０の取水部Ａに供給し、透過水および濃縮水の混合水を測定部１５０の取水部Ｂに供給する例を示した。しかしながら、これに限られることはない。例えば、測定部１５０の取水部Ａにブランク水（酸化剤が含まれていないことが保証された水）を供給し、取水部Ｂに供給水、透過水および濃縮水を交互に供給する。これによって、供給水、透過水および濃縮水の酸化剤の濃度を、上述の方法を用いて求めることによって、膜装置２００で消費された酸化剤の量を算出してもよい。つまり、測定部１５０は、供給水からサンプリングされた水、透過水からサンプリングされた水、および、濃縮水からサンプリングされた水にそれぞれ含まれる酸化剤の量に応じて、膜装置２００で消費される酸化剤の量をモニタしてもよい。また、例えば、測定部１５０の取水部Ａにブランク水を供給し、取水部Ｂに供給水と、透過水および濃縮水の混合水と、を交互に供給する。これによって、供給水の酸化剤の濃度と混合水の酸化剤の濃度を算出し、次式に基づいて、この２つの差を求めることで膜装置２００での酸化剤の消費量を求めてもよい。
『膜装置２００での酸化剤の消費量』
＝『供給水の酸化剤濃度』−(『濃縮水の酸化剤濃度』×『濃縮水の流量』＋『透過水の酸化剤濃度』×『透過水の流量』)÷『供給水の流量』
【００２８】
測定部１５０が、ブランク水をレファレンスとして取水部Ａに、濃度を測定したい水を取水部Ｂに流し、両者から得られたデータの差から取水部Ｂに流した水の濃度を測定する装置の場合、ブランク水を確保する必要がある。このような装置の場合、例えば、取水部Ａにブランク水を供給し、取水部Ｂに供給水、透過水および濃縮水をそれぞれ供給することで、供給水からサンプリングされた水に含まれる酸化剤と、透過水からサンプリングされた水および濃縮水からサンプリングされた水に含まれる酸化剤と、の濃度の差が計算されて表示されることとなる。この場合、純水製造装置４００の末端などの超純水を、ブランク水として長い配管を用いて測定部１５０まで運ぶなどの手段をとればよい。
【００２９】
一方、先述のように、測定部１５０は、図１に示される構成のように、サンプリング部１１１〜１１３によってサンプリングされた供給水と、透過水および濃縮水の混合水と、の酸化剤の濃度の差分を測定することによって、膜装置２００で消費される酸化剤の量をモニタしてもよい。
【００３０】
上述のヨウ素電量滴定法を用いて供給水、透過水および濃縮水の酸化剤の濃度それぞれを測定する方法では、酸化剤の濃度を求めるには、酸化剤を含まないことが保証されたブランク水が必要となる。つまり、測定値は以下の方法（いわゆる、逆滴定）で求められる。
『測定値』＝『ブランク水の測定値』−『サンプル水の測定値』
ブランク水は、酸化剤をまったく含まない水が望ましいが、酸化剤をまったく含まないことを証明する測定手段もなく、供給も難しい場合が多いため、上述のヨウ素電量滴定法は、微量の酸化剤の測定に用いることは難しい場合があった。図１に示される、供給水と、透過水および濃縮水の混合水と、の酸化剤の濃度の差分を測定する方法が、膜装置２００で消費される酸化剤の量を測定する方法としてより適しているといえる。この方法を用いると、ブランク水を使用する必要がない。したがって、先述のブランク水確保のための手段をとる必要がないため、純水製造装置４００において、膜装置２００で消費される酸化剤をモニタするためのコストの増大や装置の大型化を抑制できる。また、１回の測定で結果がでるので、測定誤差が小さく、迅速に測定できる。
【００３１】
供給水に含まれる酸化剤と透過水および濃縮水の混合水に含まれる酸化剤との濃度の差は、膜装置２００で消費される酸化剤の量の絶対値と相関を有する。より具体的には、供給水と、透過水および濃縮水の混合水と、の酸化剤の濃度の差分に対して、供給水、透過水および濃縮水それぞれの流量、および、供給水、透過水および濃縮水それぞれのサンプリング量を考慮することによって、膜装置２００で消費される酸化剤の量の絶対値を求めることが可能である。具体的には、供給水と、透過水および濃縮水の混合水と、の酸化剤の濃度の差分と供給水の流量の積算値から、ユーザは、純水製造装置４００の膜装置２００で消費される酸化剤の量を推定し、モニタすることができる。
