(57)【要約】  【課題】  従来のような大規模な排水回収装置を設置する必要がなく、省スペース化が図れるか、あるいは更に、排水を劇的に低減できる排水回収方法及び排水回収装置を提供すること。  【解決手段】  超純水製造装置２０で得られた超純水を各ユースポイント１４に供給し、各ユースポイント１４から排出される排水のうち、０．０１〜１０００ｍｇ/ｌ濃度の無機イオン成分を含有する排水を、電気脱イオン装置１５へ供給して脱イオン処理を行い、電気脱イオン装置１５の処理水を超純水製造装置２０に返送する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
純水又は超純水製造装置で得られた純水又は超純水を各ユースポイントに供給し、該各ユースポイントから排出される排水のうち、０．０１〜１０００ｍｇ/ｌ濃度の無機イオン成分を含有する排水を、電気脱イオン装置へ供給して脱イオン処理を行い、該電気脱イオン装置の処理水を該超純水製造装置に返送することを特徴とする排水回収方法。
【請求項２】
前記ユースポイント及び電気脱イオン装置を同一施設内に設置することを特徴とする請求項１記載の排水回収方法。
【請求項３】
前記施設が、クリーンルームであることを特徴とする請求項１又は２記載の排水回収方法。
【請求項４】
前記電気脱イオン装置は、脱イオン室、濃縮室及び電極室を有すると共に、一対の電極に電圧を印加することで脱イオン室から脱イオン水を得る装置であって、該濃縮室は、隔膜により２室以上に分割され、希薄な濃縮水が供給される一次濃縮室とそれよりも濃厚な濃縮水が供給される二次濃縮室により構成され、該一次濃縮室は脱イオン室の陰極側又は陽極側の一方又は両方に配置され、
該脱イオン室と該一次濃縮室の接合体と、該二次濃縮室は交互に積層され、
該一次濃縮室を経由する一次濃縮水循環系と、該二次濃縮室を経由する二次濃縮水循環系を備えるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の排水回収方法。
【請求項５】
前記電気脱イオン装置の濃縮水を循環運転して、系外へ排出される濃縮水量を、該電気脱イオン装置の処理水量の０．０００１〜１体積％とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の排水回収方法。
【請求項６】
純水又は超純水を製造する超純水製造装置と、該純水又は超純水を使用する各ユースポイントと、電気脱イオン装置を有し、該各ユースポイントから排出される排水のうち、０．０１〜１０００ｍｇ/ｌ濃度の無機イオン成分を含有する排水を該電気脱イオン装置の脱イオン室に流入させる第１排水配管と、該電気脱イオン装置の処理水を該純水又は超純水製造装置に返送する返送配管を備えることを特徴とする排水回収装置。
【請求項７】
前記ユースポイント及び電気脱イオン装置を同一施設内に設置することを特徴とする請求項６記載の排水回収装置。
【請求項８】
前記施設が、クリーンルームであることを特徴とする請求項６又は７記載の排水回収装置。
【請求項９】
前記電気脱イオン装置は、脱イオン室、濃縮室及び電極室を有すると共に、一対の電極に電圧を印加することで脱イオン室から脱イオン水を得る装置であって、該濃縮室は、隔膜により２室以上に分割され、希薄な濃縮水が供給される一次濃縮室とそれよりも濃厚な濃縮水が供給される二次濃縮室により構成され、該一次濃縮室は脱イオン室の陰極側又は陽極側の一方又は両方に配置され、
該脱イオン室と該一次濃縮室の接合体と、該二次濃縮室は交互に積層され、
該一次濃縮室を経由する一次濃縮水循環系と、該二次濃縮室を経由する二次濃縮水循環系を備えるものであることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項記載の排水回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造分野、電力分野、医製薬製造、その他の産業における純水又は超純水の使用後の排水を電気脱イオン装置で処理して再利用に供するようにした排水回収方法および排水回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業排水等の排水を回収して再利用することは水資源の節約を図ることだけでなく、環境汚染防止にも役立つことであり、排水の回収再利用は技術的にも重要な問題である。