水质管理系统和水质管理系统的运转方法与流程

本发明涉及对从再生式离子交换装置中排出的处理水的水质进行管理的水质管理系统和该系统的运转方法，特别是对从制造电子产品等的过程中使用的超纯水制造装置的一次纯水系统中使用的再生式离子交换装置中排出的处理水的水质进行管理的水质管理系统和该系统的运转方法。

背景技术：

超纯水制造装置一般由前处理系统、一次纯水系统、二次纯水系统(子系统)构成。前处理系统具有凝集、加压浮选(沉淀)、过滤(膜过滤)装置等，进行原水中的悬浮物质、胶体物质的去除。在基于前处理系统的处理过程中，也能够去除高分子系有机物、疏水性有机物等。一次纯水系统基本上具备反渗透(ro)膜分离装置以及再生型离子交换装置(混床式或4床5塔式等)。在ro膜分离装置中，去除盐类，并且去除离子性、胶体性的toc。在再生型离子交换装置中，去除盐类，并且去除被离子交换树脂吸附或离子交换的toc成分。

子系统基本上具备低压紫外线(uv)氧化装置、非再生型混床式离子交换装置以及超滤(uf)膜分离装置，通过进一步提高一次纯水的纯度来制造超纯水。在低压uv氧化装置中，利用由低压紫外线灯发射的185nm的紫外线将toc分解成有机酸并进一步最终分解成co2。通过分解生成的有机物以及co2在后段的非再生型混床式离子交换装置中被去除。在uf膜分离装置中，去除微粒，并且也去除从离子交换树脂流出的粒子。

通常，在上述那样的超纯水制造装置中，在一次纯水系统中使用的再生式离子交换装置根据所要求的处理水的水质而由一个塔或包含脱气装置的复数个塔构成，在前段具有反渗透(ro)膜装置。进一步地，在该再生式离子交换装置的后段设有具备非再生式离子交换装置的子系统。

技术实现要素：

发明要解决的课题

以往，在上述那样的再生式离子交换装置中，一边反复进行取水和再生一边以电化学方式去除水中的离子类。需要说明的是，再生是指在离子交换装置的离子交换功能下降的情况下，使离子交换装置中填充的阴离子交换树脂、阳离子交换树脂等离子交换树脂与盐酸(hcl)或氢氧化钠(naoh)等再生试剂接触以使其再生。由于在主要去除被处理水中的离子类的离子交换装置中已经被处理的处理水的离子浓度取决于供给的被处理水的离子浓度和处理水量(空间速度和线速度)，所以通常在上述那样的再生式离子交换装置中对处理水的电阻率(或电导率)设定阈值，在超过该阈值的时刻利用再生试剂进行离子交换树脂的再生。但是，再生后的离子交换树脂中残留的再生试剂会使去除离子后的取水时的处理水中存在钠离子(na⁺)或氯化物离子(cl^-)。

最近已经明确，在子系统中使用的非再生式离子交换装置中，处理水中的钠离子(na⁺)浓度、氯化物离子(cl^-)浓度的短期变动变得显著，并且在将该非再生式离子交换装置的处理水半导体产品的洗涤的情况下，有可能会导致被制造的半导体产品的成品率的下降。

因此，针对从上述那样的再生式离子交换装置排出的处理水中的钠离子(na⁺)浓度、氯化物离子(cl^-)浓度的变动原因，本发明人进行了研究，其结果是，明确了在一次纯水系统中使用的再生式离子交换装置的处理水的钠离子(na⁺)浓度、氯化物离子(cl^-)浓度影响在后段的子系统中使用的非再生式离子交换装置的处理水的水质。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的是提供一种水质管理系统以及水质管理系统的运转方法，其能够使从超纯水制造装置的一次纯水系统中使用的再生式离子交换装置排出的处理水中的钠离子(na⁺)、氯化物离子(cl^-)的浓度稳定地下降，在此基础上，还能够抑制从在后段的子系统中使用的非再生式离子交换装置中排出的处理水中的钠离子(na⁺)浓度、氯化物离子(cl^-)浓度的短期变动。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，第一，本发明提供一种水质管理系统，其中，其具备：再生式离子交换装置、具有离子浓度计的水质测定装置、使从所述再生式离子交换装置排出的处理水流通的第一排出管、和从所述第一排出管分支出的将所述处理水供给至所述水质测定装置的第二排出管(发明1)。

基于上述发明(发明1)，因为通过水质测定装置不仅能测定从再生式离子交换装置排出的处理水的电阻率而且也能测定离子浓度，所以基于该测定值来管理离子交换树脂的再生是否合适从而能够使处理水中的离子浓度稳定地下降，在此基础上，还能够抑制从在后段的子系统中使用的非再生式离子交换装置中排出的处理水中的离子浓度的短期变动。而且，水质测定装置不是设在第一排出管上，而是例如连接于介由自动阀从第一排出管分支出的第二排出管，从而能够通过自动阀的切换操作，以视需要而定的时机，简便地测定处理水的水质。

在上述发明(发明1)中，优选在所述再生式离子交换装置具有复数个再生式离子交换塔的情况下，将从所述再生式离子交换装置的最后段的再生式离子交换塔流出的流出水作为所述处理水(发明2)。

在再生式离子交换装置具有复数个再生式离子交换塔的情况下，为了使流入后段的子系统的被处理水中的离子浓度下降，只要使最后段的再生式离子交换塔的处理水中的离子浓度下降即可。基于该发明(发明2)，以最后段的再生式离子交换塔的流出水作为处理水，测定离子浓度(以及电阻率)，基于该测定值来管理离子交换树脂的再生是否合适，从而能够使处理水中的离子浓度稳定地下降，在此基础上，还能够抑制从在后段的子系统中使用的非再生式离子交换装置排出的处理水中的离子浓度的短期变动。

