(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画された電気脱イオン装置の運転方法であって、
濃縮水を該濃縮室に流通させると共に、原水を被処理水として脱塩室に流通させ、生産水として該脱塩室から取り出す運転方法において、
前記濃縮室は、被処理水の流れ方向に沿って複数個の濃縮室が設けられており、被処理水の流れ方向の最も下流側の濃縮室から流出する濃縮水のシリカ濃度を生産水のシリカ濃度の１０００倍以下とすることを特徴とする電気脱イオン装置の運転方法。
【請求項２】
請求項１において、被処理水の流れ方向に沿って第１ないし第ｎ（ｎは２以上の整数）のｎ個の濃縮室が設けられており、
第１濃縮室から流出する濃縮水の一部を排出し、残部を第１濃縮室に循環させ、
第ｋ（２≦ｋ≦ｎ）濃縮室から流出する濃縮水の一部を１段だけ前段の第（ｋ−１）濃縮室に供給し、残部を第ｋ濃縮室に循環させ、
生産水の一部を最も下流側の第ｎ濃縮室に供給する
ことを特徴とする電気脱イオン装置の運転方法。
【請求項３】
請求項２において、ｎは２〜１０であることを特徴とする電気脱イオン装置の運転方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、脱塩室内にイオン交換体が充填されている電気脱イオン装置の運転方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、濃縮室内にイオン交換体が充填されている電気脱イオン装置の運転方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、濃縮室内に活性炭が充填されている電気脱イオン装置の運転方法。
【請求項７】
陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画された電気脱イオン装置の運転方法であって、
濃縮水を該濃縮室に流通させると共に、原水を被処理水として脱塩室に流通させ、生産水として該脱塩室から取り出す運転方法において、
複数個の電気脱イオン装置が、被処理水が直列に流れるように直列に設置されており、最終の電気脱イオン装置から流出する濃縮水のシリカ濃度が該最終の電気脱イオン装置から得られる生産水のシリカ濃度の１０００倍以下であることを特徴とする電気脱イオン装置の運転方法。
【請求項８】
請求項７において、ｎ個の電気脱イオン装置が設置されており、第１の電気脱イオン装置の濃縮室から流出する濃縮水の一部を排出し、残部を第１の電気脱イオン装置の濃縮室に循環させ、
第ｋ（２≦ｋ≦ｎ）の電気脱イオン装置の濃縮室から流出する濃縮水の一部を１段だけ前段の第（ｋ−１）の電気脱イオン装置の濃縮室に供給し、残部を第ｋの電気脱イオン装置の濃縮室に循環させ、
生産水の一部を最も下流側の第ｎの電気脱イオン装置の濃縮室に供給する
ことを特徴とする電気脱イオン装置の運転方法。
【請求項９】
請求項８において、ｎが２であることを特徴とする電気脱イオン装置の運転方法。
【請求項１０】
陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画された電気脱イオン装置の運転方法であって、
濃縮水を該濃縮室に流通させると共に、原水を被処理水として脱塩室に流通させ、生産水として該脱塩室から取り出す運転方法において、
陽極と陰極との間にカチオン交換膜とアニオン交換膜とが交互に配置された濃縮室と脱塩室とが交互に形成され、
該濃縮室は仕切壁により２以上の濃縮水流通部に区画されており、該仕切壁は、脱塩室内の通水方向と交叉方向に延設され、これによって該濃縮水流通部内の濃縮水の流れ方向は脱塩室内の流れ方向と交叉方向となっており、