工場や研究施設などのような純水及び超純水を使用する施設では、各ユースポイント（使用地点）で排出された工業排水は、ユースポイントごとにそのまま回収再利用するのではなく、おおまかに無機系・有機系などに分類され、分類された排水は一括で排水処理設備へ送られ回収再利用されている。これはユースポイントごとに排水回収すると、ユースポイントごとに排水回収設備を設置しなければならず、そのための設置スペースが必要になることやコストがかかるという欠点があるためである。
【０００３】
図６は、従来技術による半導体製造工場における代表的な排水回収装置のフロー図である。図６の排水回収装置１００において、市水や工水などの原水は前処理装置１０１にて、前処理され、その処理水を一次純水製造装置１０２へ供給した後、サブシステム１０３において超純水を製造し、その超純水がユースポイント１０４にて使用され、ユースポイント１０４から排出される水の一部を排水回収設備１０５へ供給し、排水回収設備１０５から製造された水を一次純水製造装置１０２へ戻して水を再利用する。ユースポイント１０４はクリーンルーム１０６内にあり、排水回収設備１０５はクリーンルーム外に設置されている。
【０００４】
排水回収設備１０５に返送される水は、フッ酸系成分、酸系又はアルカリ系成分、有機系成分、シリコン粉末等の研磨系成分あるいは研磨スラリ、シリコン又は金属片等の化学的又は機械的研磨系成分を含有する水のうち、０．００１ｍｇ/ｌ〜３０％の濃度の希薄排水である。これら以外の排水は別の排水処理設備へ送られ、処理を施された後に廃水として捨てられる。
【０００５】
このように、一括で分類された希薄排水のうち、例えば無機系混合成分を含有する工業排水には、酸、アルカリあるいは塩類が含まれているため、排水の回収に当たっては脱イオン処理を施すことが必要となる。ところが、該排水は様々な成分の混合物であり、含有成分に応じた処理方法を採る必要がある。従来、このような排水を処理する装置としては、主に逆浸透膜装置、イオン交換樹脂装置及び電気脱イオン装置が用いられている。一方、特開２００１−９７６号公報には、電気透析装置の濃縮室を隔膜により２室に分割し、そのうちの陰極側濃縮室に陽極側濃縮室とは異なる供給水を流入、排出させることで濃縮室内での硬度成分の析出、蓄積を防止して脱イオン水を製造する脱イオン水製造装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−９７６号公報（請求項１、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、逆浸透膜装置やイオン交換樹脂装置は、混合成分含有排水を処理するのに適しているが、逆浸透膜装置は水利用率が悪く、設置及び運転コストもかかる上、大きな設置スペースも必要となる。また、イオン交換樹脂装置は、薬品再生の工程を必要とするため運転効率が悪い。一方、電気脱イオン装置は上記欠点が解消され、少ない設置スペースで低コストの運転を実現することができる。しかし、電気脱イオン装置は高イオン負荷や多価イオン成分の処理性能が悪く、混合排水を被処理水とした場合、充分な処理性能が得られない。また、従来の電気脱イオン装置は濃縮倍率を１００倍以上に高めることができず、水利用率が低いという欠点がある。また、電気脱イオン装置の濃縮水は蒸発乾固処理されるが、イオン濃度が低いため溶質の固形分を分離するには多大の熱エネルギーが必要となり、蒸発乾固処理工程における装置を複雑化させ、処理操作や運転コストの負担を増大させるという欠点がある。
【０００７】
このため、従来の排水処理は、前記排水回収装置を複数組み合わせて使用していた。例えば、工業排水をまず逆浸透膜装置に通して、逆浸透膜装置では除去しきれないイオンをイオン交換樹脂装置や電気脱イオン装置によって充分に除去し、一定の水質を備えた脱塩水を得、次いで、該脱塩水を回収水として超純水製造における一次純水製造系へ戻し再利用していた。しかしながら、このような排水回収装置は、大規模で処理コストが上昇すると共に、広い設置スペースを必要とするという問題がある。また、電気脱イオン装置の濃縮水を再利用するために前段に戻すことも考えられるが、これでは、前段の運転操作が複雑になり、装置の設計や運転工程も煩雑になるという問題がある。また、特開２００１−９７６号公報記載の濃縮室を２室に分割した脱イオン水製造装置は、濃縮室を経由する濃縮水循環系を備えることの記載はない。このため、濃縮室内での硬度成分の析出、蓄積を防止し長期間安定して脱イオン性能を維持するものの、濃縮倍率を高め水の利用率を高めるものではない。
