本发明涉及一种超纯水制造装置以及超纯水制造方法。
背景技术：
：在电子设备、特别是半导体的制造工序中作为洗净水大量使用的超纯水，是通过利用由前处理系统、一次纯水系统以及子系统构成的超纯水制造系统对原水(从工业用水、水道水、井水、电子设备制造工序排出的已使用的超纯水等)进行处理而制造。例如，在专利文献1中，提出了一种超纯水制造装置，其具备一次纯水系统以及对该一次纯水系统的处理水进行处理的子系统，至少在该一次纯水系统设置反渗透膜分离装置，所述超纯水制造装置的特征在于，设置于该一次纯水系统的反渗透膜分离装置是高压型反渗透膜分离装置，并且以单级方式设置。在专利文献2中，提出了一种超纯水制造装置，其具有前处理系统、对通过该前处理系统处理的前处理水进行处理而制成一次纯水的一次纯水系统、以及对一次纯水进行处理的子系统，所述超纯水制造装置的特征在于，该一次纯水系统构成为以反渗透膜分离装置、脱气装置、电去离子装置、紫外线氧化装置以及非再生型离子交换装置的顺序连接。另外，在专利文献3中，提出了一种超纯水制造装置，其由一次纯水系统和二次纯水系统构成，所述超纯水制造装置的特征在于，所述一次纯水系统沿着流路设置二床三塔型离子交换装置、反渗透膜装置、以及紫外线照射装置与混床式离子交换装置的组合而成，所述紫外线照射装置具备照射包含180～190nm的波长的紫外线的低压紫外线灯，所述二次纯水系统沿着流路设置至少一组紫外线照射装置与混床式离子交换装置的组合而成，所述紫外线照射装置具备照射包含180～190nm的波长的紫外线的低压紫外线灯。进一步地，在专利文献4中，提出一种超纯水制造装置，其由前处理系统、一次纯水系统和二次纯水系统构成，所述超纯水制造装置的特征在于，在所述一次纯水系统和二次纯水系统中，沿着流路分别设置至少一组紫外线照射装置与混床式离子交换装置的组合，所述紫外线照射装置具备照射包含180～190nm的波长的紫外线的低压紫外线灯。现有技术文献专利文献1：日本特开2012-245439号；专利文献2：日本特开2003-266097号；专利文献3：日本特开2004-25184号；专利文献4：日本特开平7-75780号。技术实现要素：发明所要解决的问题然而，近年，现状是随着半导体等电子设备的高集成化、电路图案的微细化，对于用作洗净水的超纯水的水质的水质提高要求进一步变高。在超纯水制造装置或者超纯水制造系统中，决定到达使用点的水质以及水质稳定性的是一次纯水系统。以单级方式设置反渗透膜分离装置、脱气装置以及离子交换装置的各个装置是一次纯水系统的一般方式。但是，在该水质提高的要求变高的过程中，存在的问题是：通过上述一次纯水系统的一般方式不能应对水质提高的要求。因此，在近年的最先进的半导体工厂等中，如下述(a)～(c)的一次纯水系统那样，多级地设置反渗透膜分离装置和/或离子交换装置(塔)，谋求超纯水的高纯度化。(a)由多个反渗透膜(ro膜)分离装置构成的多级ro系统构成单元数为7。(b)多级组合阳离子和阴离子交换塔而成的多级离子交换系统构成单元数为10。构成单元数为8。(c)由多个电再生型离子交换装置构成的多级电再生式离子交换纯水装置(cdi)系统构成单元数为6。在上述(a)～(c)的一次纯水系统中使用的反渗透膜(ro膜)分离装置中，通常使用超低压型反渗透膜(ro膜)分离装置(标准运转压力：0.75mpa)。此处，本说明书中，单元是指能进行作为一次纯水系统中的除去的主要目的的脱盐、脱气、有机物除去中的任意或多个处理的装置，构成单元数是指系统、例如一次纯水系统中具备的单元的数量。