在上述发明(发明1、2)中，优选具备自动地切换运转模式的自动切换控制机构，所述运转模式包括用于对所述处理水进行取水的取水模式和用于对所述再生式离子交换装置进行再生的再生模式，所述自动切换控制机构根据所述水质测定装置的测定值来进行所述运转模式的自动切换控制(发明3)。

基于上述发明(发明3)，因为通过水质测定装置测定从再生式离子交换装置排出的处理水的离子浓度(以及电阻率)，根据该测定值，能够将再生式离子交换装置的运转模式自动切换成取水模式或再生模式，因此，能够恰当地管理再生式离子交换装置的再生，在此基础上能够控制流入后段的子系统的被处理水中的离子的浓度。

在上述发明(发明1-3)中，优选具备n个并联设置的所述再生式离子交换装置和n个以下并联设置的所述水质测定装置，并且，其构成为能够使从各个所述n个的再生式离子交换装置排出的各处理水供给至各个所述n个以下的所述水质测定装置，n是2以上的整数(发明4)。

现有的测定离子浓度的离子浓度计会因个体差异而使其测定值产生数百ng/l级别的浓度范围的偏差。因此，在并联设置复数个再生式离子交换装置的情况下，为了针对各系列测定处理水的离子浓度而设置离子浓度计时，各离子浓度计的校正和交叉核对需要时间，而产生了不能以视需要而定的时机恰当地进行处理水的水质管理的情况。基于该发明(发明4)，即使在并联设置n个(n是2以上的整数)再生式离子交换装置的情况下，因为能够通过一个水质管理系统以视需要而定的时机选择特定的再生式离子交换装置来进行水质测定，所以与在每个再生式离子交换装置上都设置离子浓度计(水质测定装置)的情况相比，容易进行处理水的水质管理，并且，能够使离子浓度得到抑制的处理水稳定地流入后段的子系统。另外，能够通过一个水质管理系统来管理复数个再生式离子交换装置的水质，因此，从无需在每个再生式离子交换装置上都设置离子浓度计(水质测定装置)方面而言，经济效果也很大。特别是在水质测定装置的个数比再生式离子交换装置的个数少的情况下，该效果显著。

第二，本发明提供一种水质管理系统的运转方法，其中，其是上述发明1至上述发明4中的任一项所述的水质管理系统的运转方法，其具备：利用所述离子浓度计测定所述处理水的离子浓度的工序，和基于所述测定的离子浓度的测定值来自动切换控制取水模式和再生模式的工序，所述取水模式用于对所述处理水进行取水，所述再生模式用于对所述再生式离子交换装置进行再生(发明5)。

基于该发明(发明5)，不仅能测定从再生式离子交换装置排出的处理水的电阻率而且能测定离子浓度，因此，能够基于上述测定值将运转模式自动地切换成取水模式或再生模式。因此，即使在再生式离子交换装置具有复数个再生式离子交换塔的情况下、复数个并联设置的情况下，都能恰当地管理处理水的水质，在此基础上，还能够抑制从在后段的子系统中使用的非再生式离子交换装置中排出的处理水中的离子浓度的短期变动。

发明的效果

根据本发明，因为通过水质测定装置不仅能测定从再生式离子交换装置排出的处理水的电阻率而且也能测定离子浓度，所以基于该测定值来管理离子交换树脂的再生是否合适，从而能够使处理水中的离子浓度稳定地下降，在此基础上，还能够抑制从在后段的子系统中使用的非再生式离子交换装置中排出的处理水中的离子浓度的短期变动。而且，由于水质测定装置不是设在第一排出管上而是连接于介由自动阀从第一排出管分支出的第二排出管，从而能够通过自动阀的切换操作以视需要而定的时机简便地测定处理水的水质。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的水质管理系统的概略系统图。在图1中，水质管理系统具备第一示例的再生式离子交换装置。

图2是表示本发明的第二实施方式的水质管理系统的概略系统图。在图2中，省略了各系列的再生式离子交换装置的表示。

图3是表示本发明的水质管理系统具备的再生式离子交换装置的第二示例的概略系统图。

图4是表示本发明的水质管理系统具备的再生式离子交换装置的第三示例的概略系统图。

图5是表示本发明的水质管理系统具备的再生式离子交换装置的第四示例的概略系统图。

图6是表示本发明的水质管理系统具备的再生式离子交换装置的第五示例的概略系统图。

图7是表示本发明的水质管理系统具备的再生式离子交换装置的第六示例的概略系统图。

具体实施方式

以下，适当参照附图来说明本发明的水质管理系统的实施方式。以下说明的实施方式是为了使本发明容易理解而不是要对本发明做任何限定。

〔第一实施方式〕

图1是表示本发明的第一实施方式的水质管理系统10的概略系统图。在图1中，水质管理系统10具备：再生式离子交换装置1、具有电阻率计21和离子浓度计22的水质测定装置2、使从再生式离子交换装置1排出的离子交换处理水w1流通的第一排出管3、和将离子交换处理水w1供给至水质测定装置2的第二排出管4，第二排出管4的构成是介由自动阀5从第一排出管3分支出来。另外，水质管理系统10具备自动地切换运转模式的自动切换控制机构(未图示)，所述运转模式包括用于对离子交换处理水w1进行取水的取水模式和用于对再生式离子交换装置1进行再生的再生模式。此外，在第一实施方式中，将水质管理系统10具备的再生式离子交换装置1作为再生式离子交换装置的第一示例。