【０００８】
従って、本発明の目的は、従来のような大規模な排水回収装置を設置する必要がなく、省スペース化が図れるか、あるいは更に、排水を劇的に低減できる排水回収方法及び排水回収装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、純水又は超純水製造装置で得られた純水又は超純水を各ユースポイントに供給し、該各ユースポイントから排出される排水のうち、特定の排水のみを、電気脱イオン装置へ供給して脱イオン処理を行い、該電気脱イオン装置の処理水を該純水又は超純水製造装置に返送すれば、従来のような大規模な排水回収装置を設置する必要がなく、省スペース化が図れること、また、濃縮室が分割された電気脱イオン装置を用いれば濃縮排水を劇的に低減することができ、濃縮排水の処理が簡便となることなどを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、純水又は超純水製造装置で得られた純水又は超純水を各ユースポイントに供給し、該各ユースポイントから排出される排水のうち、０．０１〜１０００ｍｇ/ｌ濃度の無機イオン成分を含有する排水を、電気脱イオン装置へ供給して脱イオン処理を行い、該電気脱イオン装置の処理水を該純水又は超純水製造装置の一次純水製造装置又はサブシステムに返送することを特徴とする排水回収方法を提供するものである。
【００１１】
また、本発明は、純水又は超純水を製造する純水又は超純水製造装置と、該純水又は超純水を使用する各ユースポイントと、電気脱イオン装置を有し、該各ユースポイントから排出される排水のうち、０．０１〜１０００ｍｇ/ｌ濃度の無機イオン成分を含有する排水を該電気脱イオン装置の脱イオン室に流入させる第１排水配管と、該電気脱イオン装置の処理水を該純水又は超純水製造装置に返送する返送配管を備えることを特徴とする排水回収装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、広い設置スペースを必要としない電気脱イオン装置のみを排水回収装置としてユースポイント近傍に設置し、ユースポイントごとに排水を回収再利用できるため、大規模な排水回収設備を設置する必要が無い。
また、電気脱イオン装置の濃縮倍率を１０２〜１０６倍にすることにより濃縮排水を劇的に低減することができ、装置単体での水利用率も上がる。濃縮排水が極めて少ないため、容量の小さな廃液タンクを設置すればよく、排水ラインを設置できないクリーンルームのような場所でも設置が可能となる。
濃縮水を前段に戻したり、さらに濃縮するなどの再利用する必要がないため、装置が単純化でき、設計し易い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態における排水回収方法及び排水回収装置を図１を参照して説明する。図１は本例の排水回収装置のフロー図である。本発明における純水又は超純水製造装置としては、特に制限されないが、本例の超純水製造装置２０は前処理装置１１と、一次純水製造装置１２と、二次純水製造装置１３をこの順序で配置したものである。前処理装置１１は、濁質、微粒子及び酸化剤などを除去できるものであり、例えば精密ろ過膜装置、限外ろ過膜装置及び活性炭装置から選ばれる１又は２以上の装置から構成される。一次純水製造装置１２は、例えば逆浸透膜装置、イオン交換樹脂装置及び電気脱イオン装置から選ばれる１又は２以上から構成される。サブシステム１３は、例えば紫外線酸化装置、精密ろ過膜装置、限外ろ過膜装置、イオン交換樹脂装置及び電気脱イオン装置から選ばれる１又は２以上から構成される。
【００１４】