該濃縮室から流出する濃縮水のシリカ濃度を生産水のシリカ濃度の１０００倍以下とする電気脱イオン装置の運転方法。
【請求項１１】
請求項１０において、脱塩室内の被処理水の流れ方向に沿って第１ないし第ｎ（ｎは２以上の整数）のｎ個の濃縮水流通部が設けられており、
第１濃縮水流通部から流出する濃縮水の一部を排出し、残部を第１濃縮水流通部に循環させ、
第ｋ（２≦ｋ≦ｎ）濃縮水流通部から流出する濃縮水の一部を１段だけ前段の第（ｋ−１）濃縮水流通部に供給し、残部を第ｋ濃縮水流通部に循環させ、
生産水の一部を最も下流側の第ｎ濃縮水流通部に供給し、最も下流側の濃縮水流通部から流出する濃縮水のシリカ濃度を生産水のシリカ濃度の１０００倍以下とすることを特徴とする電気脱イオン装置の運転方法。
【請求項１２】
陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画され、濃縮水が該濃縮室に流通され、原水が被処理水として該脱塩室に流通され、生産水として取り出される電気脱イオン装置において、
該濃縮室として、被処理水の流れ方向の最上流側から最下流まで第１ないし第ｎのｎ個の濃縮室が設けられており、
該第ｎ濃縮室に生産水の一部を導入する流路を備えたことを特徴とする電気脱イオン装置。
【請求項１３】
請求項１２において、第１濃縮室から流出する濃縮水の一部を排出し、残部を第１濃縮室に循環させ、第ｋ（２≦ｋ≦ｎ）濃縮室から流出する濃縮水の一部を第（ｋ−１）濃縮室に供給し、残部を第ｋ濃縮室に循環させる流路を備えたことを特徴とする電気脱イオン装置。
【請求項１４】
陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画され、濃縮水が該濃縮室に流通され、原水が被処理水として該脱塩室に流通され、生産水として取り出される電気脱イオン装置を直列に複数備えてなる電気脱イオンシステムにおいて、
第１の電気脱イオン装置の濃縮室から流出する濃縮水の一部を排出し、残部を第１の電気脱イオン装置の濃縮室に循環させ、
第ｋ（２≦ｋ≦ｎ）の電気脱イオン装置の濃縮室から流出する濃縮水の一部を１段だけ前段の第（ｋ−１）の電気脱イオン装置の濃縮室に供給し、残部を第ｋの電気脱イオン装置の濃縮室に循環させ、
生産水の一部を最も下流側の第ｎの電気脱イオン装置の濃縮室に供給する
ことを特徴とする電気脱イオンシステム。
【請求項１５】
陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画され、濃縮水が該濃縮室に流通され、原水が被処理水として該脱塩室に流通され、生産水として取り出される電気脱イオン装置において、
カチオン交換膜とアニオン交換膜とが交互に配置された濃縮室と脱塩室とが交互に形成され、
該濃縮室は仕切壁により２以上の濃縮水流通部に区画されており、該仕切壁は、脱塩室内の通水方向と交叉方向に延設され、これによって該濃縮水流通部内の濃縮水の流れ方向は脱塩室内の流れ方向と交叉方向となっている電気脱イオン装置。
【請求項１６】
請求項１５において、脱塩室内の被処理水の流れ方向に沿って第１ないし第ｎ（ｎは２以上の整数）のｎ個の濃縮水流通部が設けられており、
第１濃縮水流通部から流出する濃縮水の一部を排出し、残部を第１濃縮水流通部に循環させ、
第ｋ（２≦ｋ≦ｎ）濃縮水流通部から流出する濃縮水の一部を１段だけ前段の第（ｋ−１）濃縮水流通部に供給し、残部を第ｋ濃縮水流通部に循環させ、
生産水の一部を最も下流側の第ｎ濃縮水流通部に供給する
ことを特徴とする電気脱イオン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水からイオンを電気的に分離するための電気脱イオン装置の運転方法、電気脱イオン装置及び電気脱イオンシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