＜再生式离子交换装置＞

在本实施方式中，构成再生式离子交换装置1的再生式离子交换塔11在圆筒状的交换塔本体111内配置了由阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的混合树脂形成的离子交换树脂层12。交换塔本体111的上部连接着供给将进行离子交换处理的前处理水w的供给管6，另一方面，下部则连接着排出离子交换处理水w1的第一排出管3，在第一排出管3上介由自动阀5连接着第二排出管4。此外，第一排出管3连接着后段的子系统(未图示)。前处理水w通过再生式离子交换装置1被去除了离子成分，作为离子交换处理水w1经第一排出管3被供给至子系统。在子系统中制造的超纯水被供给至用水点，在制造电子产品等的过程中被用于洗涤等。

在供给管6上连接着供给作为再生药液的碱的氢氧化钠(naoh)水溶液的第一药液供给管7。在第一排出管3上在自动阀5的上游侧连接着供给作为再生药液的酸的盐酸(hcl)的第二药液供给管8。在交换塔本体111的侧部连接着排出再生时的废水的再生废水排出管9。在上述第一排出管3、第二排出管4、供给管6、第一药液供给管7、第二药液供给管8以及再生废水排出管9上分别设有开关阀(未图示)。在本实施方式中，在第一药液供给管7上设有加热器(板式热交换器)71。

(阳离子交换树脂)

在再生式离子交换装置1中，作为构成离子交换树脂层12的阳离子交换树脂，能够使用作为阳离子交换基带有砜基的强酸性阳离子交换树脂、带有羧酸基的弱酸性阳离子交换树脂中的任一种，从psa的溶出少的方面考虑，一般使用凝胶型树脂。另外，由于上述阳离子交换树脂以二乙烯基苯为交联剂，链状结构被交联而形成网孔结构的树脂，因此二乙烯基苯越多则链的分支越多，结构变得致密，当二乙烯基苯较少时会得到分枝较少而网孔较大的树脂。通常的水处理中使用的树脂被称作标准交联树脂，其交联度是8％左右。针对此，将交联度为9％以上的树脂称作高交联度树脂。在本实施方式中，能够任意地使用标准交联树脂、高交联度树脂，优选使用标准交联树脂。

(阴离子交换树脂)

作为构成离子交换树脂层12的阴离子交换树脂，从psa的溶出少的方面考虑，使用凝胶型树脂。能够使用在以苯乙烯-二乙烯基苯共聚体等为母体的苯乙烯骨格上带有三甲基铵基、二甲基乙醇铵基等季铵基的强碱性阴离子交换树脂、在以苯乙烯-二乙烯基苯共聚体等为母体的苯乙烯骨格或聚丙烯酸酯骨格上作为官能团带有一级～三级氨基的弱碱性阴离子交换树脂中的任意树脂，但是优选使用强碱性阴离子交换树脂。阴离子交换树脂的交换基优选是oh型。

关于在构成离子交换树脂层12的混合树脂中的阳离子交换树脂与阴离子交换树脂的混合比例，优选阳离子交换树脂与阴离子交换树脂之比为30：70～70：30，特别优选30：70～50：50而混合更多的阴离子交换树脂。此外，构成离子交换树脂层12的离子交换树脂的物性只要是粒状即无特别限定。

(再生式离子交换塔)

再生式离子交换塔11的材质只要对离子交换树脂的再生试剂有耐性则无特别限定。

＜水质测定装置＞

在本实施方式中，水质测定装置2依次具有电阻率计21和离子浓度计22。水质测定装置2在电阻率计21与离子浓度计22之间的配管上具有第二自动阀24。在电阻率计21与第二自动阀24之间的配管上介由第一自动阀23以分支方式设有用于将利用电阻率计21测定电阻率后的废水排出到体系外的第一废水排出管26。另外，在离子浓度计22的下游侧介由第三自动阀25设有用于将从水质测定装置2排出的废水排出到体系外的第二废水排出管27。

(电阻率计)

构成水质测定装置2的电阻率计21测定离子交换处理水w1的电阻率。电阻率计21的种类没有特别的限定，例如，可以以市售的电阻率计测定离子交换处理水w1的电阻率。此外，对于电阻率计21的测定样品池的材质，只要以1l/min通入纯水的情况下，测定对象的离子浓度没有溶出20ng/l以上即没有特别限定。

(离子浓度计)

构成水质测定装置2的离子浓度计22测定离子交换处理水w1的离子浓度。离子浓度计22的种类没有特别限定，在本实施方式中是利用钠离子电极测定离子交换处理水w1的离子浓度。此外，对于离子浓度计22的测定样品池的材质，只要在以1l/min通入纯水的情况下测定对象的离子浓度没有溶出20ng/l以上即没有特别限定。

＜自动切换控制机构＞

自动切换控制机构根据水质测定装置2的测定值进行运转模式的切换控制。具体而言，在取水模式时，通过电阻率计21测定离子交换处理水w1的电阻率，在该测定值超过电阻率计21中预先设定的阈值的时刻，判断为离子交换树脂层12的离子交换能力已下降，进行向再生模式的切换。再者，在再生模式时，通过离子浓度计22测定离子交换处理水w1中所含的钠离子(na⁺)浓度，在该测定值达到离子浓度计22中预先设定的阈值以下的时刻，判断为再生良好，结束再生处理，进行向取水模式的切换。

(再生试剂)