超純水製造装置２０で得られた超純水は各ユースポイント１４に供給される。ユースポイント１４とは、超純水が使用される地点のことを言う。ユースポイント１４は、クリーンルーム１６内に通常複数箇所に設置され、半導体基板の剥離、洗浄、エッヂング、現像などの工程が行われ、その工程で超純水がそれぞれ使用される。このため、ユースポイント１４から排出される排水は、それぞれ様々な成分を種々の濃度で含む。
【００１５】
各ユースポイント１４から排出される排水のうち、０．０１〜１０００ｍｇ/ｌ濃度の無機イオン成分を含有する排水（以下、利用排水とも言う）は、第１排水配管１８を通して直接、電気脱イオン装置１５に供給される。ユースポイント１４毎に排出されるそれぞれの排水は、前述の如く、フッ酸系成分、酸系又はアルカリ系成分、有機系成分、シリコン粉末等の研磨系成分あるいは研磨スラリ、シリコン又は金属片等の化学的又は機械的研磨系成分を含有する水であり、このうち、利用排水は、０．０１〜１０００ｍｇ/ｌ、好ましくは０．１〜１００ｍｇ/ｌ濃度、更に好ましくは１〜１０ｍｇ/ｌ濃度の無機イオン成分含有排水であれば、特に制限されないが、例えばフッ酸系成分（ＨＦ、ＮＨ４Ｆ等）含有ウエハー洗浄排水、酸系又はアルカリ系成分（ＨＣｌ、ＨＮＯ３、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４、ＣＨ３ＣＯＯＨ、Ｈ２Ｏ２、ＮＨ４ＯＨ等）含有排水、有機系成分（ＩＰＡ、アセトン、界面活性剤、ＴＭＡＨ）含有排水、その他の酸やアルカリ成分を含有する排水、単成分からなる排水などが挙げられる。従来、ユースポイントから得られる無機排水は複数のユースポイントから得られる排水の混合排水であり、濃度も一定ではなかったため、直接電気脱イオン装置に供給することはできなかったが、本発明によれば、ユースポイント毎に排水を回収するため、成分や濃度が特定されており、電気脱イオン装置で処理が可能となる。なお、本例において、利用排水は、第１排水配管１８を通して直接、電気脱イオン装置１５に供給されているが、これに限定されず、例えば、利用排水中の苛性ソーダを除去するため、電気脱イオン装置１５の前段にポリッシャー型の活性炭等の前処理手段を付設してもよい。
【００１６】
ユースポイント１４毎に排出されるそれぞれの排水から利用排水を選択する方法としては、例えば、ユースポイント１４における超純水の使用履歴から判断する方法、排水の水質検査から判断する方法等が挙げられる。また、利用排水以外の排水は、第２排水配管１９を通って、排水回収設備１７に送られ、排水回収設備１７の処理水は一次純水製造装置１２又は前処理装置１１に返送される。本発明の排水回収方法においても、排水回収設備１７は必要とされるものの、被処理排水は減容されており、排水回収設備１７の規模は小さく、設置スペースも大きくとることはない。
【００１７】
本発明で用いる電気脱イオン装置としては、例えば、特開２００１−２３９２７０号公報の従来技術欄に記載された従前の脱塩室構造を有する電気脱イオン装置、あるいは特開２００１−２３９２７０号公報記載の陽極側がアニオン交換膜で区画され陰極側がカチオン交換膜で区画され且つ当該アニオン交換膜と当該カチオン交換膜の間に位置する中間イオン交換膜で区画される第１小脱塩室と第２小脱塩室を内包し、被処理水が該第１小脱塩室と該第２小脱塩室にこの順序で直列に通水される１つ又は複数の脱塩室を有する電気脱イオン装置が使用できる。
【００１８】
また、本発明で用いる電気脱イオン装置１５は、該濃縮室が、隔膜により２室以上に分割され、希薄な濃縮水が供給される一次濃縮室とそれよりも濃厚な濃縮水が供給される二次濃縮室により構成され、該一次濃縮室は脱イオン室の陰極側又は陽極側の一方又は両方に配置され、該脱イオン室と該一次濃縮室の接合体と、該二次濃縮室は交互に積層されたものであって、且つ該一次濃縮室を経由する一次濃縮水循環系と、該二次濃縮室を経由する二次濃縮水循環系の２つの濃縮水循環系を備えるものであれば、濃縮水の排出量２１を利用排水の０．０００１〜１％と劇的に低減することができ、濃縮排水の処理が不要となる。例えば電気脱イオン装置をクリーンルーム１６に設置する場合、容量の小さな運搬自在の廃液タンク２２のみを設置するだけでよく、極めて都合がよい。
【００１９】