【００３２】
測定部１５０は、それぞれサンプリングされた水の酸化剤の濃度を測定するための計測部１５１と、計測部１５１によって測定された供給水と、透過水および濃縮水の混合水と、の酸化剤の濃度の差分を得るための計算部１５２と、計算された結果をユーザに表示するためのディスプレイなどの報知部１５３と、を含みうる。計算部１５２は、供給水と、透過水および濃縮水の混合水と、の酸化剤の濃度の差分だけを算出し、報知部１５３に表示させてもよいし、それぞれの水の流量およびサンプリング量から膜装置２００で消費される酸化剤の量の絶対値を求め、報知部１５３に表示させてもよい。これによって、ユーザは、膜装置２００で消費される酸化剤の量から、膜装置２００の酸化劣化を予測できる。また、ブランク水が測定部１５０の取水部Ａに供給され、供給水、透過水および濃縮水がそれぞれ取水部Ｂに供給される場合、計算部１５２は、供給水、透過水および濃縮水と、ブランク水と、の酸化剤の濃度の差分をそれぞれ算出する。この計算された結果が、報知部１５３に表示される。
【００３３】
次いで、図２を用いて、本実施形態のモニタ装置１００によって、膜装置２００の劣化が管理できることを説明する。図２は、活性炭塔(ＳＶ＝２０（１／ｈ）)を含み構成された前処理装置３００で処理した原水を、ポリアミド型の逆浸透膜を備える膜装置２００に通水し、通水開始初期に供給水中の酸化剤量、膜装置２００で消費される酸化剤量、および、膜装置２００のシリカの透過率を測定し、さらに、通水から約１年経過後に膜装置２００のシリカの透過率を測定した結果である。膜装置２００で消費される酸化剤の量は、モニタ装置１００の取水部Ｂに供給水を供給し、かつ、取水部Ａに透過水および濃縮水の混合水を供給して測定した。この酸化剤量は、上述のように、遊離塩素だけでなく、結合塩素や他の酸化剤を含む酸化剤の量である。このため、以下において、測定された酸化剤のことを「全」酸化剤と表現する場合がある。また、供給水中の酸化剤量は、モニタ装置１００の取水部Ｂに供給水を供給し、かつ取水部Ａにブランク水を供給して測定した。また、それぞれの酸化剤の量は、遊離塩素の相当量として示されている。
【００３４】
まず、装置Ｂと装置Ｃとを比較する。装置Ｂと装置Ｃとには、同じ原水を供給した。装置Ｂと装置Ｃとでは、活性炭塔に充填した活性炭が異なり、装置Ｃに用いた活性炭ｂは、装置Ｂに用いた活性炭ａよりも塩素の除去能力が低い。このため、装置Ｃの方が、装置Ｂよりも供給水に含まれる全酸化剤量が高くなっており、そのぶん膜装置２００で消費される全酸化剤の量も多い。装置Ｃの方が、装置Ｂよりも膜装置２００で消費される全酸化剤の量が多いため、装置Ｃの膜装置２００の酸化劣化がより進み、結果として装置Ｃの通水約１年後のシリカ透過率の上昇は、装置Ｂよりも大きくなっていることがわかる。
【００３５】
次いで、装置Ａと装置Ｂとを比較する。装置Ａと装置Ｂとは、活性炭塔に充填した活性炭は活性炭ａで同じだが、供給した原水が互いに異なる。図２に示されるように、装置Ａと装置Ｂとの供給水に含まれる全酸化剤の量は同等であった。しかしながら、装置Ｂの方が、装置Ａよりも通水約１年後のシリカ透過率の上昇が大きい。つまり、供給水に含まれる全酸化剤の量を測定するだけでは、膜装置２００の劣化の管理はできないことがわかる。これは、供給水に含まれる全酸化剤のうち、膜装置２００の酸化劣化につながる酸化剤の割合が、供給水に含まれる全酸化剤の量を測定するだけでは不明のためである。一方、装置Ｂの膜装置２００で消費される全酸化剤の量は、装置Ａの膜装置２００で消費される全酸化剤の量よりも多い。このため、装置Ｂの膜装置２００の方が、装置Ａの膜装置２００よりも膜装置２００の酸化劣化が進行し、結果としてシリカ透過率の上昇につながったことがわかる。このことから、装置Ａと装置Ｂとに供給した原水中の全酸化剤に含まれる膜装置２００の酸化劣化に寄与する成分の割合などが異なることが考えられる。また、通水開始から１年後において、装置Ｂに供給した原水２には鉄が５ｐｐｂと微量含まれていたが、装置Ａに供給した原水１には鉄が含まれていなかった。このため、鉄による触媒反応によって装置Ｂの膜装置２００の逆浸透膜の方が劣化の進行が進みやすかったと考えられる。