在本实施方式中，作为用于在再生式离子交换塔11的交换塔本体111内填充的离子交换树脂的再生的试剂，使用的是氢氧化钠(naoh)以及盐酸(hcl)，但是只要不使离子交换树脂的性能显著下降而能回生的话，也不限于这些。

(前处理水)

关于前处理水w的水质，由于原水的处理方法根据制造电子产品等的过程中使用的超纯水所要求的水质而有所不同，因此无特别限制。另外，对前处理水w的原水也无特别限定。

(配管)

对于水质管理系统10中使用的第一排出管3等配管的材质，只要以1l/min通入纯水的情况下，测定对象的离子浓度没有溶出20ng/l以上即无特别限定。

(自动阀)

对于水质管理系统10中使用的自动阀的规格，只要以1l/min通入纯水的情况下，测定对象的离子浓度没有溶出20ng/l以上即没有特别限定。

[水质管理系统的运转方法]

接着，针对上述第一实施方式的水质管理系统10的运转方法进行说明。需要说明的是，以下，“取水模式”是指对从再生式离子交换装置1排出的离子交换处理水w1进行取水时的运转方式，“再生模式”是指对再生式离子交换装置1的离子交换树脂层12进行再生时的运转方式。

＜取水模式＞

在取水模式下，在打开供给管6以及第一排出管3并关闭第一药液供给管7、第二药液供给管8以及再生废水排出管9的基础上，通过自动阀5使第一排出管3能向第二排出管4通水，在该状态下，将前处理水w以向下流动方式从供给管6供给至再生式离子交换塔11。被供给的前处理水w在再生式离子交换塔11中填充的混合树脂即离子交换树脂层12中，被去除阳离子性成分以及阴离子性成分(离子交换工序)。去除了离子成分的前处理水w作为离子交换处理水w1经第一排出管3被供给至后段的子系统，同时经第二排出管4被供给至水质测定装置2。此外，此时的通水条件能够设成与基于通常的离子交换进行的处理相同的程度，相对于离子交换树脂层12的离子交换树脂的容积设为空间速度5～100h^-1、特别是设为5～50h^-1即可。

在水质测定装置2中，在打开第一自动阀23并关闭第二自动阀24的状态下，离子交换处理水w1从第二排出管4被通入电阻率计21。利用电阻率计21对通入的离子交换处理水w1进行电阻率的测定(电阻率测定工序)。测定电阻率后的离子交换处理水w1经第一废水排出管26被排出至体系外。在离子交换处理水w1的电阻率超过预先设定的阈值的时刻，自动切换控制机构判断离子交换树脂层12的离子交换能力已下降，进行向再生模式的切换。此外，从再生式离子交换装置1排出的离子交换处理水w1向水质测定装置2的流量，优选为1l/min以上，更优选为1.5l/min。

＜再生模式＞

在再生模式中，首先，以向上流动的方式将离子交换处理水w1从第一排出管3供给至再生式离子交换塔11并将其从供给管6排出，由此对构成离子交换树脂层12的混合树脂进行反洗(反洗工序)。通过该反洗工序，在阴离子交换树脂与阳离子交换树脂的略微的比重差的作用下，阴离子交换树脂分离至交换塔本体111的上侧而阳离子交换树脂则分离至交换塔本体111的下侧。

接着，在打开第一药液供给管7、第二药液供给管8以及再生废水排出管9的状态下，以向下流动方式将氢氧化钠水溶液从第一药液供给管7供给至再生式离子交换塔11并且以向上流动的方式将盐酸从第二药液供给管8供给至再生式离子交换塔11(再生处理工序)。基于此，对偏集于交换塔本体111的上侧的阴离子交换树脂进行再生，并且对偏集于交换塔本体111的下侧的阳离子交换树脂进行再生。此时，为了高效地对阴离子交换树脂进行再生，优选利用设置于第一药液供给管7的加热器71将氢氧化钠水溶液加热至30～50℃左右。再生后的氢氧化钠水溶液以及盐酸的废水从再生废水排出管9排出。

继而，在打开供给管6以及第一排出管3并关闭第一药液供给管7、第二药液供给管8以及再生废水排出管9的基础上，通过自动阀5使第一排出管3停止向第二排出管4通水，在该状态下，以向下流动方式将离子交换处理水w1从供给管6供给至再生式离子交换塔11并将其从第一排出管3排出，由此，以一次性通过方式将再生中使用过的药液(氢氧化钠水溶液以及盐酸)从再生式离子交换塔11挤出(挤出工序)。该过程中，不将从第一排出管3排出的离子交换水w1供给至后段的子系统。此外，在离子交换处理水w1的电阻率的下降或后述的钠浓度的上升较大的情况下，优选将至此的再生操作(反洗工序、再生处理工序以及挤出工序)连续进行2次以上。

将构成离子交换树脂层12的分离后的离子交换树脂混合后，通过自动阀5使第一排出管3能向第二排出管4通水，除此外在与挤出工序同样地打开/关闭配管的状态下，以向下流动方式将前处理水w从供给管6供给至再生式离子交换塔11，将离子交换处理水w1从第一排出管3排出，由此，进行离子交换树脂的循环洗涤(循环洗涤工序)。该过程中，不将从第一排出管3排出的离子交换处理水w1供给至后段的子系统。同时，在循环洗涤工序中制造的离子交换处理水w1经第二排出管4被供给至水质测定装置2。此外，从再生式离子交换装置1排出的离子交换处理水w1向水质测定装置2的流量设为1l/min以上，优选设为1.5l/min。