純水、超純水等を製造する分野などにおいて電気脱イオン装置が用いられている。プレートアンドフレーム型の電気脱イオン装置は、陽極と、陰極と、該陽極、陰極間に濃縮室と脱塩室（希釈室）とを交互に形成するように交互に配置された平膜状の陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜を有する。脱塩室にはイオン交換樹脂等のイオン交換体が充填されている。この脱塩室に脱塩処理すべき水が流通され、水中のイオンがイオン交換膜を透過して脱塩室から濃縮室に移動する。
【０００３】
特公昭５６−１６６８８号公報には円筒状の装置ケーシング内に棒状の電極（アノードとカソード）を平行に配置し、これら電極の周囲を円筒状のイオン交換膜にて囲み、イオン交換膜と電極との間を濃縮室とし、各イオン交換膜の外側に脱塩水を流通させるようにした電気脱イオン装置が記載されている。
【０００４】
同号の電気脱イオン装置にあっては、アノード周囲の濃縮室からの濃縮水とカソード周囲の濃縮室からの濃縮水とを混合して各濃縮室に循環させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気脱イオン装置では、濃縮室からのシリカの拡散現象により、シリカを高除去率にて除去することが困難であった。例えば、図４においてシリカ濃度が２００ｐｐｂの原水を電気脱イオン装置に供給して９０％の水回収率で運転すると、濃縮室流出水のシリカ濃度は約２０００ｐｐｂと高濃度になる。この結果、シリカ濃度が濃縮室において著しく高いため、濃縮室から脱塩室側へのシリカの拡散速度が大きくなり、生産水のシリカ濃度を低くすることが困難となる（＞２ｐｐｂ）。
【０００６】
本発明は、濃縮室からのシリカの濃度拡散を抑制し、これにより極低シリカ濃度の生産水を得ることができる電気脱イオン装置の運転方法、電気脱イオン装置及び電気脱イオンシステムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画された電気脱イオン装置の運転方法に関する。濃縮水が該濃縮室に流通されると共に、原水が脱塩室に流通され、生産水が該脱塩室から取り出され、該濃縮室から流出する濃縮水のシリカ濃度は生産水のシリカ濃度の１０００倍以下好ましくは７００倍以下とされる。
【０００８】
シリカ濃度を０．１ｐｐｂ以下の高純度の生産水の製造するためには、濃縮室から流出する濃縮水のシリカ濃度を１００ｐｐｂ以下とりわけ７０ｐｐｂ以下にすることが好ましい。
【０００９】
濃縮室として、脱塩室内の被処理水の流れ方向に沿って複数個の濃縮室が設けられており、最も下流側の濃縮室から流出する濃縮水のシリカ濃度を生産水のシリカ濃度の１０００倍以下とする。かかる運転方法にあっては、濃縮室の出口近傍においても濃縮室から脱塩室に向うシリカ濃度勾配が比較的小さく、濃縮室から脱塩室へのシリカの拡散が抑制され、生産水のシリカ濃度を低くすることができる。
【００１０】
本発明の一態様においては、脱塩室内の被処理水の流れ方向に沿って第１ないし第ｎ（ｎは２以上の整数）のｎ個の濃縮室が設けられており、第１濃縮室から流出する濃縮水の一部を排出し、残部を第１濃縮室に循環させ、第ｋ（２≦ｋ≦ｎ）濃縮室から流出する濃縮水の一部を１段だけ前段の第（ｋ−１）濃縮室に供給し、残部を第ｋ濃縮室に循環させ、生産水の一部を脱塩室の最も下流側の第ｎ濃縮室に供給する。かかる方法によれば、最も出口側の濃縮室のシリカ濃度を十分に低くし、生産水のシリカ濃度を著しく低くすることができる。
【００１１】
