CN102272059A

CN102272059A - 超纯水制备方法和装置

Info

Publication number: CN102272059A
Application number: CN2009801538589A
Authority: CN
Inventors: 育野望; 小泉求
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2009-01-06
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-12-07
Also published as: KR101602003B1; TW201034979A; WO2010079684A1; JP5412834B2; TWI485115B; KR20110118768A; US20110278222A1; US9017556B2; JP2010158605A

Abstract

本发明的目的在于即使对于含有氨态氮的原水，也可以采用生物活性炭处理有效地分解原水中的尿素，从而制备TOC浓度明显低且高纯度的超纯水。一种超纯水制备方法，其为在由一次纯水系统处理原水后采用辅助系统进行处理的超纯水制备方法，其包括将氯系氧化剂添加至被处理水中然后利用设置在辅助系统前段的生物处理单元进行处理的工序。相对于经该生物处理单元处理的被处理水中的氨态氮，添加以Cl₂换算为5倍以上的氯系氧化剂。

Description

超纯水制备方法和装置

技术领域

本发明涉及一种超纯水制备方法和装置，详细地说，涉及一种高度除去尿素而制备有机物(TOC)浓度极低的超纯水的方法和装置。

背景技术

以往，作为半导体清洗用水使用的超纯水是通过采用超纯水处理装置对原水(工业用水、城市用水、井水、从半导体工厂排出的使用过的超纯水(以下称“回收水”。)等)进行处理而制备的，所述超纯水处理装置由前处理系统、一次纯水系统、辅助系统(二次纯水系统)构成。

在采用以往的超纯水制备装置制备的超纯水中，存在2～5μg/L左右的TOC(总有机碳，Total Organic Carbon)。作为用于进一步降低该超纯水中的TOC的方法，可以考虑到多段设置反渗透膜分离装置、增大低压紫外线氧化装置的紫外线照射量这样的手段，但这种手段难以充分降低超纯水中的TOC。

在专利文献1中记载了，在超纯水的原水(城市用水、工业用水等)中存在数十～数百μg/L的尿素，残留在超纯水中的TOC的主要成分为尿素(NH₂CONH₂)。在专利文献1中记载了，在具备了原水的前处理装置、一次纯水制备装置及辅助系统的超纯水制备装置中，通过将生物活性炭装置组装于前处理装置作为生物处理装置，从而高度除去原水中的尿素，降低超纯水中的TOC。

在专利文献2中记载了，与专利文献1中公开的方法相关联，为提高尿素的分解率，将半导体清洗回收水与原水混合供给至生物活性炭装置。

在专利文献3中记载了，为了避免由半导体清洗回收水中的铵离子造成的尿素的生物活性炭处理阻碍，分别对原水(不含有回收水)和回收水进行生物活性炭处理后，将其通入一次纯水制备装置。

在专利文献4中记载了，在将生物活性炭塔设置于一次纯水装置的超纯水制备装置中，通过适度地抑制该生物活性炭塔内的生物活性从而可以抑制剩余菌体的泄露，防止微生物向公共场所流出，以此作为目的，以该给水的残留氯浓度为0.5～5mg/L的方式将次氯酸盐等氧化剂添加至生物活性炭塔的给水中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利3468784号公报

专利文献2：日本专利第3227863号公报

专利文献3：日本专利第3417052号公报

专利文献4：日本专利2002-336887号公报

发明内容

发明要解决的问题

可以采用生物活性炭装置除去含有在超纯水的原水中的尿素，但如专利文献3所述，若生物活性炭装置的给水中含有铵离子，则铵离子会阻碍尿素的生物活性炭处理。在专利文献3中，为了防止由该铵离子造成的阻碍作用，分别对原水(不含有回收水)和回收水进行生物活性炭处理，但在原水系和回收水系中需要各自的生物活性炭装置，因此设置空间增大，而且使装置运转管理复杂化。

在专利文献2中，将回收水添加至原水中，但因回收水中的铵离子生物活性炭处理被阻碍。

在专利文献4中记载了，将次氯酸盐等氧化剂添加至生物活性炭塔的给水中，但该专利文献4的氧化剂添加目的是通过适度地抑制负载于生物活性炭的生物的活性从而抑制剩余菌体的泄露，防止微生物向后段流出，而不能防止由铵离子造成的尿素的生物活性炭处理阻碍。