在水质测定装置2中，在打开第二自动阀24以及第三自动阀25并关闭第一自动阀23的状态下，离子交换处理水w1被从第二排出管4通入离子浓度计22。利用离子浓度计22的钠离子电极对通入的离子交换处理水w1进行钠离子(na⁺)浓度的测定(离子浓度测定工序)。在循环洗涤工序不充分的情况下，离子交换处理水w1中含有许多因再生处理中用过的氢氧化钠水溶液带来的钠离子(na⁺)。因此，在离子交换处理水w1的钠离子(na⁺)浓度达到预先设定的阈值以下的时刻，自动切换控制机构判断再生为良好，结束再生处理并进行向取水模式的切换。此外，测定离子浓度后的离子交换处理水w1经第二废水排出管27被排出至体系外。

在离子浓度测定工序中，在离子交换处理水w1的钠离子(na⁺)浓度超过了预先设定的阈值的情况下，继续循环洗涤工序即可。

此外，自动切换控制机构的构成也可以是，基于利用电阻率计21测得的离子交换处理水w1的电阻率的测定值和利用离子浓度计22的钠离子电极测得的离子交换处理水w1的钠离子(na⁺)浓度的测定值这两者的测定值，来判断再生是否合适。

综上，因为通过自动切换控制机构反复交替地运转取水模式和再生模式，从而能够基于利用水质测定装置2所得的测定值、特别是基于离子交换处理水w1的钠离子(na⁺)浓度，判断离子交换树脂层12的再生是否合适，并将再生被判断为良好后的离子交换处理水w1供给至后段的子系统，因此，能够将超纯水(子系统处理水)的钠离子(na⁺)浓度较低地维持在期望的值并使其稳定化。

〔第二实施方式〕

图2是表示本发明的第二实施方式的水质管理系统10’的概略系统图。图2的水质管理系统10’具备3个并联设置的再生式离子交换装置1(第一示例)和2个并联设置的水质测定装置2，其构成为能使从3个再生式离子交换装置1各自排出的各处理水被供给至2个水质测定装置2的各个中。此外，在图2中，省略了各系列的再生式离子交换装置1(1a、1b、1c)的表示。另外，在图2以及以下的说明中，对于与第一实施方式具有相同构成或相同功能的装置等使用相同符号，并省略其详细说明。

在本实施方式中，作为水质测定装置2，其两段式并联设有第一水质测定装置2a和第二水质测定装置2b；作为再生式离子交换装置1，其三段式并联设有第一再生式离子交换装置1a和第二再生式离子交换装置1b和第三再生式离子交换装置1c。第一再生式离子交换装置1a的第二排出管4分支成第一支管4a和第二支管4b。第一支管4a介由自动阀连接着第一水质测定装置2a，第二支管4b介由自动阀连接着第二水质测定装置2b。

第二再生式离子交换装置1b的第二排出管4分支成第一支管4c和第二支管4d。第一支管4c介由自动阀与第一支管4a合流，第二支管4d介由自动阀与第二支管4b合流。第三再生式离子交换装置1c的第二排出管4分支成第一支管4e和第二支管4f。第一支管4e介由自动阀在比第一支管4a和第一支管4c的合流点靠下游侧与第一支管4a合流，第二支管4f介由自动阀在比第二支管4b和第二支管4d的合流点靠下游侧与第二支管4b合流。

[水质管理系统的运转方法]

接着，针对第二实施方式的水质管理系统10’的运转方法进行说明。此外，在以下的说明中，以基于第一再生式离子交换装置1a的第一系列以及基于第二再生式离子交换装置1b的第二系列为取水模式、基于第三再生式离子交换装置1c的第三系列为再生模式的情况作为示例进行说明。

(第一系列-取水模式)

第一系列的状态是，在离子交换工序后从第一再生式离子交换装置1a排出的离子交换处理水w1经第一排出管3被供给至后段的子系统并同时经第二排出管4以及第一支管4a被通入第一水质测定装置2a。再者，在第一水质测定装置2a中，利用电阻率计21测定离子交换处理水w1的电阻率(电阻率测定工序)。测定电阻率后的离子交换处理水w1经第一废水排出管26被排出至体系外。在测定的电阻率超过了预先设定的阈值的时刻，利用自动切换控制机构进行向再生模式的切换。

(第二系列-再生模式)

第二系列的状态是，从第一药液供给管7给反洗工序后的第二再生式离子交换装置1b的再生式离子交换塔11供给氢氧化钠水溶液，并从第二药液供给管8供给盐酸(再生处理工序)。此外，在第二再生式离子交换装置1b中的再生后的氢氧化钠水溶液以及盐酸的废水从再生废水排出管9被排出。

(第三系列-再生模式)

第三系列的状态是，循环工序后从第三再生式离子交换装置1c排出的离子交换处理水w1经第一排出管3被排出并同时经第二排出管4以及第二支管4f被通入第二水质测定装置2b。再者，在第二水质测定装置2b中，利用离子浓度计22测定离子交换处理水w1的离子浓度(离子浓度测定工序)。此时，由于第一水质测定装置2a正被用于测定第一再生式离子交换装置1a的离子交换处理水w1的电阻率，所以从第三再生式离子交换装置1c排出的离子交换处理水w1被自动阀自动控制成未通入第一支管4e而通入第二支管4f，因此能够选择未使用的第二水质测定装置2b来进行离子交换处理水w1的钠离子(na⁺)浓度的测定。

综上，即使在并联设置3个再生式离子交换装置1的情况下，也能够通过一个水质管理系统10’以视需要而定的时机选择特定的再生式离子交换装置1来进行水质的测定，因此与在每个再生式离子交换装置1(1a、1b、1c)上都设置水质测定装置2的情况相比，处理水的水质的管理更简便，并且能够使离子浓度得到抑制的处理水稳定地流入后段的子系统。