本発明において、水を濃縮室に供給する場合、水は濃縮室に直接に供給されてもよく、その濃縮室に流入する他の水例えば濃縮水に対して添加されてもよい。即ち、濃縮室に対し間接的に添加されてもよい。
【００１２】
本発明の一態様に係る電気脱イオン装置は、陽極と、陰極と、それらの間にイオン交換膜によって区画された濃縮室と脱塩室とを有する。濃縮水が該濃縮室に流通され、原水が該脱塩室に流通され、生産水として取り出される。該濃縮室として、脱塩室の最上流側から最下流まで第１ないし第ｎのｎ個の濃縮室が設けられており、該第ｎ濃縮室に対し生産水の一部が補給される。
【００１３】
この電気脱イオン装置にあっては、第１濃縮室から流出する濃縮水の一部を排出し、残部を第１濃縮室に循環させ、第ｋ（２≦ｋ≦ｎ）濃縮室から流出する濃縮水の一部を第（ｋ−１）濃縮室に供給し、残部を第ｋ濃縮室に循環させる流路を備えることが好ましい。
【００１４】
脱塩室には、イオン交換樹脂、イオン交換繊維などのイオン交換体が充填されてもよい。濃縮室にもイオン交換体又は活性炭が充填されてもよい。ｎは好ましくは２〜１０、とくに２〜５とりわけ２〜４である。
【００１５】
本発明の別の態様に係る電気脱イオン装置は、陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画され、濃縮水が該濃縮室に流通され、原水が被処理水として該脱塩室に流通され、生産水として取り出される。カチオン交換膜とアニオン交換膜とが交互に配置された濃縮室と脱塩室とが交互に形成されている。該濃縮室は仕切壁により２以上の濃縮水流通部に区画されており、該仕切壁は、脱塩室内の通水方向と交叉方向に延設され、これによって該濃縮水流通部内の濃縮水の流れ方向は脱塩室内の流れ方向と交叉方向となっている。
【００１６】
この態様においては、脱塩室内の被処理水の流れ方向に沿って第１ないし第ｎ（ｎは２以上の整数）のｎ個の濃縮水流通部が設けられており、第１濃縮水流通部から流出する濃縮水の一部を排出し、残部を第１濃縮水流通部に循環させ、第ｋ（２≦ｋ≦ｎ）濃縮水流通部から流出する濃縮水の一部を１段だけ前段の第（ｋ−１）濃縮水流通部に供給し、残部を第ｋ濃縮水流通部に循環させ、生産水の一部を最も下流側の第ｎ濃縮水流通部に供給することが好ましい。
【００１７】
本発明に係る電気脱イオンシステムは、陽極と陰極との間にイオン交換膜によって濃縮室と脱塩室とが区画され、濃縮水が該濃縮室に流通され、原水が被処理水として該脱塩室に流通され、生産水として取り出される電気脱イオン装置を直列に複数備えている。第１の電気脱イオン装置の濃縮室から流出する濃縮水の一部を排出し、残部を第１の電気脱イオン装置の濃縮室に循環させ、第ｋ（２≦ｋ≦ｎ）の電気脱イオン装置の濃縮室から流出する濃縮水の一部を１段だけ前段の第（ｋ−１）の電気脱イオン装置の濃縮室に供給し、残部を第ｋの電気脱イオン装置の濃縮室に循環させ、生産水の一部を最も下流側の第ｎの電気脱イオン装置の濃縮室に供給する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１９】
第１図は第１の実施の形態に係る電気脱イオン装置の模式的な水平断面図である。装置ケーシング１内に板状のアノード２ａ，２ｂとカソード３ａ，３ｂが平行に交互に配置されている。この実施の形態では、アノード２ａ，２ｂはケーシング１の一方の側面１ａに支持され、その先端は他方の側面１ｂからは離隔している。カソード３ａ，３ｂはケーシング１の他方の側面１ｂに支持され、その先端は一方の側面１ａから離隔している。
【００２０】