例如，对通过前处理系统对原水(从工业用水、水道水、井水、电子设备制造工序排出的已使用的超纯水等)进行处理而得的被处理水，通过利用上述(a)～(c)的一次纯水系统进行处理，从而能使被处理水的水质(一次纯水系统的出口处的水质)成为比电阻为18mωcm以上、toc(总有机碳，totalorganiccarbon)浓度为2μg/l以下、硼(b)浓度为1ng/l以下、二氧化硅(sio2)浓度为0.1μg/l以下的高纯度的水质。然而，由于上述(a)～(c)的一次纯水系统的构成单元数(6～10)多，因此，存在占地面积(footprint)大、且设备成本(初始成本)和运营成本(运转成本)变高的问题。而且，超纯水的水质的要求水平今后日益提高，一次纯水系统的单元数有进一步增加的倾向。本发明是有鉴于上述情况而完成的，其主要目的是提供一种能够以减少占地面积且廉价的方式制造充分满足要求水质的高纯度的超纯水的超纯水制造装置以及超纯水制造方法。解决问题的技术方案本发明人等发现，通过在超纯水装置所具备的一次纯水系统中以合适的顺序设置合适的装置，从而能够减少构成单元数，廉价地制造充分满足了要求水质的高纯度的超纯水，从而完成了本发明。即，本发明提供一种超纯水制造装置，其具备由4个单元构成的一次纯水系统，该一次纯水系统顺次具备高压型反渗透膜分离装置、脱气装置、紫外线氧化装置、再生型离子交换装置。而且，本发明提供一种超纯水制造方法，利用所述一次纯水系统的处理方法包括：通水工序，使该被处理水流通高压型反渗透膜分离装置；脱气工序，对该流通的被处理水中的气体进行脱气；分解工序，通过紫外线氧化装置对该经脱气的被处理水中的有机物进行分解；以及，处理工序，通过离子交换装置对该有机物经分解的被处理水进行处理。具体而言，本发明提供一种超纯水制造装置，其具备前处理系统、一次纯水系统、以及子系统，所述一次纯水系统顺次具备高压型反渗透膜分离装置、脱气装置、紫外线氧化装置、离子交换装置。对于高压型反渗透膜分离装置而言，优选的是，在膜面有效压力为2.0mpa、25℃的条件下具有0.6～1.3m3/m2/天的纯水透过通量的反渗透膜装置。离子交换装置优选为以下a)～d)中的任一种再生型离子交换装置。a)串联地连接填充有强酸性阳离子交换树脂的阳离子交换塔、填充有强碱性阴离子交换树脂的阴离子交换塔而成的二床二塔式再生型离子交换装置。b)以使强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂成为各自不同的层的方式在一个塔内填充该强酸性阳离子交换树脂和该强碱性阴离子交换树脂而成的二床一塔式再生型离子交换装置。c)将强酸性阳离子交换树脂与强碱性阴离子交换树脂均匀地混合并填充于一个塔内而成的混床型再生式离子交换装置。d)串联地连接一级或多级电再生式去离子装置而成的再生型离子交换装置。另外，本发明提供一种超纯水制造方法，其按照一次纯水系统以及子系统的顺序，对通过前处理系统处理原水而得的被处理水进行处理，利用一次纯水系统的处理方法包括：通水工序，使被处理水流通高压型反渗透膜分离装置；脱气装置，对流通的被处理水中的气体进行脱气；分解工序，通过紫外线氧化装置对经脱气的被处理水中的有机物进行分解；以及，处理工序，通过离子交换装置对有机物经分解的被处理水进行处理。发明效果根据本发明，提供一种能够以减少占地面积且廉价的方式制造充分满足了要求水质的高纯度的超纯水的超纯水制造装置以及超纯水制造方法。附图说明图1是表示通过一次纯水系统处理的实施例1和比较例3～4的被处理水的toc值的随时间变化的图。具体实施方式以下，对用于实施本发明的方式进行说明。需要说明的而是，以下说明的实施方式是表示本发明的代表性实施方式的一个实例，不能由此限定解释本发明的范围。