本发明的目的在于提供一种超纯水制备方法和超纯水制备装置，所述超纯水制备方法即使对于含有氨态氮的原水，也可以利用生物活性炭处理有效地分解原水中的尿素，从而制备TOC浓度明显低的且高纯度的超纯水。

用于解决课题的手段

第1方式的超纯水制备方法，该超纯水制备方法为由一次纯水系统处理原水后采用辅助系统处理的超纯水制备方法，其包括将氯系氧化剂添加至被处理水中然后通过设置在辅助系统前段的生物处理单元进行处理的工序，其特征在于，相对于经该生物处理单元处理的被处理水中的氨态氮，添加以Cl₂换算为5倍以上的氯系氧化剂。

第2方式的超纯水制备方法，其特征在于，在第1方式的超纯水制备方法中，以所述生物处理单元的入口水的溶解氧浓度和出口水的溶解氧浓度之差为200～2000μg/L的方式添加所述氯系氧化剂。

第3方式的超纯水制备方法，其特征在于，在第1方式或第2方式的超纯水制备方法中，所述生物处理单元为生物活性炭塔。

第4方式的超纯水制备方法，其特征在于，在第1方式～第3方式的任一方式的超纯水制备方法中，相对于经上述生物处理单元处理的被处理水中的氨态氮浓度，添加以Cl₂换算为5～8倍以上的氯系氧化剂。

第5方式的超纯水制备方法，在第1方式～第4方式的任一方式的超纯水制备方法中，该超纯水制备方法是采用前处理系统处理原水后，采用一次纯水系统和辅助系统对前处理水依次进行处理，其特征在于，将所述氯系氧化剂添加至该前处理系统的被处理水中，所述生物处理单元设置于该前处理系统的最后段和/或该一次纯水系统的最前段。

第6方式的超纯水制备装置，所述超纯水制备装置在具备了处理原水的一次纯水系统和处理该一次纯水系统的处理水的辅助系统的超纯水制备装置中，具有将氯系氧化剂添加至被处理水的氯系氧化剂添加单元、和设置于处理添加了氯系氧化剂的水的辅助系统前段的生物处理单元，其特征在于，该氯系氧化剂添加单元是相对于经上述生物处理单元处理的被处理水中的氨态氮浓度添加以Cl₂换算为5倍以上的氯系氧化剂的单元。

第7方式的超纯水制备装置，其特征在于，在第6方式的超纯水制备装置中，所述氯系氧化剂添加单元是以所述生物处理单元的入口水的溶解氧浓度和出口水的溶解氧浓度之差为200～2000μg/L的方式的添加氯系氧化剂单元。

第8方式的超纯水制备装置，其特征在于，在第6方式或第7方式的超纯水制备装置中，所述生物处理单元为生物活性炭塔。

第9方式的超纯水制备装置，其特征在于，在第6方式～第8方式的任一方式的超纯水制备装置中，所述氯系氧化剂添加单元是相对于经上述生物处理单元处理的被处理水中的氨态氮浓度添加以Cl₂换算为5～8倍以上的氯系氧化剂的单元。

第10方式的超纯水制备装置，在第6方式～第9方式的任一方式的超纯水制备装置中，所述超纯水制备装置具有处理原水的前处理系统，采用一次纯水系统和辅助系统对该前系统的处理水依次进行处理，其特征在于，通过所述氯系氧化剂添加单元将氯系氧化剂添加至该前处理系统的被处理水中，所述生物处理单元设置于该前处理系统的最后段和/或该一次纯水系统的最前段。

根据本发明，相对于经生物处理单元处理的被处理水中的氨态氮，添加以Cl₂换算为5重量倍以上、优选为5～8重量倍的氯系氧化剂，从而利用氯系氧化剂将部分或全部的氨态氮分解成氮气(N₂)并除去。由此，可以防止由氨态氮造成的尿素的生物处理阻碍，在生物处理单元中可以高度除去尿素，其结果可以得到TOC浓度明显降低的高水质的超纯水。

优选地，基于生物处理单元的入口水的溶解氧浓度和出口水的溶解氧浓度之差进一步地控制本发明中的氯系氧化剂添加量。通过这样控制氯系氧化剂添加量，可以充分确保微生物的有机物分解量，并且避免生物处理单元中的由菌体过剩的增殖所产生问题，并且可以有效地除去尿素，所述微生物栖息于生物处理单元内。

