JP2011183274A - 水処理方法及び超純水製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原水中の尿素を高度に分解し、かつ生物処理における生物（菌体）がその下流側に流出するのを抑制することができる水処理方法及び超純水製造方法を提供する。
【解決手段】尿素を含有する原水を生物処理する水処理方法において、炭素源を原水に添加した後、生物担持担体の固定床を有する生物処理手段１，２に通水して生物処理を行う。炭素源を原水に添加してから生物処理することにより、尿素分解除去効率が向上する。生物処理手段を生物担持担体の固定床とすることにより、菌体の下流側への流出が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は原水の水処理方法及び超純水製造方法に係り、特に、原水中の尿素を高度に除去することができる水処理方法と、この水処理方法を利用した超純水製造方法に関する。

従来、市水、地下水、工水等の原水から超純水を製造する超純水製造装置は、基本的に、前処理装置、一次純水製造装置及び二次純水製造装置から構成される。このうち、前処理装置は、凝集、浮上、濾過装置で構成される。一次純水製造装置は、２基の逆浸透膜分離装置及び混床式イオン交換装置、或いは、イオン交換純水装置及び逆浸透膜分離装置で構成され、また、二次純水製造装置は、低圧紫外線酸化装置、混床式イオン交換装置及び限外濾過膜分離装置で構成される。

超純水製造装置に供給される水中から尿素を除去することにより、超純水中のＴＯＣを十分に低減することが特許文献１〜３に記載されている。

特許文献１（特開平６−６３５９２（特許３４６８７８４））では、前処理装置に生物処理装置を組み込み、この生物処理装置で尿素を分解する。特許文献２（特開平６−２３３９９７（特許３２２７８６３））では、前処理装置に生物処理装置を組み込み、被処理水（工業用水）と半導体洗浄回収水との混合水を通水する。この半導体洗浄回収水中に含有される有機物が生物処理反応の炭素源となり、尿素の分解速度が向上する。なお、この半導体洗浄回収水中にはアンモニウムイオン（ＮＨ_４ ^＋）が多量に含有されている場合があり、これが尿素と同様に窒素源となり、尿素の分解を阻害することがある。特許文献３（特開平７−３１３９９４（特許３４１７０５２））には、この問題点を解決するために、被処理水（工業用水）と半導体洗浄回収水とを別々に生物処理した後に混合し、一次純水製造装置及び二次純水製造装置に通水することが記載されている。

特開平６−６３５９２号 特開平６−２３３９９７号 特開平７−３１３９９４号

特許文献２のように、被処理水に炭素源を添加すると、生物処理装置の尿素分解除去効率は向上するものの、生物処理装置内の菌体の増殖量が増加し、該生物処理装置からの菌体の流出量が増加する。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、原水中の尿素を高度に分解し、かつ生物処理装置からの菌体の流出を抑制することができる水処理方法と、この水処理方法を利用した超純水製造方法を提供することを目的とする。

また、特許文献２のように、炭素源としてアンモニウムイオンの含有量の多い半導体洗浄回収水を用いると、アンモニウムイオンが尿素の分解を阻害する。

本発明は、アンモニウムイオンを含む被処理水でも尿素を十分に分解することができる水処理方法と、この水処理方法を利用した超純水製造方法を提供することを別の目的とする。

第１本発明（請求項１）の水処理方法は、尿素を含有する原水を生物処理する水処理方法において、原水に炭素源を添加した後、生物担持担体の固定床を有する生物処理手段に通水して生物処理を行うことを特徴とするものである。

請求項２の生物処理方法は、請求項１において、前記原水に酸化剤及び／又は殺菌剤を添加した後、生物処理を行うことを特徴とするものである。

第２発明（請求項３）の水処理方法は、尿素を含有する原水を生物処理する水処理方法において、原水に炭素源を添加した後、複数の生物処理手段に直列に通水して生物処理を行うことを特徴とするものである。