[再生式离子交换装置的其它的示例]

接着，针对图3～图7所示的第二示例～第六示例的再生式离子交换装置1分别进行说明。在以下的示例中，在再生式离子交换装置1具备复数个再生式离子交换塔11的情况下，只要基于第一实施方式或第二实施方式对从再生式离子交换装置1的最后段的再生式离子交换塔11排出的离子交换处理水w1进行水质(电阻率、钠离子(na⁺)浓度)测定即可。也就是说，只要具有将再生式离子交换装置1的最后段的再生式离子交换塔11的第二排出管4连接到水质测定装置2上的构成即可。此时，优选以靠近自动阀5的方式设置水质测定装置2。此外，在图3～图7以及以下的说明中，对具有相同构成或相同功能的装置等使用相同符号并省略其详细说明。

(基于第二示例的再生式离子交换装置)

图3所示的再生式离子交换装置1是由单个的再生式离子交换塔11构成的样式。在本实施方式中，再生式离子交换塔11是以向上流动的方式进行通水的方式，是在圆筒状的交换塔本体111内从上侧开始阴离子交换树脂层12a和阳离子交换树脂层12b各自分开而形成的双层式离子交换塔。交换塔本体111的下部连接着进行离子交换处理的前处理水w的供给管6，另一方面，上部则连接着离子交换处理水w1的第一排出管3，在第一排出管3上介由自动阀5连接着分支出的第二排出管4。再者，在第一排出管3上在自动阀5的上游侧连接着用于供给作为再生药液的碱的naoh溶液的第一药液供给管7，在交换塔本体111的侧部连接着用于排出naoh再生废水的第一再生废水排出管91。另一方面，交换塔本体111的侧部与用于供给作为再生药液的酸的盐酸(hcl)的第二药液供给管8连通，供给管6连接着用于排出盐酸再生废水的第二再生废水排出管92。在上述第一排出管3、第二排出管4、供给管6、第一药液供给管7、第二药液供给管8、第一再生废水排出管91以及第二再生废水排出管92上分别设有开关阀(未图示)。此外，在图3中，71是设于第一药液供给管7上的加热器(板式热交换器)，13a是遮蔽板，其具有许多比构成阴离子交换树脂层12a的阴离子交换树脂小的孔。

(基于第三示例的再生式离子交换装置)

图4所示的再生式离子交换装置1是由单个的再生式离子交换塔11构成的样式。在本实施方式中，再生式离子交换塔11是以向上流动的方式进行通水的方式，是在圆筒状的交换塔本体111内从上侧开始阳离子交换树脂层12b和阴离子交换树脂层12a分别分开而形成的双层式离子交换塔。交换塔本体111的下部连接着进行离子交换处理的前处理水w的供给管6，另一方面，上部则连接着离子交换处理水w1的第一排出管3，在第一排出管3上介由自动阀5连接着第二排出管4。再者，第一排出管3在自动阀5的上游侧与用于供给作为再生药液的酸的盐酸(hcl)的第二药液供给管8连通，交换塔本体111的侧部连接着用于排出盐酸再生废水的第二再生废水排出管92。另外，交换塔本体111的侧部连接着用于供给作为再生药液的碱的naoh溶液的第一药液供给管7，在供给管6上连接着用于排出naoh再生废水的第一再生废水排出管91。在上述第一排出管3、第二排出管4、供给管6、第一药液供给管7、第二药液供给管8、第一再生废水排出管91以及第二再生废水排出管92上分别设有开关阀(未图示)。需要说明的是，在图4中，71是设于第一药液供给管7上的加热器(板式热交换器)，13b是遮蔽板，其具有许多比构成阳离子交换树脂层12b的阳离子交换树脂小的孔。

(基于第四示例的再生式离子交换装置)

图5所示的再生式离子交换装置1是所谓的2床3塔式离子交换装置，是由双层型再生式阳离子交换树脂塔(h塔)11b、脱气装置20和双层型再生式阴离子交换树脂塔(oh塔)11a构成的样式。h塔11b的下侧连接着进行离子交换处理的前处理水w的供给管6，另一方面，oh塔11a的上侧连接着离子交换处理水w1的第一排出管3，在第一排出管3上介由自动阀5连接着第二排出管4。再者，在h塔11b的上侧连接着用于供给作为再生药液的酸的盐酸(hcl)的第二药液供给管8，并且h塔11b的下侧的前处理水w的供给管6上连接着用于排出盐酸再生废水的第二再生废水排出管92。进一步，在oh塔11a的上侧(排出侧)的第一排出管3上在自动阀5的上游侧连接着用于供给作为再生药液的碱的naoh溶液的第一药液供给管7，在oh塔11a的下侧(供给侧)连接着用于排出naoh再生废水的第一再生废水排出管91。需要说明的是，在图5中，71是设于第一药液供给管7上的加热器(板式热交换器)，30是用于将在脱气装置20中处理过的处理水供给至oh塔11a的泵。对脱气装置20的规格以及在脱气装置20的后段设置的泵30没有特别限制。以下的第五示例以及第六示例也相同。

在该2床3塔式离子交换装置中，h塔11b中填充的离子交换树脂层12是弱阳离子交换树脂层12b和强阳离子交换树脂层12b’形成的双层结构，oh塔11a中填充的离子交换树脂层12是弱阴离子交换树脂层12a和强阴离子交换树脂层12a’形成的双层结构。需要说明的是，在弱阳离子交换树脂层12b与强阳离子交换树脂层12b’之间、弱阴离子交换树脂层12a与强阴离子交换树脂层12a’之间，分别设有遮蔽板(图中未示出)，其具有许多比阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂小的孔。