在本发明中，作为生物处理单元特别优选生物活性炭塔，尤其优选固定床式生物活性炭塔。

在超纯水的制备中，通常采用前处理系统、一次纯水系统和辅助系统对原水依次进行处理，但在本发明中，优选将氯系氧化剂添加至前处理系统的原水中，这是因为在前段装置中，利用氯系氧化剂的杀菌效果可以抑制腐浆障碍等，另外，优选将生物处理单元设置于前处理系统的最后段和/或一次纯水系统的最前段。

附图简单说明

图1是表示本发明的超纯水制备方法和装置的实施方式的一例的流程图。

图2是表示氯添加量和残留氯浓度之间的关系的图。

具体实施方式

以下，详细地说明本发明的超纯水制备方法和装置的实施方式。

在本发明中，利用一次纯水系统和辅助系统处理原水从而制备超纯水时，在辅助系统前段，将预定量的氯系氧化剂添加至被处理水中并采用生物处理装置处理。

在本发明中，如图1所示，优选将氯系氧化剂添加至原水，并采用超纯水处理装置进行处理，所述超纯水处理装置由前处理系统10、一次纯水系统20、辅助系统(二次纯水系统)30构成。在图1中各系统的作用如下。

在由凝集、加压气浮(沉淀)、过滤(膜过滤)装置等构成的前处理系统10中，进行原水中的悬浮物质或胶体物质的除去。而且，在该过程中，也可以除去高分子有机物、疏水性有机物等。

在具备了反渗透膜分离装置、脱气装置和离子交换装置(混床式或4床5塔式等)的一次纯水系统20中，进行原水中的离子或有机成分的除去。另外，在反渗透膜分离装置中，除去盐类，同时还除去离子性、胶体性的TOC。在离子交换装置中，除去盐类，同时利用离子交换树脂进行被吸附或离子交换的TOC成分的除去。在脱气装置中，进行无机碳(IC)、溶解氧(DO)的除去。

在具备了低压紫外线氧化装置、离子交换纯水装置和超滤膜分离装置的辅助系统30中，进一步提高由一次纯水系统20得到的纯水的纯度从而制成超纯水。另外，在低压紫外线氧化装置中，利用由低压紫外线灯发出的波长185nm的紫外线可以将TOC分解成有机酸，进一步分解成CO₂。用后段的离子交换树脂将由分解而生成的有机物和CO₂除去。在超滤膜分离装置中，除去微粒，离子交换树脂的流出粒子也被除去。

[优选方式]

以下，参照图1详细地说明本发明的优选实施方式的一例，但本发明并不限于以下说明。

在图1中，在原水槽11中添加氯系氧化剂后，采用具备了凝集、加压气浮(沉淀)、过滤(膜滤过)装置等前处理系统10对工业用水等原水进行处理，将前处理水导入纯水原水槽21。将回收水运回至该纯水原水槽21中。采用一次纯水系统20对纯水原水槽21的水进行处理，所述一次纯水系统20具备作为生物处理单元的生物活性炭塔22、第一反渗透膜分离装置23、第二反渗透膜分离装置24、混床式离子交换装置25、真空脱气装置26。由一次纯水系统20得到的一次纯水经辅助槽31后，在辅助系统30中被处理，并且由辅助系统30得到的超纯水运送至使用装置40，所述辅助系统30具备热交换器32、低压紫外线氧化装置33、离子交换纯水装置34、和超滤膜分离装置35。

在图1所示的超纯水制备装置中，由于将氯系氧化剂添加至原水槽11中，因此在其后段的过滤装置等中，利用氯系氧化剂的杀菌作用可以防止腐浆障碍。另外，虽然将添加了氯系氧化剂的水与含有氨态氮的回收水混合，但利用添加于原水的氯系氧化剂可以分解该回收水中的氨态氮。因此，在生物活性炭塔22中，在不受由氨态氮引起的生物处理障碍的情况下，可有效地分解尿素等TOC，还可以利用后段的处理装置除去不纯物提高纯度，从而得到高水质的处理水。在本实施方式中，虽然将回收水送回至纯水原水槽21，但也可以送回至原水槽11。在该情况下，也可以紧接在纯水原水槽21的前面等设置生物活性炭塔22。

[氯系氧化剂添加量]