このアノード２ａ，２ｂは陰イオン交換膜４で囲まれており、アノード２ａと陰イオン交換膜４との間に第１濃縮室１０が形成され、アノード２ｂと陰イオン交換膜４との間に第３濃縮室３０が形成されている。カソード３ａ，３ｂは陽イオン交換膜５で囲まれており、カソード３ａと陽イオン交換膜５との間に第２の濃縮室２０が形成され、カソード３ｂと陽イオン交換膜５との間に第４の濃縮室４０が形成されている。
【００２１】
この濃縮室１０，３０内のアノード２ａ，２ｂの一方の板面側にアノード用の濃縮水を導入し他方の板面側から濃縮水を流出させるようにケーシング１に濃縮水の流入口１５，３５と流出口１１，３１とが設けられている。
【００２２】
第２及び第４の濃縮室２０，４０内のカソード３の一方の板面側にカソード用の濃縮水を導入し他方の板面側から濃縮水を流出させるようにケーシング１に濃縮水の流入口２５，４５と流出口２１，４１とが設けられている。
【００２３】
ケーシング１の図の左端側に原水の流入口６が設けられ、右端側に脱塩された生産水の流出口７が設けられている。この流出路７ａに生産水取出用配管７ａが接続されている。
【００２４】
ケーシング１内のうち陰イオン交換膜４と陽イオン交換膜５との間の部分が脱塩室８となっており、この脱塩室８内を被処理水が流れる。この脱塩室８にはイオン交換樹脂等のイオン交換体が充填されている。なお、濃縮室にもイオン交換体が充填されても良い。脱塩室には、イオン交換樹脂、イオン交換繊維などのイオン交換体が充填されてもよい。濃縮室にもイオン交換体又は活性炭が充填されてもよい。
【００２５】
各濃縮室１０，２０，３０，４０内の濃縮水を循環させるように、流出口１１と流入口１５，流出口２１と流入口２５，流出口３１と流入口３５，流出口４１と流入口４５とがそれぞれ配管１２，２２，３２，４２、ポンプ１３，２３，３３，４３及び配管１４，２４，３４，４４によって連通されている。
【００２６】
生産水流出口７に近い濃縮室３０，４０の循環濃縮水に補給水として生産水を加えるように、生産水取出用配管７ａから分岐した配管３６，４６がそれぞれ循環用配管３２，４２に接続されている。
【００２７】
配管３２を流れる濃縮室３０の循環濃縮水の一部を濃縮室１０に供給するために、配管３２が配管３７を介して配管１２に接続されている。配管４２を流れる濃縮室４０の循環濃縮水の一部を濃縮室２０に供給するために、配管４２が配管４７を介して配管２２に接続されている。
【００２８】
配管１２，２２からはそれぞれ濃縮水排出用の配管１６，２６が分岐している。
【００２９】
このように構成された電気脱イオン装置においては、脱塩処理される原水は流入口６から脱塩室８に流入し、アノード２ａを囲む陰イオン交換膜４の先端部４ａを回り込んで陰イオン交換膜４と陽イオン交換膜５との間に流入し、次にカソード３ａを囲む陽イオン交換膜５の先端部５ａを回りこむ。被処理水はさらにアノード２ｂ及びカソード３ｂを囲む交換膜４，５の先端部４ｂ，５ｂを回り込んで脱塩室８内を流れ、生産水流出口７から流出する。
【００３０】
このように被処理水が脱塩室８内を流れる間に、被処理水中のアニオンとカチオンがそれぞれ陰イオン交換膜４又は陽イオン交換膜５を透過して第１ないし第４の濃縮室１０，２０，３０，４０内に移動する。各濃縮室１０，２０，３０，４０内には濃縮水が流通しており、各濃縮室内の濃縮水に移入したイオンは最終的には濃縮室１０，２０に連なる濃縮水循環用配管１２，２２から配管１６，２６を経て流出する。
【００３１】
カソード用濃縮室４０の濃縮水流出口４１から流出した濃縮水は、配管４２、ポンプ４３、配管４４を介して循環し、この間に配管７ａから生産水の一部が配管４６を介して配管４２に供給される。配管４２を流れる濃縮水の一部が配管４７を介して濃縮室２０に連なる濃縮水循環用配管２２へ流入する。カソード用の濃縮室２０の濃縮水流出口２１から流出した濃縮水は、配管２２、ポンプ２３、配管２４を介して循環し、この間に一部の濃縮水が配管２６を介して排出されると共に、上記の通り、配管４７を介して循環用配管４２内の濃縮水の一部が配管２２に導入される。