請求項４の水処理方法は、請求項３において、少なくとも最も下流側の生物処理手段が生物担持担体の固定床を有することを特徴とするものである。

請求項５の水処理方法は、請求項３又は４において、少なくとも１つの生物処理手段に流入する被処理水に対し、酸化剤及び／又は殺菌剤を添加することを特徴とするものである。

請求項６の水処理方法は、請求項３又は４において、原水に炭素源を添加した後、第１の生物処理手段に通水し、該第１の生物処理手段の処理水に対し酸化剤及び／又は殺菌剤を添加した後第２の生物処理手段に通水することを特徴とするものである。

請求項７の水処理方法は、請求項２、５及び６のいずれか１項において、酸化剤及び／又は殺菌剤は塩素系薬剤であることを特徴とするものである。

本発明（請求項８）の超純水製造方法は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の水処理方法の処理水を１次純水装置及び２次純水装置で処理して超純水を製造することを特徴とするものである。

第１発明（請求項１）の水処理方法によると、原水に炭素源を添加して生物処理することにより、尿素分解除去効率が向上する。また、生物処理手段が生物担持担体の固定床よりなるため、流動床の場合よりも生物処理手段からの菌体の流出が抑制される。

第２発明（請求項３）の水処理方法によると、原水に炭素源を添加して生物処理するため、尿素分解除去効率が向上する。特に、原水を複数の生物処理手段に直列に通水して生物処理を複数回行うため、尿素分解除去効率がより向上する。また、上流側の生物処理手段から流出した菌体は、その下流側の生物処理手段で捕捉される。これにより、菌体の流出が抑制される。

このように原水を複数の生物処理手段に直列に通水する場合、少なくとも最も下流側の生物処理手段を固定床とすることにより、菌体の流出が抑制される（請求項４）。

原水中に塩素剤等の酸化剤及び／又は殺菌剤を添加して生物処理することにより尿素分解効率が向上する（請求項２，５，６，７）。

このように酸化剤及び／又は殺菌剤の存在下で生物処理すると尿素効率が向上する機構の詳細は定かではないが、酸化剤及び／又は殺菌剤が存在しない条件における優先菌種と、酸化剤及び／又は殺菌剤が存在する条件における優先菌種とでは菌種が異なり、後者の優先菌種が尿素及び尿素誘導体の分解に寄与する菌種であるためと推察される。すなわち、尿素及び尿素誘導体を効率的に分解する菌種は酸化剤及び／又は殺菌剤への耐性が高く、酸化剤及び／又は殺菌剤が存在して他の菌種が失活する条件においても活性を維持することにより優先化し、尿素の分解効率が向上するものと推察される。

なお、原水中の酸化剤及び／又は殺菌剤の濃度が高過ぎると、酸化剤及び／又は殺菌剤の酸化作用によって菌体が減少し、尿素分解効率が低下するおそれがある。また、原水中の酸化剤及び／又は殺菌剤の濃度が低すぎると、尿素分解効率が低くなるおそれがある。そこで、酸化剤及び／又は殺菌剤の添加量を制御したり必要に応じ酸化剤を除去したりするための還元処理を行うのが好ましい。

原水中にアンモニウムイオンが多量（例えば１００〜４００μｇ／Ｌ）に含まれていると、生物処理手段における尿素の分解が阻害される。アンモニウムイオンを含む被処理水に対して、酸化剤及び／又は殺菌剤として塩素系薬剤を添加することが有効である（請求項７）。この機構の詳細は明確ではないが、アンモニウムイオンと塩素とが反応してクロラミン（結合塩素）になると、このクロラミンを生物が取り込み難くなる結果、生物が尿素を優先して分解除去するためであると推察される。

実施の形態に係る生物処理方法を示す系統図である。 実施の形態に係る生物処理方法を利用した超純水製造方法を示す系統図である。

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。

＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態に係る水処理方法は、尿素を含有する原水を生物処理する水処理方法において、原水に炭素源を添加した後、生物担持担体の固定床を有する生物処理手段に通水して生物処理を行うことを特徴とするものである。