在本发明中，相对于经生物处理单元处理的被处理水(即，生物处理单元的供水)中的氨态氮浓度，添加以Cl₂换算为5重量倍以上、优选为5～8重量倍的氯系氧化剂。以下，有时将以Cl₂换算的相对于该生物处理单元的供水的氨态氮浓度的氯系氧化剂的重量比例称作“Cl₂/NH₄-N比”。

在本发明中，关于以用Cl₂/NH₄-N比为5重量倍以上，优选为5～8重量倍的方式添加氯系氧化剂的理由，参照图2进行说明。

如图2所示，在水中存在氨态氮时，残留氯浓度作为化合氯浓度随着氯系氧化剂的添加量而增加，但从添加以Cl₂换算为氨态氮的4～5重量倍量的氯系氧化剂时，残留氯浓度下降，所述残留氯浓度相当于水中的化合氯浓度和游离氯浓度之和。这表明，存在于水中的氨态氮因氯系氧化剂按照以下的反应式分解成氮气，通过添加以Cl₂换算为氨态氮的约8重量倍量的氯系氧化剂，水中的氨态氮完全分解成氮气被除去。

2NH₃+2NaOCl→2NH₂Cl(化合氯)+2NaOH

2NH₂Cl+NaOCl→N₂(逸散(気散))+3HCl+NaOH

因此，在本发明中，以用Cl₂/NH₄-N比为5(重量倍)以上，优选为5～8(重量倍)的方式添加氯系氧化剂，从而可以谋求降低水中的氨态氮浓度，同时通过剩余的残留氯(化合氯)可以抑制菌体在生物处理单元内过剩繁殖。若氯系氧化剂添加量比该范围少，则不能充分阻止由氨态氮引起的尿素的生物处理阻碍和菌体的过剩增殖。但是，即使氯系氧化剂添加量过多，也不能期望更好的提高尿素处理效率的效果，并且由于菌体活性降低的问题和添加过剩的氯系氧化剂，增大了对于后段装置的离子负荷，所以不优选。

在所述的专利文献4中，以生物活性炭塔的给水的残留氯浓度为0.5～5mg/L的方式添加次氯酸盐等氧化剂。如图2所示，若将氯系氧化剂添加至含有氨态氮的水中，则化合氯和游离氯之和的残留氯浓度一度增大，然后转为减少然后再增大。即，对于氯系氧化剂添加量而言，存在2个表示专利文献4规定的“残留氯浓度0.5～5mg/L”的范围。

在本发明中，添加图2的A部的领域确实被除去的量的、即氨态氮作为N₂确实被除去的量的氯系氧化剂。在专利文献4中，通过适度地抑制负载于生物活性炭的生物的活性从而可以抑制剩余菌体的泄露，防止微生物向后段流出，以此作为目的，以残留氯浓度为0.5～5mg/L的方式添加氯系氧化剂。在这点上，本发明与专利文献4是不同的。

需要说明的是，在本发明中，作为氯系氧化剂添加量基准的被处理水的氨态氮浓度不是添加有氯系氧化剂的水的氨态氮浓度，而是在没添加氯系氧化剂时存在于给水中的氨态氮浓度，所述给水是导入生物处理单元并通过生物处理单元进行处理的、生物处理单元的给水(生物处理单元的入口水)。因此，添加氯系氧化剂后，如混合回收水的情况，在到达后段的生物处理单元的过程中混入氨态氮时，也要加进该氨态氮混入量由此决定氯系氧化剂添加量。

可以通过靛酚法等测定经生物处理单元处理的水的氨态氮浓度从而求出生物处理单元的给水的氨态氮浓度。另外，在该生物处理单元中同时导入如工业用水这样不含有氨态氮的水和如回收水这样含有氨态氮的水的情况下，从各自的水的氨态氮浓度和导入比，可以算出氨态氮浓度。另外，也可以在生物处理单元入口处设置氨态氮浓度计。

另外，氯系氧化剂添加量可以采用Cl₂/NH₄-N比来控制，所述Cl₂/NH₄-N比是由如上述求出的生物处理单元的给水的氨态氮浓度通过计算求出的，但除此之外，也可以利用氧化还原电位和游离氯浓度计测定生物处理单元入口处的游离氯浓度，从预先求出的测定值和氯系氧化剂的Cl₂换算浓度之间的关系式，使Cl₂/NH₄-N比为预定的值从而控制添加。