【００３２】
アノード用濃縮室３０の濃縮水流出口３１から流出した濃縮水は、配管３２、ポンプ３３、配管３４を介して循環し、この間に配管７ａから生産水の一部が配管３６を介して配管３２に供給される。配管３２を流れる濃縮水の一部が配管３７を介して濃縮室１０に連なる濃縮水循環用配管１２へ流入する。アノード用の濃縮室１０の濃縮水流出口１１から流出した濃縮水は、配管１２、ポンプ１３、配管１４を介して循環し、この間に一部の濃縮水が配管１６を介して排出されると共に、上記の通り、配管３７を介して循環用配管３２内の濃縮水の一部が配管１２に導入される。
【００３３】
このように、生産水取出側の濃縮室３０，４０に配管７ａから生産水を導入するので、該濃縮室３０，４０のシリカ濃度が生産水のシリカ濃度の１０００倍よりも低い。このため、濃縮室３０，４０から脱塩室８へのシリカの濃度勾配が小さくなり、濃縮室３０，４０から脱塩室８へのシリカの拡散が抑制され、配管７ａから取り出される最終生産水のシリカ濃度が著しく低くなる。
【００３４】
第１図では２個のアノード用濃縮室及び２個のカソード用濃縮室が設けられているが、３個以上のアノード用濃縮室及び３個以上のカソード用濃縮室が設けられてもよい。
【００３５】
第２図は本発明の別の実施の形態に係る電気脱イオンシステムの通水系統図である。このシステムでは、２基の電気脱イオン装置６０，７０を有する。
【００３６】
各電気脱イオン装置６０，７０は、イオン交換膜６３，７３によって区画形成された脱塩室６１，７１と濃縮室６２，７２を有している。処理される原水は、配管５０によって電気脱イオン装置６０の脱塩室６１に導入され、脱塩処理された後、配管５１を介して電気脱イオン装置７０の脱塩室７１に導入され、脱塩処理される。最終生産水は、配管５２を介して脱塩室７１から取り出される。この生産水取出用の配管５２から配管５３が分岐しており、生産水の一部が濃縮水循環用配管７４に導入される。
【００３７】
電気脱イオン装置６０の濃縮室６２の濃縮水出口と濃縮水入口とは、循環用の配管６４によって接続され、この配管６４にポンプ６５が設けられている。濃縮室７２の濃縮水出口と濃縮水入口とは、循環用の配管７４を介して接続されており、配管７４にポンプ７５が設けられている。後段の電気脱イオン装置７０の配管７４に対し、生産水取出用配管５２から分岐した補給水用配管５３を介して最終生産水の一部が導入される。濃縮室７２に連なる配管７４を流れる濃縮水の一部は、配管７７を介して電気脱イオン装置６０の配管６４に導入される。濃縮室６２に連なる配管６４を流れる濃縮水の一部は配管６７を介して排出される。
【００３８】
この第２図の電気脱イオン装置において、濃縮室７２内の濃縮水は、配管７４を介して循環し、この間に最終生産水の一部が配管５３を介して配管７４に供給される。このため、濃縮室７２のシリカ濃度は生産水のシリカ濃度の１０００倍よりも低い。そのため、濃縮室７２から脱塩室７１へ向うシリカ濃度勾配が小さくなり、濃縮室７２から脱塩室７１へのシリカの拡散が抑制され、配管５２から取り出される最終生産水のシリカ濃度が著しく低いものとなる。
【００３９】
電気脱イオン装置６０の生産水のシリカ濃度が十分に低い場合には、配管５１と配管７４とを接続し、配管５３の代わりとする事も可能である（図示せず）。
【００４０】