1.超纯水制造装置本发明的实施方式的超纯水制造装置具备前处理系统、一次纯水系统以及子系统，一次纯水系统顺次具备高压型反渗透膜分离装置、脱气装置、紫外线氧化装置、离子交换装置。根据本实施方式的超纯水制造装置，能够以减少占地面积的方式制造充分满足了要求水质的高纯度的超纯水，进一步地，能够抑制设备成本(初始成本)和运营成本(运转成本)，廉价地进行制造。＜一次纯水系统＞本发明的实施方式的超纯水制造装置所具备的一次纯水系统是顺次具备高压型反渗透膜分离装置、脱气装置、紫外线氧化装置以及离子交换装置的仅由4个单元构成的系统。一次纯水系统对通过前处理系统处理原水(从工业用水、水道水、井水、电子设备制造工序排出的已使用的超纯水等)而得的被处理水中的离子、有机成分进行除去。而且，尽管一次纯水系统是仅4个单元的构成，但通过本发明的实施方式的超纯水制造装置制造的超纯水的水质，相对于通过具备例如像上述(a)～(c)的一次纯水系统那样多级地设置有反渗透膜分离装置和/或离子交换装置(塔)的一次纯水系统的超纯水制造装置制造的超纯水的水质而言，表现出同等以上的水质。因此，通过本发明的实施方式的超纯水制造装置制造的超纯水是充分满足了要求水质的高纯度的超纯水。通过本发明的实施方式的超纯水制造装置制造的超纯水是否充分满足要求水质能够通过如下方法判断：对于通过前处理系统处理原水(从工业用水、水道水、井水、电子设备制造工序排出的已使用的超纯水等)而得的被处理水，通过本发明的实施方式的超纯水制造装置所具备的一次纯水系统进行处理，根据被处理水的水质(一次纯水系统的出口处的水质)是否显示比电阻值为18mωcm以上、toc(totalorganiccarbon)浓度为2μg/l以下、硼(b)浓度为1ng/l以下、二氧化硅(sio2)浓度为0.1μg/l以下来进行判断。因此，如果通过本发明的实施方式的超纯水制造装置所具备的一次纯水系统处理的被处理水的水质显示出如上所述的值，则最终通过后述子系统处理的超纯水成为充分满足了要求水质的高纯度的超纯水。本发明的实施方式中的高压型反渗透膜分离装置除去盐类，并且除去有机物等。高压型反渗透膜分离装置是以往用于海水淡水化的反渗透膜的分离装置，与以往的超纯水制造装置所具备的一次纯水系统中所使用的低压型或者超低压型反渗透膜相比，膜表面的表皮层变得紧密。因此，高压型反渗透膜与低压型或者超低压型反渗透膜相比，虽然每单位操作压力的膜透过水量低，但是硼、二氧化硅以及不带电有机物等弱电解质成分、不带电成分的除去率高。高压型反渗透膜分离装置可以如上所述地每单位操作压力的膜渗透水量低，在膜面有效压力为2.0mpa、25℃的条件下具有0.6～1.3m3/m2/天的纯水透过通量，具有99.5％以上的nacl除去率，但是，如果达成本发明的目的，起到效果，则对通量以及nacl除去率的值没有限定。此处，膜面有效压力是从平均操作压力中减去渗透压差与二次侧压力而得的对膜起作用的有效压力，nacl除去率是在25℃、膜面有效压力为2.7mpa的条件下对nacl浓度为32000mg/l的nacl水溶液的除去率。对于高压型反渗透膜的形状而言，如果达成本发明的目的，起到效果，则可以是任意的形状，例如，可举出螺旋型形状、中空纤维型形状、平膜型形状等。在本发明的实施方式中，具备高压型反渗透膜分离装置的理由如下。即，高压型反渗透膜分离装置由于进行脱盐或者有机物除去的聚酰胺层的交联度高，因此，如下述表1所示，脱盐率、有机物除去率远远高于以往在该