另外，在本发明中，在Cl₂/NH₄-N比为5重量倍以上、优选为5～8重量倍的范围内，优选以生物处理单元的流入水的溶解氧(DO)浓度和流出水的DO浓度的差(以下有时称“ΔDO”。)为200～2000μg/L的方式添加氯系氧化剂。

这是因为以下的理由。

即，存在于水中的微生物分解有机物时，由于利用了DO(C+O₂→CO₂)，所以通过生物处理单元前后的DO量之差可以进行生物处理状态的确认。生物处理单元前后的ΔDO小于200μg/L时，生物处理单元中的有机物分解能力不充分，并且利用生物处理单元不能除去存在于水中的尿素，在后段装置中发生泄漏，最终使用装置中的TOC值上升。另一方面，ΔDO超过2000μg/L时，在生物处理单元内虽然可以分解尿素，但由于在生物处理单元内菌体过剩地繁殖，例如生物处理单元为生物活性炭塔的情况下，由于塔内差压的上升或菌体从塔内泄露从而招致后段装置(安全过滤器、反渗透膜分离装置等)的堵塞。因此，优选将氯系氧化剂添加量调整至所述Cl₂/NH₄-N比，并且将生物处理单元前后的ΔDO调整为200～2000μg/L。

通过在生物处理单元的入口和出口处设置DO计分别测定DO浓度，求出它们的浓度之差，从而可以容易地控制ΔDO，一般来说，在ΔDO过高的情况下只要降低氯系氧化剂添加量即可，ΔDO过低的情况下只要增加氯系氧化剂添加量即可。

[氯系氧化剂的种类]

对于在本发明中使用的氯系氧化剂没有特别限制，只要不是化合氯形态，而是由与氨态氮的反应可以将氨态氮分解成氮气的游离氯形态即可，可以举出次氯酸或其盐、亚氯酸或其盐、氯酸或其盐、高氯酸或其盐等。这些化合物可以单独使用1种，也可以并用2种以上。

[氯系氧化剂的添加位置]

对氯系氧化剂的添加位置没有特别限制，只要是生物处理单元的前段即可，但从通过添加氯系氧化剂也可以抑制微生物在到达生物处理单元的配管或槽内繁殖的意义出发，优选在上游侧添加氯系氧化剂，特别优选在前处理系统的凝集槽的前段添加氯系氧化剂。在凝集槽的前段添加氯系氧化剂时，利用氯系氧化剂可以氧化来自于原水的Fe、Mn等，使其溶解度降低，由此也可以提高利用凝集沉淀除去Fe、Mn的效率。若不除去Fe、Mn等并将其通入至反渗透膜分离装置中，则由于这些物质反渗透膜有可能发生污染，因此这样预先将Fe、Mn除去对于安全运转是有利的。

另外，在不需要像凝集沉淀这样的前处理的原水的情况下，优选将氯系氧化剂添加至原水槽。

需要说明的是，并不限于在1处添加氯系氧化剂，也可以在2个以上的多个位置添加氯系氧化剂。

无论何种情况，使氯系氧化剂的总添加量相对生物处理单元的给水的氨态氮浓度，满足所述的Cl₂/NH₄-N比的条件。

[生物处理单元]

作为本发明的生物处理单元没有特别限制，但优选为生物活性炭塔，特别是，由于以下的理由更优选为固定床式的生物活性炭塔。

即，使用流动床式时虽然不会出现由发生于生物活性炭塔的菌体引起的差压上升问题，但剩余菌体、微粉炭(由活性炭互相摩擦所产生)经常会排出到系统外，所以需要大型的SS分离装置(超滤膜分离装置和凝集过滤装置)作为后段装置。

与此相对，通过将生物活性炭塔内的ΔDO调整为上述的值，采用固定床式将水通入生物活性炭塔中，从而不仅可以抑制塔内差压上升，还可以谋求降低菌体向后段装置的泄露量，从而可以消减后段的SS分离装置。

[生物处理单元的设置位置]

对生物处理单元的设置位置没有特别限制，只要是在辅助系统前段即可，但优选将其设置在前处理系统的最后段，即设置在通常设置于前处理系统的凝集、加压气浮(沉淀)、过滤(膜滤过)装置等的后段，或将其设置在一次纯水系统的最前段，即设置在通常设置于一次纯水系统的反渗透膜分离装置、脱气装置和离子交换装置(混床式或4床5塔式等)的最前面，也可以同时设置在这两个位置。从处理效率的方面考虑，特别优选将其设置在一次纯水系统的最前段。