この水処理方法の処理対象水としては、地下水、河川水、市水、その他の工業用水、半導体製造工程からの回収水などが用いられる。また、これらの水を浄化処理したものであってもよい。この浄化処理としては、超純水の製造工程における前処理システム又はこれと同様の処理が好適である。具体的には、凝集・加圧浮上・濾過などの処理やこれらの処理の組合せが好適である。

原水（処理対象水）中の尿素濃度は５〜２００μｇ／Ｌ特に５〜１００μｇ／Ｌ程度が好適である。

添加する炭素源としては、易分解性の有機物が好適である。例えば、酢酸、酢酸ナトリウム等の酢酸塩、メタノール、エタノール、アセトンなどが挙げられる。この炭素源は、生物処理時に生物（菌体）に取り込まれるため（資化）、下流側に流出することは少ないが、流出した場合に後処理で除去するという観点からは、酢酸塩などのように水溶液中でイオン化し、イオン交換樹脂等で除去し得るものが好ましい。原水に対する炭素源の添加量は、添加後の水中におけるＣ量と尿素のＮ量との比（重量比）Ｃ／Ｎが１００／５０〜１００／２特に１００／１０〜１００／５となる程度が好適である。また、必要に応じ、リンや、鉄、ニッケル、コバルト等の微量金属など、生物活動を活発化させる栄養源を適宜添加することが好ましい。

この原水（処理対象水）を生物処理手段に導入する前に、さらに酸化剤及び／又は殺菌剤を添加することが好ましい。これにより、尿素分解効率が向上する。また、生物処理水中に残存する酸化剤及び／又は殺菌剤の濃度が所定範囲となるようにして処理を行うことにより、尿素分解効率がより向上する。

添加する酸化剤及び／又は殺菌剤の種類には特に制限はなく、尿素を効率的に分解する菌種を優先化し得るものが好適に用いられる。具体的には、次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素等の塩素系酸化剤、モノクロラミン、ジクロラミン等の結合塩素剤（安定化塩素剤）などが好適に用いられる。

なお、後述するように担体として活性炭を用いる場合、活性炭の触媒反応等によって遊離塩素及び結合塩素が分解するが、結合塩素の方が活性炭と接触しても分解されにくい。従って、担体として活性炭を用いる場合は、酸化剤及び／又は殺菌剤として結合塩素剤を用いるのが好ましい。特に、酸化剤及び／又は殺菌剤としては、活性炭との反応の緩やかな結合塩素剤、例えば塩素系酸化剤とスルファミン酸化合物からなる結合塩素剤が好適である。

これらの酸化剤及び／又は殺菌剤の添加量としては、生物処理水中に残存する酸化剤及び／又は殺菌剤の濃度が所定濃度以下となるようにするのが好ましい。この所定濃度は酸化剤及び／又は殺菌剤の種類によって異なるが、塩素系薬剤の場合、生物処理水中の全残留塩素濃度がＣｌ_２として０．１ｍｇ以下、例えば０．０２〜０．１ｍｇ／Ｌ特に０．０２〜０．０６ｍｇ／Ｌとなるようにするのが好ましい。ここで、全残留塩素とは、遊離残留塩素と結合残留塩素とを合わせたものであり、全残留塩素濃度とは、遊離残留塩素濃度と結合残留塩素濃度との合計を意味する。酸化・殺菌能力は、遊離残留塩素の方が結合残留塩素よりも高い。よって、この遊離残留塩素濃度が０．０２ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｃｌ_２以下又は未満であるのが好ましい。この塩素系薬剤によると、上述の通り原水中のアンモニウムイオンによる尿素分解の阻害が抑制される。