第１，２図の実施の形態において、シリカ濃度２００ｐｐｂの原水を１．１ｔ／ｈにて脱塩室８又は６１に供給し、濃縮室１０，２０，３０，４０，６２，７２における濃縮水循環量をいずれも１ｔ／ｈとし、濃縮水循環ラインからの濃縮水取出量を０．１ｔ／ｈとし、濃縮水循環配管３４，４４，７４への生産水導入量を０．１ｔ／ｈとした場合、濃縮室３０，４０，７２における濃縮水シリカ濃度は約４０ｐｐｂ、濃縮室１０，２０，６２における濃縮水シリカ濃度は約２０００ｐｐｂとなり、濃縮室３０，４０，７２から脱塩室に向うシリカ濃度勾配が著しく小さくなり、最終生産水のシリカ濃度が０．１ｐｐｂ以下となる。
【００４１】
第２図では２基の電気脱イオン装置が用いられているが、３基以上の電気脱イオン装置が直列に接続されてもよい。
【００４２】
第３ａ図は本発明の電気脱イオン装置の他の実施の形態を示す概略的な斜視図、第３ｂ図はその通水系統図である。
【００４３】
この電気的脱イオン装置では、アノード１０１とカソード１０２との間に、カチオン交換膜とアニオン交換膜とが交互に配列され濃縮室１０３と脱塩室１０４とが形成されている。
【００４４】
この実施の形態では濃縮室１０３がアノード１０１とカソード１０２との中間に配置され、濃縮室１０３のアノード側及びカソード側にそれぞれ脱塩室１０４が配置されている。処理される原水は配管１０６を介して脱塩室１０４に供給され、脱塩されて生産水が配管１１０から取り出される。
【００４５】
濃縮室１０３は仕切壁１０５により２以上の濃縮水流通部１０３Ａ，１０３Ｂに区画されている。なお、各濃縮水流通部１０３Ａ，１０３Ｂの濃縮水の通水方向は脱塩室１０４内の通水方向と交叉する方向好ましくは略直交方向とされている。なお、略直交方向とは約８０〜１００°の角度を示す。脱塩室１０４は、第３ａ図の上側が入口側、下側が出口側であり、脱塩室１０４内を被処理水が上から下へ向って流れる。
【００４６】
濃縮室１０３内には、この脱塩室１０４内の通水方向である鉛直方向に対し略直交方向に延在する仕切壁１０５が設けられ、濃縮室１０３内には上側の濃縮水流通部１０３Ａと下側の濃縮水流通部１０３Ｂとが設けられている。
【００４７】
以下において脱塩室１０４の通水方向の入口側の濃縮水流通部１０３Ａを「前段濃縮室１０３Ａ」と称し、出口側の濃縮水流通部１０３Ｂを「後段濃縮室１０３Ｂ」と称す。
【００４８】
前段濃縮室１０３Ａの濃縮水出口と濃縮水入口とは、循環用の配管１０７Ａ，ポンプ１０８Ａ，配管１０９Ａを介して接続されている。後段濃縮室１０３Ｂの濃縮水出口と濃縮水入口とは、循環用の配管１０７Ｂ，ポンプ１０８Ｂ，配管１０９Ｂを介して接続されている。後段濃縮室１０３Ｂ内の濃縮水は、配管１０７Ｂ，ポンプ１０８Ｂ，配管１０９Ｂの順に流れて循環する。この配管１０９Ｂ内を流れる濃縮水に対し、生産水取出用配管１１０から分岐した補給水用配管１１１を介して最終生産水の一部が導入される。配管１０７Ｂ内を流れる後段濃縮室１０３Ｂからの濃縮水の一部は配管１１２を介して前段濃縮室１０３Ａの配管１０７Ａに導入される。前段濃縮室１０３Ａから流出した濃縮水の一部は配管１１３を介して排出される。
【００４９】
後段濃縮室１０３Ｂ，配管１０７Ｂ，１０９Ｂを循環している濃縮水に最終生産水が導入されるため、後段濃縮室１０３Ｂ内の濃縮水中のシリカ濃度が生産水のシリカ濃度の１０００倍よりも低い。そのため、濃縮室１０３Ｂから脱塩室１０４へ向うシリカ濃度勾配が小さい。従って、濃縮室１０３Ｂから脱塩室１０４へのシリカの拡散が抑制され、配管１１０から取り出される最終生産水のシリカ濃度が著しく低い。
【００５０】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００５１】
実施例１