【００３６】
また、装置Ａ〜Ｃのそれぞれ膜装置２００で消費される全酸化剤量と、シリカ透過率の上昇と、は正の相関を有していることがわかる。つまり、膜装置２００で消費される全酸化剤の量を検出することによって、膜装置２００の劣化が管理できることがわかる。例えば、純水製造装置４００において、膜装置２００のシリカ透過率を１０％程度に抑えるために、モニタ装置１００を用いて、膜装置２００で消費される全酸化剤の量を遊離塩素の相当量として３０ｐｐｂ以下に管理してもよい。
【００３７】
このような、膜装置２００の劣化の管理は、残留塩素を検出する下限値が０．１ｐｐｍ程度のＤＰＤ法では困難であり、本実施形態に示すモニタ装置１００を用いることによって実現できる。膜装置２００の劣化を管理することによって、純水製造装置４００のより計画的な稼働が実現できる。モニタ装置１００を用いた膜装置２００の劣化の管理は、例えば、１日〜１週間に１回程度行ってもよい。例えば、ユーザは、上述のような頻度で、膜装置２００で消費される全酸化剤量の時間積算値を把握する。これによって、定期メンテナンスを行う際に、膜装置２００で消費される全酸化剤量の時間積算値が別途実験などによって求めた閾値以下であるうちに、計画的に膜装置２００を交換することが可能となる。また、モニタ装置１００を用いた膜装置２００の劣化の管理は、原水の水質の変化が予想される場合など、適宜、実施してもよい。
【００３８】
以上、説明したように、本実施形態のモニタ装置１００を用いることによって、膜装置２００で消費される酸化剤の量を容易に測定することが可能となる。これによって、膜装置２００を含む純水製造装置４００の維持管理をより効率的に行うことが可能となる。例えば、前段の活性炭の性能低下や還元剤の注入量の不足、鉄などの触媒成分の増加などの原水水質の悪化などによって膜装置の劣化が始まった場合、より早期に対応が可能となる。
【００３９】
また、近年の超純水製造装置の場合、弱電解質を極めて低濃度まで安定して低減することが求められる場合があり、例えば、ホウ素の場合、０．１ｐｐｔまで低減することが求められる場合がある。この場合、膜装置２００においても弱電解質を安定的に除去することが求められる。すなわち、膜装置２００の性能低下に伴うホウ素除去能力の低下は、後段に悪影響を与えるばかりでなく、末端のホウ素濃度の増加に影響してしまう。高いホウ素の除去率を実現するために、膜装置２００にポリアミド型の膜が用いられる場合が多い。しかしながら、ポリアミド型の膜は、上述のように酸化剤に対する耐性が低い。このため、純水製造装置４００において、膜装置２００の酸化劣化による弱電解質の除去性能低下を防ぐため、ＤＰＤ法で遊離塩素が検出されないように運転されてきたが、それでも、膜装置２００の酸化劣化が進み、弱電解質の除去性能が低下する場合があった。本実施形態において、膜装置２００の膜の劣化による、弱電解質の後段への流出を管理し、予防できるため、ホウ素やシリカなどの弱電解質を極度に低減させた純水を安定的に供給することが可能となる。したがって、例えば、一次純水システムとして膜装置２００の後段にＥＤＩやホウ素選択性イオン交換樹脂装置などを設置している場合や、さらに、一次純水システムの後段に上述したような二次純水システムを設置している場合、これらの装置に供給される弱電解質の濃度を、安定して低濃度で維持できるため、製造される純水ないし、超純水中の弱電解質濃度を極めて低濃度で維持することが可能となる。
【００４０】
発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１００：モニタ装置、１１１〜１１３：サンプリング部、１５０：測定部、２００：膜装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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