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中使用的超低压型或者低压型反渗透膜(ro膜)。因此，通过使用本膜(高压型反渗透膜)，不仅能大幅地减轻后级装置的负荷，而且，通过本膜(高压型反渗透膜)的一级处理，能够得到与现有的ro膜(超低压型或者低压型反渗透膜)的多级处理、特别是二级处理同等的处理水质。[表1]表1高压型反渗透膜(ro膜)以及超级低压型反渗透膜(ro膜)的各项目中的除去率项目高压型ro膜超低压ro膜脱盐率99.8％以上99.5％以上ipa(异丙醇)98％92％b90％65％urea(尿素)85％40％f-99％92％no3-99％95％*)反渗透膜(ro膜)供水ph7本发明的实施方式中的脱气装置进行ic(无机碳)、溶解氧的除去。在高压型反渗透膜分离装置处理后具备脱气装置(脱气体装置)的理由如下。即，在高压型反渗透膜分离装置的前级放入脱气装置的设备的情况下，可能导致因存在于原水中的浑浊物质或al、sio2等而使脱气装置所具备的脱气膜或填充材料(真空脱气等)污染、脱气效率下降。由于上述浑浊物质或者al、sio2等能够通过高压型反渗透膜除去，因此，在通过高压型反渗透膜分离装置进行处理后，使被处理水流通脱气装置，从而防止脱气效率的降低。另外，将脱气装置设置于离子交换装置以及紫外线氧化装置的前级的理由是，能通过脱气装置除去的ic(无机碳)成分对于紫外线氧化装置而言为自由基捕捉剂(radicalscavenger)，另一方面，对于离子交换装置而言则成为阴离子负荷。而且，同样地，能通过脱气装置除去的溶解氧过剩地存在时，溶解氧与上述ic(无机碳)成分相同，对于紫外线氧化装置成为自由基捕捉剂，另一方面，对于离子交换装置，溶解氧成为引起树脂氧化劣化的主要因素物质。因此，有必要在紫外线氧化装置以及离子交换装置的前级设置(具备)脱气装置。对于脱气装置而言，如果达成本发明的目的，起到本发明的效果，则可以是任意的脱气装置，例如，可举出脱碳酸塔、膜脱气装置、真空脱气塔、氮脱气装置、催化剂树脂脱氧装置(触媒樹脂脱酸素装置)等。在脱气装置的后级以及离子交换装置(塔)的前级设置紫外线氧化装置的理由如下。即，在紫外线氧化装置中，通过oh自由基的氧化能力将水(被处理水)中的有机物分解成co2和有机酸。在紫外线氧化装置中生成的co2或有机酸能够通过后级的离子交换装置(塔)除去。本发明的实施方式中的紫外线氧化装置如果放出185nm波长光，并达成本发明的目的、起到本发明的效果，则没有特别的限定。在本发明的实施方式中，从有机物分解效率的观点出发，优选使用灯和外管都由杂质极少的合成石英构成的紫外线氧化装置。本发明的实施方式中的离子交换装置除去盐类，并进行带电有机物的除去。离子交换装置只要达成本发明的目的，起到本发明的效果，则没有特别的限定，作为本发明的实施方式中的离子交换装置，可以是再生型离子交换装置(塔)或者非再生型离子交换装置(塔)。作为再生型离子交换装置(塔)，例如，可举例a)串联地连接填充有强酸性阳离子交换树脂的阳离子交换塔以及填充有强碱性阴离子交换树脂的阴离子交换塔而成的二床二塔式再生型离子交换装置；b)以使强酸性阳离子交换树脂与强碱性阴离子交换树脂成为各自不同的层的方式在一个塔内填充强酸性阳离子交换树脂和该强碱性阴离子交换树脂而成的二床一塔式再生型离子交换装置；c)将强酸性阳离子交换树脂与强碱性阴离子交换树脂均匀地混合并填充于一个塔内而成的混床型再生式离子交换装置；d)串联地连接一级或多级电再生式去离子装置而成的再生型离子交换装置等。＜前处理系统＞本发明的实施方式的超纯水制造装置所具备的前处理系统具备凝集/过滤、凝集/加压上浮(沉淀)/过滤、膜分离系统(装置)，但不限于这些装置，只要是通常用于除去悬浮物质、胶体物质的装置，就能够使用。