如以下的生物活性炭塔的事项中说明的那样，这是因为，通过采用前处理系统除去高分子有机物，采用生物处理单元、特别是利用生物活性炭塔除去低分子有机物，从而可以谋求延长生物活性炭塔的寿命。

[生物活性炭塔]

以下，对本发明中作为生物处理单元优选使用的生物活性炭塔进行说明。

生物活性炭塔的有机物除去过程，包括以下过程。

i)利用活性炭的有机物吸附过程

ii)利用生物膜的有机物分解过程

iii)活性炭内的微生物分解吸附于活性炭的有机物并恢复孔隙容积的生物再生过程。

通过使用生物活性炭，可以大幅延长活性炭自身吸附能力到达饱和的时间。

在这种生物活性炭塔中，由于微生物在塔内繁殖，所以担心增加塔内压力的损失，但在本发明中，因为进行添加有氯系氧化剂的水的处理，而且特别将所述的ΔDO控制在预定范围内，从而可以抑制微生物在塔内的不必要的繁殖，可以抑制这类网眼堵塞。

而且，在设置于生物活性炭塔后段的反渗透膜分离装置和离子交换装置中，担心由从生物活性炭塔泄露的剩余菌所引起的网眼堵塞，但如前所述，通过控制ΔDO来抑制剩余的菌体在生物活性炭塔内增殖，从而可以最小限度地抑制菌体的泄露，也可以防止反渗透膜分离装置和离子交换装置发生网眼堵塞。

因为在生物活性炭塔中，几乎可以完全除去可生物降解有机物，因此也可以抑制微生物在其后段繁殖。

另外，由于以下的理由，生物活性炭塔的给水优选为采用前处理系统对原水进行处理所得到的水，所述前处理系统由凝集、加压气浮(沉淀)、过滤装置等构成，因此如前所述，优选将生物活性炭塔设置于前处理系统的最后段和/或一次纯水系统的最前段。

即，在没有进行凝集沉淀处理等前处理的水中，有机物中的可生物降解性低的高分子有机物成分的比例多，若将这种水通入到生物活性炭塔中，则不能得到所述的由生物分解有机物和活性炭的再生效果，因此活性炭在早期就被穿透。与此相对，通过将生物活性炭塔设置于前处理系统的最后段和/或一次纯水系统的最前段，将经前处理过的水通入到生物活性炭塔中，由此高分子有机物由前处理系统除去，低分子有机物由生物活性炭除去，通过采用生物活性炭生物分解低分子有机物，使生物活性炭的寿命明显延长。

为了提高生物活性炭塔给水的溶解氧浓度，也可以将生物活性炭塔设置于脱碳酸塔的后段。而且，从除去由生物活性炭塔放出的剩余菌体的观点出发，优选将生物活性炭塔设置于反渗透膜分离装置的前段。

作为充填于生物活性炭塔的活性炭源，可以是煤炭类、椰壳类等任何一种，对其形状、种类没有特别限制，可以为破碎炭、造粒炭、成形炭；交叉状、纤维状等。

向生物活性炭塔充填活性炭的充填方式可以是流动床、膨胀层、固定床等任意一种，但如上所述，从菌体泄露少的观点出发，优选固定床。生物活性炭塔的通水方式可以是上向流式也可以是下向流式。

向生物活性炭塔的通水速度优选为SV5～30h^-1左右。优选该生物活性炭塔的给水水温为10～35℃，pH值为4～8，因此，根据需要，期望在生物活性炭塔的前段设置热交换器和pH调整剂添加单元。

另外，在原水中的有机物浓度低、且生物活性炭塔内的ΔDO小于200μg/L的情况下，期望设置将醋酸、醋酸钠、甲醇、乙醇、丙酮等易生物降解的有机物添加至生物活性炭塔的给水中的单元。

实施例

以下举出实施例和比较例更具体地说明本发明。

[实施例1～3、比较例1、2]