水道水を活性炭処理した後、逆浸透膜分離処理し、更に脱気膜で処理した水（シリカ濃度４００ｐｐｂ）を供給水として、第２図に示す本発明の方法にて通水した。電気脱イオン装置の脱塩室には、ダウケミカル社製イオン交換樹脂「６５０Ｃ」と三菱化学社製イオン交換樹脂「ＳＳＡ１０」が４：６で混合されて充填された。イオン交換膜はトクヤマ社製のＣＭＢとＡＨＡである。二段目の電気脱イオン装置は濃縮室にも上記イオン交換樹脂を充填した。脱塩室の大きさは横１８７ｍｍ×高さ７９５ｍｍ×２．５ｍｍ厚である。１基の電気脱イオン装置は３個の脱塩室を有する。原水流量は８０Ｌ／ｈとし、各電気脱イオン装置の回収率は９０％とした。電圧は２１Ｖの条件である。
【００５２】
この運転において、二段目の電気脱イオン装置の濃縮室から流出した濃縮水のシリカ濃度と、得られた生産水のシリカ濃度を調べ、結果を表１に示した。
【００５３】
比較例１
二段目の電気脱イオン装置の濃縮室入口にシリカ溶液を添加して濃縮水のシリカ濃度が２２０ｐｐｂとなるようにしたこと以外は実施例１と同様にして処理を行い、シリカ濃度の測定結果を表１に示した。
【００５４】
比較例２
第４図に示す装置に実施例１と同様にして通水し、シリカ濃度を調べ、結果を表１に示した。
【００５５】
なお、第４図において、原水は配管８０から電気脱イオン装置８１の脱塩室８４に供給され、配管８２を介して生産水として取り出される。電気脱イオン装置８１内にはイオン交換膜８３によって脱塩室８４と濃縮室８５とが区画形成されている。濃縮室８５の濃縮水出口と濃縮水入口とは、循環用の配管８６、ポンプ８７及び配管８８を介して接続されており、配管８６に対し原水供給用配管８０から分岐した配管８９を介して原水が補給される。濃縮室８５から配管８６に流出した濃縮水の一部は、配管９０を介して取り出され、排出される。
【００５６】
【表１】
0003951642.tif 000002
【００５７】
実施例２
第１図の装置において、脱塩室流量、イオン交換樹脂の混合比は実施例１と同様にし、第１図の脱塩室８の流路長さは３２００ｍｍとした。この装置を実施例１と同様に運転したところ、最後段の濃縮水流出路４１から流出する濃縮水のシリカ濃度は４０ｐｐｂであり、生産水のシリカ濃度は０．１ｐｐｂ以下であった。
【００５８】
実施例３
第３図の装置において、脱塩室流量、イオン交換樹脂の混合比は実施例１と同様にし、実施例１と同様に運転したところ、後段濃縮室１０３Ｂから配管１０７Ｂに流出する濃縮水のシリカ濃度は８０ｐｐｂであり、生産水のシリカ濃度は０．１ｐｐｂ以下であった。
【００５９】
上記の通り、本発明の電気脱イオン装置及びその運転方法により、シリカ濃度０．１ｐｐｂ以下の脱イオン水が生産される。
【００６０】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の電気脱イオン装置及びその運転方法によるとシリカ濃度が著しく低い生産水を確実に生産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る電気脱イオン装置の模式的な断面図である。
【図２】実施の形態に係る電気脱イオンシステムの通水系統図である。
【図３】（ａ）は実施の形態に係る電気脱イオン装置を示す概略的な斜視図、（ｂ）はこの装置の系統図である。
【図４】比較例の系統図である。
【符号の説明】
１  ケーシング
２ａ，２ｂ  アノード
３ａ，３ｂ  カソード
４  陰イオン交換膜
５  陽イオン交換膜
１０，２０，３０，４０  濃縮室
６０，７０，８１  電気脱イオン装置
６１，７１，８４，１０４  脱塩室
６２，７２，８５，１０３  濃縮室
１０３Ａ  前段濃縮室
１０３Ｂ  後段濃縮室
１０５  仕切壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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