(基于第五示例的再生式离子交换装置)

图6所示的再生式离子交换装置1是所谓的3床4塔式离子交换装置，是由双层型的第一再生式阳离子交换树脂塔(h1塔)11b、脱气装置20、双层型的再生式阴离子交换树脂塔(oh塔)11a和单层型的第二再生式阳离子交换树脂塔(h2塔)11b’构成的样式。在h1塔11b的下侧连接着进行离子交换处理的前处理水w的供给管6，另一方面，在h2塔11b’的下侧连接着离子交换处理水w1的第一排出管3，在第一排出管3上介由自动阀5连接着第二排出管4。再者，在h2塔11b’的上侧连接着用于供给作为再生药液的酸的盐酸(hcl)的第二药液供给管8，第一排出管3在自动阀5的上游侧连接着用于排出盐酸再生废水的第二再生废水排出管92。第二再生废水排出管92与h1塔11b的上侧(排出侧)连接，h1塔11b的下侧(供给侧)的供给管6上连接着盐酸再生废水的废弃管94。进一步，oh塔11a的上侧(排出侧)连接着用于供给作为碱的naoh溶液的第一药液供给管7，在oh塔11a的下侧(供给侧)连接着用于排出naoh再生废水的第一再生废水排出管91。此外，71是设于第一药液供给管7上的加热器(板式热交换器)，30是用于将在脱气装置20中处理过的处理水供给至oh塔11a的泵。

在该3床4塔式离子交换装置中，h1塔11b中填充的离子交换树脂层12是弱阳离子交换树脂层12b和强阳离子交换树脂层12b’形成的双层结构，oh塔11a中填充的离子交换树脂层12是弱阴离子交换树脂层12a和强阴离子交换树脂层12a’形成的双层结构。此外，在弱阳离子交换树脂层12b与强阳离子交换树脂层12b’之间、弱阴离子交换树脂层12a与强阴离子交换树脂层12a’之间，分别设有遮蔽板(图中未示出)，其具有许多比阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂小的孔。

(基于第六示例的再生式离子交换装置)

图7所示的再生式离子交换装置1是所谓的4床5塔式离子交换装置，其具有的构成，基本上在所述第五示例的3床4塔式离子交换装置1的再生式阳离子交换树脂塔(h2塔)11b’的后段进一步设有单层型的第二再生式阴离子交换树脂塔(oh2塔)11a’。在该oh2塔11a’的下侧连接着离子交换处理水w1的第一排出管3，在第一排出管3上介由自动阀5连接着第二排出管4。再者，在oh2塔11a’的上侧连接着用于供给作为碱的naoh溶液的第一药液供给管7，在下侧的第一排出管3上在自动阀5的下游侧连接着用于排出naoh再生废水的第一再生废水排出管91。第一再生废水排出管91作为naoh溶液供给管连接于第一再生式阴离子交换树脂塔(oh1塔)11a的上侧(排出侧)，oh1塔11a的下侧(供给侧)连接着naoh再生废水的废弃管93。

以上，参照附图对本发明做了说明，但是本发明不限于上述实施方式而能有各种变形实施方式。例如，复数个并联设置的再生式离子交换装置1的个数与并联设置的水质测定装置2的数量之比，只要是水质测定装置2的个数与再生式离子交换装置1的个数相同或比其小即可，并不限于3比2。另外，在再生式离子交换装置1的前段能够设置反渗透膜分离装置等公知的水处理用单元。进一步，在上述实施方式中，在利用电阻率计21测得的离子交换处理水w1的电阻率超过了预先设定的阈值的时刻进行向再生模式的切换，但是也可以以在制造了规定体积的离子交换处理水w1的时刻进行向再生模式的切换的方式来运转，或者也可以利用电阻率计之外测定向再生模式切换的时机。

实施例

以下，基于实施例进一步详细说明本发明，但本发明不受以下实施例的限定。

[实施例]

将图1所示的第一示例的再生式离子交换装置1设成两段并联式，通过图2所示的水质管理系统10’，按照再生模式和取水模式顺序进行了4次切换运转。通常，第一系列(第一再生式离子交换装置1a)处于取水模式、第二系列(第二再生式离子交换装置1b)处于再生模式以及待机状态。

在第一水质测定装置1a、第二水质测定装置1b中，作为电阻率计21都使用mx-3(日本栗田工业社制)，作为采用了钠离子电极的离子浓度计22使用了在线全自动钠离子分析仪(swanamisoditrace，t&c科技公司(ティー·アンド·テクニカル社)制)。

作为填充于离子交换塔11的离子交换树脂，阳离子交换树脂使用了多孔型pk228l(三菱化学社制)，阴离子交换树脂使用了多孔型pa312l(三菱化学社制)。

(第一系列)

首先，针对阳离子交换树脂和阴离子交换树脂以容量比1：2混合填充而成的离子交换树脂，将以空间速度(sv)为40h^-1进行取水的第一再生式离子交换装置1a的再生前的离子交换处理水w1通入第一水质测定装置2a，测定了离子交换处理水w1中的电阻率以及钠离子(na⁺)浓度。

接着，将第一再生式离子交换装置1a的运转模式从取水模式切换至再生模式，进行再生式离子交换塔11中填充的离子交换树脂层12的再生作业。再生作业的详细工序如下。

最初，在停止向第一水质测定装置2a通水的状态下，使用离子交换处理水w1对再生式离子交换塔11中填充的离子交换树脂层12进行反洗，分离了阳离子交换树脂和阴离子交换树脂(反洗工序)。