采用如图1所示的超纯水制备装置，以工业用水和回收水作为原水进行超纯水的制备。

工业用水的尿素浓度为20～60μg/L，回收水的铵离子浓度为1～2mg/L。按照工业用水∶回收水＝2∶1的比例处理工业用水和回收水。

使用次氯酸纳作为氯系氧化剂，使向原水槽添加的次氯酸纳添加量为表1所示的Cl₂/NH₄-N比。

需要说明的是，用于生物活性炭塔的活性炭源是Kuraray Chemical社制造的煤质活性炭“KW10-32”，固定床式生物活性炭塔的通水SV定为10hr^-1，水温定为20℃，pH值定为6。

将次氯酸钠添加量和从回收水混入的氨态氮浓度(混合工业用水和回收水的混合水的氨态氮浓度)的比例(Cl₂/NH₄-N比)、生物活性炭塔中的ΔDO、使用装置中的TOC值和尿素浓度示于表1。另外，将ΔDO和生物活性炭塔内差压上升速度之间的关系示于表2。

表1

表2

ΔDO(mg/L)	200	1000	2000	2500
					差压上升速度(MPa/日)	0	0	0	0.01

由表1可知，通过以Cl₂/NH₄-N比为5～8重量倍的方式添加次氯酸钠，在生物活性炭塔中生物分解尿素，从而可以降低使用装置中的尿素浓度和TOC值。

另外，由表2可知，在生物活性炭塔中的ΔDO比大于2000μg/L的情况下，由于生物活性炭塔中的差压上升速度变大，所以在该情况下，剩余菌体的增殖会成为问题。

Claims

1.一种超纯水制备方法，该超纯水制备方法为由一次纯水系统处理原水后采用辅助系统进行处理的超纯水制备方法，其包括将氯系氧化剂添加至被处理水中然后利用设置在辅助系统的前段的生物处理单元进行处理的工序，其特征在于，

相对于经该生物处理单元处理的被处理水中的氨态氮，添加以Cl₂换算为5倍以上的氯系氧化剂。

2.如权利要求1所述的超纯水制备方法，其特征在于，以所述生物处理单元的入口水的溶解氧浓度和出口水的溶解氧浓度之差为200～2000μg/L的方式添加所述氯系氧化剂。

3.如权利要求1或2所述的超纯水制备方法，其特征在于，所述生物处理单元为生物活性炭塔。

4.如权利要求1～3中任一项所述的超纯水制备方法，其特征在于，相对于经所述生物处理单元处理的被处理水中的氨态氮浓度，添加以Cl₂换算为5～8倍的氯系氧化剂。

5.如权利要求1～4中任一项所述的超纯水制备方法，该超纯水制备方法是采用前处理系统处理原水后、采用一次纯水系统和辅助系统依次进行处理的超纯水制备方法，其特征在于，

将所述氯系氧化剂添加至该前处理系统的被处理水中，所述生物处理单元设置于该前处理系统的最后段和/或该一次纯水系统的最前段。

6.一种超纯水制备装置，该超纯水制备装置为具备了处理原水的一次纯水系统和处理该一次纯水系统的处理水的辅助系统的超纯水制备装置，其具有氯系氧化剂添加单元和生物处理单元，所述氯系氧化剂添加单元将氯系氧化剂添加至被处理水中，所述氯系氧化剂添加单元设置于用来处理添加了氯系氧化剂的水的辅助系统的前段，其特征在于，

该氯系氧化剂添加单元是相对于经该生物处理单元处理的被处理水中的氨态氮浓度添加以Cl₂换算为5倍以上的氯系氧化剂的单元。

7.如权利要求6所述的超纯水制备装置，其特征在于，所述氯系氧化剂添加单元是以所述生物处理单元的入口水的溶解氧浓度和出口水的溶解氧浓度之差为200～2000μg/L的方式添加氯系氧化剂的单元。

8.如权利要求6或7所述的超纯水制备装置，其特征在于，所述生物处理单元为生物活性炭塔。

9.如权利要求6～8中任一项所述的超纯水制备装置，其特征在于，所述氯系氧化剂添加单元是相对于经所述生物处理单元处理的被处理水中的氨态氮浓度添加以Cl₂换算为5～8倍的氯系氧化剂的单元。

10.如权利要求6～9中任一项所述的超纯水制备装置，所述超纯水制造装置具有处理原水的前处理系统，采用所述一次纯水系统和辅助系统对该前系统的处理水依次进行处理，其特征在于，利用所述氯系氧化剂添加单元将氯系氧化剂添加至该前处理系统的被处理水中，所述生物处理单元设置于该前处理系统的最后段和/或该一次纯水系统的最前段。