濃縮室が分割された電気脱イオン装置１５において、濃縮室は、一次濃縮室及び二次濃縮室ともに、合成樹脂で成型された内部がくり抜かれた枠体、ゴムパッキン又はガスケット様の枠体等の使用により形成される。濃縮室の内部空間には、膜同士の密着を防止し、流路の確保をするために、導電性又は非導電性水透過性体を配置してもよい。非導電性水透過性体としては、例えば、メッシュ状物、不織布、織布及びこれ以外の多孔質体などが挙げられ、このうちメッシュ状物が網目の選定が容易であると共に水透過性に優れ、濃縮室の差圧上昇を招き難い点で好ましい。
【００２０】
該濃縮室の隔膜としては、一次濃縮室と二次濃縮室で異なる濃縮水が流れ、両者が互いに混合しないでイオン交換が行われるような機能を有するものであればよく、例えばイオン交換膜が挙げられる。イオン交換膜はカチオン交換膜又はアニオン交換膜を用いることができ、被処理液から除去したい成分がカチオンかアニオンかによって、イオン交換膜が選択される。
【００２１】
一次濃縮室を経由する一次濃縮水循環系に供給される供給液としては、特に制限されず、脱イオン室に供給される利用排水から分岐して供給される水であっても、利用排水からの分岐ラインとは別途のラインから供給される水であってもよい。一次濃縮水は、常時循環運転される。従って、一次濃縮水を循環運転するために一次濃縮水貯蔵タンク及び循環ポンプを設置する。なお、一次濃縮水の濃度を適正に制御できるように、一次濃縮水循環配管には一次濃縮水の一部を系外に排出するブロー配管を設置してもよい。一次濃縮水の濃度は被処理水の１０〜１０００倍濃厚にするように濃縮室の厚さ、印加電流、濃縮液のＬＶなどが調節される。
【００２２】
二次濃縮室を経由する二次濃縮水循環系は、一次濃縮水循環系とは独立する循環系であり、該二次濃縮水循環系に供給される供給水としては、特に制限されず、脱イオン室に供給される被処理水（利用排水）から分岐して供給される水であっても、利用排水からの分岐ラインとは別途のラインから供給される水であってもよい。二次濃縮水は常時循環運転される。従って、二次濃縮水を循環運転するために二次濃縮水貯蔵タンク及び循環ポンプを設置する。また、二次濃縮水の濃度を適正に制御できるように、二次濃縮水循環配管には二次濃縮水の一部を系外に排出するブロー配管を設置する。二次濃縮水の濃度は一次濃縮液の１０〜１０００倍濃厚にするように濃縮室のＬＶ、厚さ、印加電流などが調節される。
【００２３】
一次濃縮室及び二次濃縮室は、イオン交換体が充填されていても、充填されていなくてもよいが、一次濃縮室と二次濃縮室の少なくとも一方には、アニオン交換体又はカチオン交換体単床、又はアニオン交換体とカチオン交換体が１：９〜９：１の体積比で混合された混床が充填されていることが好ましい。これらのイオン交換体は、濃縮したい成分に応じて決定される。イオン交換体の形態としては、イオン交換樹脂、イオン交換繊維、特開２００２−３０６９７６号公報記載の多孔質イオン交換体が挙げられる。いずれも電気抵抗を低減し、濃縮倍率を高くすることができるという点で好ましい。
【００２４】
一次濃縮室及び二次濃縮室の厚さとしては、共に、それぞれ０．５〜６ｍｍが好ましく、特に１．０〜５．０ｍｍが好ましい。０．５ｍｍ未満であると、濃縮室の構造を維持することが難しく、一次濃縮室と二次濃縮室のイオン交換膜が接触しやすくなり、濃縮室の性能を発揮できない。また通水差圧も上昇しやすい。一方、６ｍｍを超えると電気抵抗が高くなり、消費電力が増大する。濃縮室のＬＶは、通常５〜２００ｍ/ｈ程度である。
【００２５】
次に、本発明で用いる電気脱イオン装置及び電気脱イオン装置の運転方法を図２を参照して説明する。図２は利用排水がカチオン性不純物含有排水であり、脱カチオン水を得るための電気脱カチオン装置のフロー図である。図２中、符号Ｄは脱カチオン室、Ｃ１は一次濃縮室、Ｃ２は二次濃縮室、Ｅは電極室、Ａはアニオン交換膜、Ｃはカチオン交換膜、黒色反転はカチオン交換体をそれぞれ示す。
【００２６】
電気脱カチオン装置１５ａは、電気脱カチオン装置本体３１ａ、２つの脱カチオン室Ｄに利用排水をそれぞれ流入させる被処理水流入配管３２、２つの脱カチオン室Ｄの処理水を流出させる脱カチオン水流出配管３３、４つの一次濃縮室Ｃ１を経由する一次濃縮水循環配管３４、３つの二次濃縮室Ｃ２を経由する二次濃縮水循環配管３５及び二次濃縮水循環配管３５から分岐する二次濃縮水ブロー配管３６を備える。