なお、被処理水中にもともと酸化剤が含まれている場合（例えば、水道水など全残留塩素が存在する場合）や、生物処理の前段処理にて酸化剤を使用している場合などは、そのまま生物処理に受け入れることで生物処理を酸化剤存在下で実施することができる。しかしながら、生物処理給水の酸化剤濃度が低濃度の場合には、生物処理において酸化剤が早期に消費されてしまい酸化剤存在下とすることができない。また、被処理水中の酸化剤及び／又は殺菌剤の濃度が過度に高い場合には、これら酸化剤及び／又は殺菌剤の殺菌作用によって生物処理手段の菌体が失活ないし死滅するおそれがある。従って、被処理水中の酸化剤及び／又は殺菌剤の濃度測定を行い、この濃度が所定範囲となるように酸化剤及び／又は殺菌剤の添加量制御や、場合によっては還元処理するのが好ましい。

酸化剤及び／又は殺菌剤の濃度測定方法には特に制限はないが、例えば、ＤＰＤ（N,N-diethylphenylenediamine）法や、ポーラログラフィーや、吸光光度法により塩素濃度を測定する方法や、水系内の酸化還元電位（Oxidation-reduction Potential；ＯＲＰ）測定し、この酸化還元電位に基づいて酸化剤及び／又は殺菌剤の濃度を推定する方法等が挙げられる。この測定結果に基づき、酸化剤及び／又は殺菌剤が過剰のときは還元剤が添加され、酸化剤及び／又は殺菌剤が不足しているときには酸化剤及び／又は殺菌剤が添加される。

本実施の形態では、被処理水を生物処理するための生物処理方式は、生物担持担体よりなる固定床、特に、菌体の流出が少ない下向流方式の固定床が好ましい。

生物処理手段を固定床とする場合、固定床を必要に応じて洗浄するのが好ましい。これにより、生物（菌体）の増殖による固定床の閉塞、マッドボール化、尿素の分解除去効率の低下等が生じることが防止される。この洗浄方法には特に制限はなく、例えば逆洗、すなわち、原水の通水方向と逆方向に洗浄水を通水して担体を流動化させ、堆積物の系外への排出、マッドボールの粉砕、生物の一部の剥離などを行うようにするのが好ましい。

固定床の担体の種類に特に制限はなく、活性炭、アンスラサイト、砂、ゼオライト、イオン交換樹脂、プラスチック製成形品等が用いられるが、酸化剤及び／又は殺菌剤の存在下で生物処理を実施するためには、酸化剤及び／又は殺菌剤の消費量の少ない担体を用いることが好ましい。但し、生物分処理手段に高濃度の酸化剤及び／又は殺菌剤が流入する可能性がある場合には、酸化剤及び／又は殺菌剤を分解し得る活性炭等の担体を用いても良い。このように活性炭等を用いた場合、被処理水中の酸化剤及び／又は殺菌剤の濃度が高い場合であっても、菌体が失活、死滅することが防止される。

生物処理手段への通水速度は、ＳＶ５〜５０ｈｒ^−１程度とするのが好ましい。この生物処理手段への給水の水温は常温たとえば１０〜３５℃、ｐＨはほぼ中性たとえば４〜８であることが好ましく、従って、必要に応じて、生物処理手段の前段に熱交換機やｐＨ調整剤添加手段を設けることが好ましい。

なお、第１図（ａ）は、この第１の実施の形態のフローの一例（請求項２の実施の形態）を示している。第１図（ａ）では、原水は超純水製造装置の前処理システムの処理水である。第１図（ａ）では、この前処理システム処理水に対し、炭素源と共に結合塩素剤を添加してから生物処理し、この生物処理水を１次純水システムに供給するようにしている。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態に係る水処理方法は、尿素を含有する原水を生物処理する水処理方法において、原水に炭素源を添加した後、複数の生物処理手段に直列に通水して生物処理を行うことを特徴とするものである。本実施の形態によると、原水を複数の生物処理手段に直列に通水して生物処理を複数回行うため、生物処理を１回行う場合と比べて尿素分解除去効率がより向上する。

炭素源は最も上流側の生物処理手段よりも上流側で原水に添加する。但し、第２段目以降の生物処理手段への流入水に対しても炭素源を添加してもよい。これにより、第２段目以降の生物処理手段における尿素除去効率が向上する。