接着，在停止了向第一水质测定装置2a通水的状态下，以调节至5％的工业用盐酸(hcl)水溶液作为再生药液对分离的阳离子交换树脂进行再生，同时，以通过加热器71加热至40℃的用水调节至4％的工业用氢氧化钠(naoh)水溶液作为再生药液对分离的阴离子交换树脂进行再生(再生处理工序)。

接着，在停止向第一水质测定装置2a通水的状态下，以向下流动方式将离子交换处理水w1供给至用再生药液进行过再生的各个阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，将再生式离子交换塔11内和离子交换树脂层12中的再生药液以一次性通过方式挤出(挤出工序)。

然后，在停止向第一水质测定装置2a通水的状态下，以向下流动方式将前处理水w供给至再生式离子交换塔1a，从而使已挤出再生药液后的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂混合，用前处理水w对混合后的离子交换树脂进行了循环洗涤(循环洗涤工序)。

同时，将第一再生式离子交换装置1a的循环处理水通入第一水质测定装置2a，测定了循环处理水的电阻率以及钠离子(na⁺)浓度。在电阻率为18.0mω·cm以上且钠离子(na⁺)浓度为300ng/l以下的时刻，停止向第一水质测定装置2a通水，结束了再生处理。

将第一再生式离子交换装置1a的运转模式从再生模式切换至取水模式，在基于再生式离子交换塔11中填充的离子交换树脂层12开始进行离子交换处理水w1的取水的同时，将离子交换处理水w1通入第一水质测定装置2a，测定了电阻率以及钠离子(na⁺)浓度。

(第二系列)

针对取水中的第二再生式离子交换装置1b，通过第二水质测定装置2b测定了再生处理前的离子交换处理水w1的电阻率以及钠离子(na⁺)浓度。将第二再生式离子交换装置1b的运转模式从取水模式切换成再生模式，与第一再生式离子交换装置1a的情况同样地进行再生式离子交换塔11中填充的离子交换树脂层12的再生处理。

另外，在各个再生式离子交换装置(1a、1b)的取水模式时，使用icp-ms(安捷伦科技公司(アジレント·テクノロジー社，agilenttechnologiesjapan，ltd.)制，7500cs)分析了从后段的子系统中设置的非再生式离子交换装置(容量：阳离子交换树脂/阴离子交换树脂＝1/1.6，sv：80^-h)排出的处理水的钠离子(na⁺)浓度。

[比较例]

与上述实施例同样地将图1所示的第一示例的再生式离子交换装置1设成两段并联，通过图2所示的水质管理系统10’按照再生模式和取水模式顺序进行了4次切换运转。通常，第一系列(第一再生式离子交换装置1a)处于取水模式、第二系列(第二再生式离子交换装置1b)处于再生模式以及待机状态。

针对由反洗工序分离的阳离子交换树脂，将调节至5％的副产盐酸(hcl)水溶液作为再生试剂进行了再生。

另外，在各再生式离子交换装置(1a、1b)的取水模式时，使用icp-ms(安捷伦科技公司制，7500cs)分析从后段的子系统中设置的非再生式离子交换装置(容量：阳离子交换树脂/阴离子交换树脂＝1/1.6，sv：80^-h)排出的处理水的钠离子(na⁺)浓度。

此外，对于在取水中的各个再生式离子交换装置(1a、1b)的离子交换处理水w1的电阻率为18.0mω·cm以下且钠离子(na⁺)浓度超过500ng/l以上后的再生，重复进行2次再生处理。

第一再生式离子交换装置1a中的取水开始12小时后的离子交换处理水w1的电阻率和钠离子(na⁺)浓度(表中，以a表示。以下，相同。)、与第二再生式离子交换装置1b中的取水开始12小时后的离子交换处理水w1的电阻率和钠离子(na⁺)浓度(表中，以b表示。以下，相同。)的比较如表1所示。可知，由于通过水质管理系统10’对再生时以及取水时的离子交换处理水w1中的钠离子(na⁺)浓度进行管理，所以实现了将取水时的离子交换处理水w1中的钠离子(na⁺)浓度控制在300ng/l以下。

[表1]

在第一再生式离子交换装置1a以及第二再生式离子交换装置1b取水时从后段的子系统中设置的非再生式离子交换装置排出的处理水的钠离子(na⁺)浓度的比较示于表2。可知，由于通过水质管理系统10’对各再生式离子交换装置(1a、1b)的再生时以及取水时的离子交换处理水w1中的钠离子(na⁺)浓度进行管理，因此，能够实现对从后段的非再生式离子交换装置排出的处理水中钠离子(na⁺)浓度的短期变动进行控制。

[表2]

综上可知，针对再生式离子交换装置1的再生时以及取水时的离子交换处理水w1的水质，通过不仅测定电阻率而且测定钠离子(na⁺)浓度，并基于这些测定值管理离子交换树脂层12的再生是否合适，从而能够恰当地进行再生模式/取水模式的切换，能够对从后段的子系统的非再生式离子交换装置排出的处理水中的钠离子(na⁺)浓度的短期变动进行控制。

符号的说明

10水质管理系统；1再生式离子交换装置；11再生式离子交换塔；111交换塔本体；12离子交换树脂层；2水质测定装置；21电阻率计；22离子浓度计；26第一废水排出管；27第二废水排出管；3第一排出管；4第二排出管；5自动阀；6供给管；7第一药液供给管；8第二药液供给管；9再生废水排出管；w前处理水；w1离子交换处理水。