【００２７】
電気脱カチオン装置本体３１ａは、陽極室Ｅ及び陰極室Ｅが両端に配置され、陽極側がアニオン交換膜Ａで区画され陰極側がカチオン交換膜Ｃで区画されるカチオン交換体が充填された脱カチオン室Ｄ、Ｄと、脱カチオン室Ｄと脱カチオン室Ｄの間に濃縮室Ｃ１、Ｃ２を配置すると共に、陽極室側から陰極室側に向けて順に、濃縮室Ｃ１、Ｃ２、脱カチオン室Ｄ、濃縮室Ｃ１、Ｃ２、脱カチオン室Ｄ、濃縮室Ｃ１、Ｃ２及び一次濃縮室Ｃ１を配置したものである。
【００２８】
濃縮室は、カチオン交換膜Ｃにより、希薄な濃縮水が供給される一次濃縮室Ｃ１とそれよりも濃厚な濃縮水が供給される二次濃縮室Ｃ２に分割され、一次濃縮室Ｃ１は脱カチオン室Ｄの陰極側に配置され、脱カチオン室Ｄと一次濃縮室Ｃ１の接合体と、二次濃縮室Ｃ２が交互に積層されたものである。なお、一次濃縮室Ｃ１にはカチオン交換体が充填されている。また、電極室Ｅに隣接する室を一次濃縮室Ｃ１とすることにより、不純物成分が電極室Ｅに拡散することがなく、該不純物成分による電極Ｅの腐食の問題を回避することができる。
【００２９】
次に、電気脱カチオン装置１５ａの運転方法を説明する。カチオン性不純物を含む利用排水は、被処理水流入配管３２を通って脱カチオン室Ｄに流入し、一対の電極Ｅに電圧を印加することで脱カチオン室Ｄから脱カチオン水を得ることができる。脱カチオン室Ｄで除去されたカチオン性不純物は、カチオン交換膜Ｃを透過し、一次濃縮室Ｃ１に流入する。また、一次濃縮室Ｃ１は脱イオン機能を有するため、カチオン性不純物は、カチオン交換膜Ｃを透過し、二次濃縮室Ｃ２に流入する。このため、二次濃縮室Ｃ２からカチオン性不純物が濃縮倍率１０２〜１０６にまで高濃度に濃縮された濃縮水を得ることができる。すなわち、二次濃縮水ブロー配管３から系外へ排出される濃縮水は、処理水の０．０００１〜１体積％の量であり、劇的に低減することができる。
【００３０】
次に、本発明で用いる他の電気脱イオン装置及び電気脱イオン装置の運転方法を図３を参照して説明する。図３は利用排水がアニオン性不純物含有排水であり、脱アニオン液を得るための電気脱アニオン装置のフロー図である。図３において、図１と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について主に説明する。但し、図３中、符号Ｄは脱アニオン室、模様部はアニオン交換体をそれぞれ示す。
【００３１】
電気脱アニオン装置１５ｂ、電気脱アニオン装置本体３１ｂ、２つの脱アニオン室Ｄに利用排水をそれぞれ流入させる被処理水流入配管３２、２つの脱アニオン室Ｄの処理水を流出させる脱アニオン水流出配管３３、４つの一次濃縮室Ｃ１を経由する一次濃縮水循環配管３４、３つの二次濃縮室Ｃ２を経由する二次濃縮水循環配管３５及び二次濃縮水循環配管３５から分岐する二次濃縮水ブロー配管３６を備える。
【００３２】
電気脱アニオン装置本体３１ｂは、陽極室Ｅ及び陰極室Ｅが両端に配置され、陽極側がアニオン交換膜Ａで区画され陰極側がカチオン交換膜Ｃで区画されるアニオン交換体が充填された脱アニオン室Ｄ、Ｄと、脱アニオン室Ｄと脱アニオン室Ｄの間に濃縮室Ｃ１、Ｃ２を配置すると共に、陰極室側から陽極室側に向けて順に、濃縮室Ｃ１、Ｃ２、脱カチオン室Ｄ、濃縮室Ｃ１、Ｃ２、脱カチオン室Ｄ、濃縮室Ｃ１、Ｃ２及び一次濃縮室Ｃ１を配置したものである。
【００３３】
濃縮室は、アニオン交換膜Ａにより、希薄な濃縮水が供給される一次濃縮室Ｃ１とそれよりも濃厚な濃縮水が供給される二次濃縮室Ｃ２に分割され、一次濃縮室Ｃ１は脱アニオン室Ｄの陽極側に配置され、脱アニオン室Ｄと一次濃縮室Ｃ１の接合体と、二次濃縮室Ｃ２が交互に積層されたものである。なお、一次濃縮室Ｃ１にはアニオン交換体が充填されている。
【００３４】
次に、電気脱アニオン装置１５ｂの運転方法を説明する。アニオン性不純物を含む被処理水は、被処理水流入配管３２を通って脱アニオン室Ｄに流入し、一対の電極Ｅに電圧を印加することで脱アニオン室Ｄから脱アニオン水を得ることができる。脱アニオン室Ｄで除去されたアニオン性不純物は、アニオン交換膜Ａを透過し、一次濃縮室Ｃ１に流入する。一次濃縮室Ｃ１は脱イオン機能を有するため、アニオン性不純物は、アニオン交換膜Ａを透過し、二次濃縮室Ｃ２に流入する。このため、二次濃縮室Ｃ２からアニオン性不純物が濃縮倍率１０２〜１０６にまで高濃度に濃縮された濃縮水を得ることができる。