前处理系统除去原水(从工业用水、水道水、井水、电子设备制造工序排出的已使用的超纯水等)中的悬浮物质、胶体物质。＜子系统＞本发明的实施方式的超纯水制造装置所具备的子系统具有低压紫外线氧化装置、离子交换装置以及超滤装置，但不限于这些装置。在子系统中，进一步提高超纯水的纯度。低压紫外线氧化装置通过oh自由基进行有机物的分解除去，所述oh自由基是通过由低压紫外线灯照射的185nm波长光被水吸收而产生的。子系统内具备的离子交换装置将通过低压紫外线氧化装置生成的有机酸或者从配管等产生的微量离子除去。子系统的末端所具备的超滤装置将从配管或者离子交换装置排出的微粒除去。2.超纯水制造方法本发明的实施方式的超纯水制造方法按照一次纯水系统及子系统的顺序，对通过前处理系统处理原水而得的被处理水进行处理，利用一次纯水系统的处理方法包括：通水工序，使被处理水流通高压型反渗透膜分离装置；脱气工序，对流通的被处理水中的气体进行脱气；分解工序，通过紫外线氧化装置对经脱气的被处理水中的有机物进行分解；以及，处理工序，通过离子交换装置对有机物经分解的被处理水进行处理。根据本实施方式的超纯水制造方法，能够以减少占地面积的方式制造充分满足了要求水质的高纯度的超纯水。进一步地，能够抑制设备成本(初始成本)以及运营成本(运转成本)，廉价地进行制造。本发明的实施方式也可以采用如下所述的构成。[1]一种超纯水制造装置，具备前处理系统、一次纯水系统以及子系统，所述一次纯水系统顺次具备高压型反渗透膜分离装置、脱气装置、紫外线氧化装置以及离子交换装置。[2]如上述[1]所述的超纯水的制造装置，其中，所述高压型反渗透膜分离装置在膜面有效压力为2.0mpa、25℃的条件下具有0.6～1.3m3/m2/天的纯水透过通量。[3]如上述[1]或[2]所述的超纯水制造装置，其中，所述离子交换装置具有以下a)～d)中任一种再生型离子交换装置。a)串联地连接填充有强酸性阳离子交换树脂的阳离子交换塔和填充有强碱性阴离子交换树脂的阴离子交换塔而成的二床二塔式再生型离子交换装置。b)以使强酸性阳离子交换树脂与强碱性阴离子交换树脂成为各自不同的层的方式在一个塔内填充强酸性阳离子交换树脂和该强碱性阴离子交换树脂而成的二床一塔式再生型离子交换装置。c)将强酸性阳离子交换树脂与强碱性阴离子交换树脂均匀地混合并填充于一个塔内而成的混床型再生式离子交换装置。d)串联地连接一级或多级电再生式去离子装置而成的再生型离子交换装置等。[4]一种超纯水制造方法，其按照一次纯水系统及子系统的顺序，对通过前处理系统处理原水而得的被处理水进行处理，利用所述一次纯水系统的处理方法包括：通水工序，使该处理水流通高压型反渗透膜分离装置；脱气工序，对所述流通的被处理水中的气体进行脱气；分解工序，通过紫外线氧化装置对所述经脱气的被处理水中的有机物进行分解；以及，处理工序，通过离子交换装置对所述有机物经分解的被处理水进行处理。实施例举出以下的实施例和比较例，对本发明的实施方式的超纯水制造装置以及超纯水制造方法防垢方法的效果进行说明。需要注意的是，本发明的范围不受实施例的限定。(实施例1)在ph6的条件下，使电导率为30ms/m且含有2mg/l的总有机碳、10mg/l的二氧化硅以及30μg/l的硼的工业用水、凝集过滤水流通高压型反渗透膜(swc4max，在膜面有效压力为2.0mpa、温度25℃的条件下，纯水透过通量为0.78m3/m2/天；在有效压力为2.0mpa、温度25℃、nacl浓度为32000mg/l的条件下，nacl除去率为99.8％，日东电工公司制造)(回收率85％)后，流通脱气装置(脱气膜，x-50博力通(ポリポア)公司制造)、紫外线氧化装置(jpw，日本光科学(日本フォトサイエンス)公司制造)，接下来流通在一塔内将阳离子交换树脂层和阴离子交换树脂层分离的dbp(双床式抛光机，double-bedpolisher，栗田工业制造)。