本実施の形態では、特に最終段以外の生物処理手段では、被処理水を生物処理するための生物処理方式については特に制限はない。最終段以外の生物処理手段（例えば、２段処理の場合は、第１段目の生物処理手段）は、流動床や、浮遊活性汚泥法等の生物処理方式を用いても良い。最終段については、固定床担体方式の生物処理手段が好ましい。

固定床担体法を採用した場合には、菌体が流出して減少し、分解効率が低下することが防止される。また、菌体が流出して後段側の１次純水システム等で濁質負荷となったり、スライム障害の原因になったりすることが防止される。この固定床担体法による生物処理に用いる生物処理手段としては、生物の流出の少ない下向流式の方が好ましい。少なくとも最も下流側の生物処理手段を固定床式とすることにより、生物（菌体）の下流側への流出を抑制することが可能である。総ての生物処理手段を固定床式とすると、生物ないし担体の流出が著しく少なくなり、後段での後処理の負荷が著しく低減される。また、最下流側の生物処理手段を固定床式とし、その他の生物処理手段の少なくとも１つを流動床式とすると、流動床式の生物処理手段によって尿素の分解除去効率が向上すると共に、この流動床式の生物処理手段から流出した生物が、その下流側の固定床式の生物処理手段で十分に捕捉されるため、生物処理手段よりも後段での負荷が低減される。

本実施の形態にあっても、少なくとも１つの生物処理手段において、酸化剤及び／又は殺菌剤の存在下で生物処理を行うことが好ましく、これにより尿素分解効率が向上する。例えば、原水を２個の生物処理手段に直列に通水する場合には、酸化剤及び／又は殺菌剤は、１段目の生物処理手段の前段に添加してもよく、１段目と２段目の生物処理手段の間に添加してもよく、その両方に添加してもよい。

なお、炭素源の濃度や酸化剤及び／又は殺菌剤の濃度を生物処理手段ごとに異なる値に調整することにより、各生物処理手段に保持される菌体の菌相を異ならせてもよい。これにより、多様な形態による生物処理により、尿素の分解除去の向上を図ることができる。

第１図（ｂ）はこの第２の実施の形態の一例を示している。この第１図（ｂ）では、原水は超純水製造装置の前処理システムの処理水である。この前処理システム処理水に対し炭素源を添加し、第１の生物処理手段１に通水し、この第１の生物処理手段１からの処理水を第２の生物処理手段２に通水し、第２の生物処理手段２の生物処理水を１次純水システムに供給する。

前述の通り、第１の生物処理手段１は、固定床に限らず、流動床などであってもよい。第２の生物処理手段２は固定床であり、特に下向流固定床式であることが好ましい。

第１図（ｃ）は第２の実施の形態の別の一例を示している。この第１図（ｃ）は、第１図（ｂ）において、第１の生物処理手段１からの処理水に殺菌剤として結合塩素剤を添加するようにしたものである。その他の構成は第１図（ｂ）と同様である。

第１図（ｄ）は第２の実施の形態のさらに別の一例を示している。この第１図（ｄ）では、第１図（ｃ）において、前処理システムからの処理水に対して炭素源及び酸化剤（この実施の形態では塩素剤）を添加している。その他の構成は第１図（ｃ）と同様である。

なお、第２の実施の形態におけるその他の好適な構成は、第１の実施の形態と同様である。

次に、本発明の水処理方法を利用して超純水を製造する方法について第２図を参照して説明する。第２図に示す超純水製造方法では、原水を、前処理システム１０、生物処理システム１１、限外濾過膜分離（ＵＦ）装置１２、一次純水処理システム２０及びサブシステム３０で処理する。

この前処理システム１０は、凝集、加圧浮上（沈殿）、濾過（膜濾過）装置等よりなる。この前処理システム１０において、原水中の懸濁物質やコロイド物質が除去される。また、この前処理システム１０では高分子系有機物、疎水性有機物などの除去も可能である。