【００３５】
次に、本発明で用いる他の電気脱イオン装置及び電気脱イオン装置の運転方法を図４を参照して説明する。図４は電気脱イオン装置のフロー図である。図４において、図１と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について主に説明する。但し、図４中、符号Ｄは脱イオン室、斜線部はカチオン交換体とアニオン交換体の混合イオン交換体をそれぞれ示す。
【００３６】
電気脱イオン装置１５ｃは、電気脱イオン装置本体３１ｃ、２つの脱イオン室Ｄに被処理水をそれぞれ流入させる被処理水流入配管３２、２つの脱イオン室Ｄの処理水を流出させる脱イオン水流出配管３３、６つの一次濃縮室Ｃ１を経由する一次濃縮水循環配管３４、３つの二次濃縮室Ｃ２を経由する二次濃縮水循環配管３５及び二次濃縮水循環配管３５から分岐する二次濃縮水ブロー配管３６を備える。
【００３７】
電気脱イオン装置本体３１ｃは、陽極室Ｅ及び陰極室Ｅが両端に配置され、陽極側がアニオン交換膜Ａで区画され陰極側がカチオン交換膜Ｃで区画されるアニオン交換体が充填された脱イオン室Ｄ、Ｄと、脱イオン室Ｄと脱イオン室Ｄの間に濃縮室Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１を配置すると共に、陰極室側から陽極室側に向けて順に、濃縮室Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１、脱イオン室Ｄ、濃縮室Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１、脱イオン室Ｄ、濃縮室Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１を配置したものである。
【００３８】
濃縮室は、アニオン交換膜Ａ及びカチオン交換膜Ｃにより、希薄な濃縮水が供給される一次濃縮室Ｃ１、Ｃ１とそれよりも濃厚な濃縮水が供給される二次濃縮室Ｃ２に３分割され、一次濃縮室Ｃ１は脱イオン室Ｄの陽極側と陰極側の双方に配置され、脱イオン室Ｄと２つの一次濃縮室Ｃ１、Ｃ１の接合体と、二次濃縮室Ｃ２が交互に積層されたものである。なお、一次濃縮室Ｃ１にはカチオン交換体とアニオン交換体の混合イオン交換体が充填されているが、これに限定されず、脱塩室の陽極側に配置される一次濃縮室Ｃ１にはアニオン交換体単床を、脱塩室の陰極側に配置される一次濃縮室Ｃ１にはカチオン交換体床を充填してもよい。
【００３９】
次に、電気脱アニオン装置１５ｃの運転方法を説明する。イオン性不純物を含む被処理水は、被処理水流入配管３２を通って脱イオン室Ｄに流入し、一対の電極Ｅに電圧を印加することで脱イオン室Ｄから脱イオン水を得ることができる。脱イオン室Ｄで除去されたイオン性不純物のうち、アニオン性不純物は、アニオン交換膜Ａを透過し、陽極側に位置する一次濃縮室Ｃ１に流入する。また、一次濃縮室Ｃ１は脱イオン機能を有するため、アニオン性不純物は、アニオン交換膜Ａを透過し、陽極側に位置する二次濃縮室Ｃ２に流入する。一方、脱イオン室Ｄで除去されたイオン性不純物のうち、カチオン性不純物は、カチオン交換膜Ｃを透過し、陰極側に位置する一次濃縮室Ｃ１に流入する。一次濃縮室Ｃ１は同様に、脱イオン機能を有するため、カチオン性不純物は、カチオン交換膜Ｃを透過し、陰極側に位置する二次濃縮室Ｃ２に流入する。このため、二次濃縮室Ｃ２からアニオン性不純物とカチオン性不純物が濃縮倍率１０２〜１０６にまで高濃度に濃縮された濃縮水を得ることができる。電気脱アニオン装置１５ｃによれば、脱イオン室Ｄの両側に一次濃縮室Ｃ１が設置されるため、直接高濃度の濃縮水が脱イオン室Ｄに拡散することはなく、処理液の水質を低下させることはない。
【００４０】