(比较例1)除了使上述实施例1中使用的原水流通超低压型反渗透膜(ro膜)(es-20，在有效压力为2.0mpa、温度25℃的条件下，纯水透过通量为1m3/m2/天；在有效压力为0.75mpa、温度25℃、nacl浓度为500mg/l的条件下，nacl除去率为99.7％，日东电工制造)的二级串联装置(第一级回收率为85％、第二级回收率为90％)以外，在与实施例1相同的处理条件下进行通水。(比较例2)将上述实施例1中使用的原水以no.1阳离子塔(树脂商标ex-cg，栗田工业制造)、脱气装置(脱气膜，x-50，博力通(ポリポア)公司制造)、no.1阴离子塔(树脂商标ex-ag，栗田工业制造)、超低压型反渗透膜(ro膜)(es-20，日东电工制造)(回收率90％)、紫外线氧化装置(jpw，日本光科学(日本フォトサイエンス)公司制造)、混床式离子交换装置(mb)(树脂商标ex-mg，栗田工业制造)、非再生型离子交换装置(树脂商标ex-mg，栗田工业制造)的顺序进行通水。将脱气装置和紫外线氧化装置的台数设置为与实施例1相同的台数。(比较例3)除了对上述实施例1中使用的原水以高压型反渗透膜装置(swc4max、日东电工制造)(回收率85％)、紫外线氧化装置(jpw，日本光科学(日本フォトサイエンス)公司制造)、脱气装置(脱气膜，x-50博力通(ポリポア)公司制造)、在一塔内将阳离子交换树脂层及阴离子交换树脂层分离的dbp(double-bedpolisher，栗田工业制造)的顺序进行处理以外，在与实施例1相同的条件下进行通水。(比较例4)除了将上述实施例1中使用的原水以脱气装置(脱气膜，x-50博力通(ポリポア)公司制造)、高压型反渗透膜装置(swc4max，日东电工制造)(回收率85％)、紫外线氧化装置(jpw，日本光科学(日本フォトサイエンス)公司制造)、在一塔内将阳离子交换树脂层及阴离子交换树脂层分离的dbp(double-bedpolisher，栗田工业株式会社制造)的顺序进行处理以外，在与实施例1相同的条件下进行通水。将通过一次纯水系统处理的实施例1和比较例1～2的被处理水的水质结果表示于下述表2。[表2]表2(通过一次纯水系统处理的被处理水的水质结果)项目实施例比较例1比较例2比电阻18.2mωcm18.2mωcm18.2mωcmtoc1.5μg/l1.8μg/l2μg/lb＜1ng/l＜1ng/l＜1ng/lsio2＜0.1μg/l＜0.1μg/l＜0.1μg/l根据上述表2可知，实施例1的被处理水虽然比电阻、b(硼)、sio2(二氧化硅)的最终水质与比较例1和2的被处理水相同，但是toc(totalorganiccarbon，总有机碳)为最低值。将通过一次纯水系统处理的实施例1和比较例3～4的被处理水的toc值的随时间的变化示于图1。根据图1可知，比较例3的被处理水与实施例1的被处理水相比，toc的值表示出于高0.5μg/l左右的倾向。这表示出紫外线氧化装置中的toc分解效率因脱气装置的设置顺序(位置)而异。而且，根据图1可知，虽然比较例4的被处理水在通水开始时得到与实施例1的被处理水相同的水质，但是随着天数的增加，观察到水质恶化的倾向。认为这是因为脱气装置被来自原水的物质污染，脱气效率降低，紫外线氧化分解效率随之下降。当前第1页12