なお、２つの小脱塩室を有する脱塩室を備える電気脱イオン装置の場合、図２〜図４中、脱塩室Ｄを図５に示す脱塩室Ｄ２に置き換えたものである。すなわち、一側のカチオン交換膜Ｃと他側のアニオン交換膜Ａとその中間に位置する中間イオン交換膜３８で２つの小脱イオン室ｄ１、ｄ２に区画され、一方の小脱イオン室ｄ１の流出配管３２ａと他方の小脱イオン室ｄ２の流入管３２ｂが連接されたものである。小脱イオン室ｄ１、ｄ２に充填されるイオン交換体としては、特に制限されず、カチオン交換体、アニオン交換体、カチオン交換体とアニオン交換体の混合イオン交換体のいずれであってもよい。また、中間イオン交換膜もアニオン膜、カチオン膜のいずれであってもよく、また、例えば流入方向において二分し、一方をアニオン膜、他方をカチオン膜とする複式膜であってもよい。
【００４１】
２つの小脱塩室を有する脱塩室を備える電気脱イオン装置によれば、電気脱カチオン装置１５ａと同様の効果を奏する他、イオン交換体が充填された脱イオン室一つ当たりの濃縮室の数を半分にすることができ、電気抵抗を著しく低減することができる。また、濃縮室の数が少なくなったことによって、濃縮室を流れる濃縮液の濃度をより濃厚とすることができる。また、カチオンとアニオンの混合成分の処理性能が向上する。特に、酸又はアルカリなどのアニオン又はカチオン成分のどちらか一方が多く含まれている混合成分を処理する場合、小脱塩室ｄ１に除去したい成分を取れるイオン交換体を充填し、小脱塩室ｄ２を混床にすることで処理性能が向上する。そして、アニオンやカチオンのうち除去しにくい成分を選択的に除去できる。
【００４２】
本発明において、電気脱イオン装置１５の処理水は、超純水製造装置２０に返送配管２３を通って返送される。具体的には、二次純水製造装置１３、一次純水製造装置１２、前処理装置１１のいずれに返送してもよい。これにより、排水は再利用されるため、排水回収装置の水の利用率が高くなる。
【００４３】
本発明において、ユースポイント１４と電気脱イオン装置１５は同一施設内に設置することができる。ここで同一施設とは、同じ環境下におかれた建屋又は部屋を言い、例えば、クリーンルームが例示される。電気脱イオン装置１５は、広い設置スペースを必要としないため、ユースポイント１４と同じ施設内に設置することができる。ユースポイント１４から排出される排水を同じ部屋内に設置された電気脱イオン装置で処理することは、排水処理設備までの配管を設置する必要がなく、設置スペースを削減することができると共に、部屋の壁を貫通する排水用の配管などの設置を省略できるため、清浄度を高めるために都合がよい。また、利用排水以外の排水は減容されており、施設外に大規模な排水回収設備を設置する必要は無い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施の形態における排水回収装置のフロー図である。
【図２】本発明で用いる電気脱イオン装置のフロー図である。
【図３】本発明で用いる他の電気脱イオン装置のフロー図である。
【図４】本発明で用いる他の電気脱イオン装置のフロー図である。
【図５】本発明で用いる電気脱イオン装置の他の脱塩室構造のフロー図である。
【図６】従来の排水回収装置のフロー図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０      排水回収装置
１１      前処理装置
１２      一次純水製造装置
１３      二次純水製造装置
１４      ユースポイント
１５、１５ａ〜１５ｃ      電気脱イオン装置
１６      クリーンルーム
１７      排水回収設備
１８      第１排水配管
１９      第２排水配管
２０      超純水製造装置
２１      濃縮排水
２２      廃液容器
２３      返送配管
３１ａ〜３１ｃ  電気脱イオン装置本体
３２            被処理水流入管
３３            処理水流出管
３４            一次濃縮水循環系
３５            二次濃縮水循環系
３６            二次濃縮水ブロー配管
Ｃ１            一次濃縮室
Ｃ２            二次濃縮室
Ｄ              脱塩室
Ｃ              カチオン交換膜
Ａ              アニオン交換膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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