この前処理システム１０からの流出水に炭素源や、必要に応じさらに酸化剤及び／又は殺菌剤を添加し、生物処理システム１１により上述の生物処理が行われる。生物処理システム１１は第１図（ａ）〜（ｄ）のいずれでもよい。この生物処理システム１１の下流側に設置された限外濾過膜分離装置１２では、生物処理システム１１から流出する微生物や担体微粒子等を分離除去する。但し、この限外濾過膜分離装置１２は省略されてもよい。

一次純水処理システム２０は、第１逆浸透（ＲＯ）膜分離装置２１と、第２逆浸透（ＲＯ）膜分離装置２２と、混床式イオン交換装置２３とをこの順に設置したものである。但し、この一次純水処理システム２０を構成する装置はこれに制限されるものではなく、例えば、逆浸透装置、イオン交換処理装置、電気脱イオン交換処理装置、ＵＶ酸化処理装置などを組み合わせてもよい。

サブシステム３０は、サブタンク３１と、熱交換器３２と、低圧紫外線酸化装置３３と、混床式イオン交換装置３４と、ＵＦ膜分離装置３５とをこの順に設置したものである。一次純水処理システム２０の処理水は、サブシステム３０にて、サブタンク３１及び熱交換器３２を経て低圧紫外線酸化装置３３に導入され、含有されるＴＯＣがイオン化ないし分解され、このうち、イオン化された有機物は、後段の混床式イオン交換装置３４で除去される。この混床式イオン交換装置３４の処理水は更にＵＦ膜分離装置３５で膜分離処理され、超純水が得られる。但し、このサブシステム３０を構成する装置はこれに制限されるものではなく、例えば、脱気処理装置、ＵＶ酸化処理装置、イオン交換処理装置（非再生式）、限外濾過膜処理装置（微粒子除去）などを組み合わせてもよい。

この超純水製造方法よると、生物処理システム１１において尿素が十分に分解除去されるため、高純度の超純水を効率よく製造することができる。また、生物処理システム１１の最終段の生物処理手段を固定床とした場合には、生物処理システム１１から生物（菌体）や担体微粒子等が流出することが抑制される。これにより、菌体等が後段１次純水システム等で濁質負荷となったりスライム障害の原因になったりすることが防止される。

この超純水製造方法によると、原水を生物処理システム１１に導入する前に前処理システム１０に導入して原水中の濁質を除去している。このため、生物処理システム１１での尿素の分解除去効率が濁質のために低下することが防止されると共に、濁質によって生物処理システム１１の圧力損失が増加することが抑制される。また、この超純水製造方法によると、生物処理システム１１の下流側に限外濾過膜分離装置１２、一次純水システム２０及びサブシステム３０が設けられているため、生物処理システム１１から流出する生物ないし担体が、これら限外濾過膜分離装置１２、一次純水システム２０及びサブシステム３０によって良好に除去される。

なお、第２図では、尿素除去処理を前処理後に行っているが、前処理の前に尿素除去処理を行ってもよい。

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。

［実施例１］
第１図（ａ）のフローのように、原水に対して炭素源と、結合塩素剤と、リン源とを添加した後、１段の生物処理手段に通水して生物処理を行った。

原水としては、市水（野木町水；平均尿素濃度１０μｇ／Ｌ、平均ＴＯＣ濃度５００μｇ／Ｌ）に試薬尿素（キシダ化学製）を必要に応じ添加したものを用いた。

炭素源としては酢酸ナトリウム（キシダ化学製）を用い、結合塩素剤としては栗田工業株式会社製スライムコントロール剤（結合塩素系「クリバータＩＫ１１０」）を用いた。リン源としてはリン酸二水素ナトリウム（キシダ化学製）を用いた。

生物処理手段としては、生物担体としての粒状活性炭（「クリコール ＷＧ１６０、１０／３２メッシュ」、栗田工業株式会社製）を円筒容器に１０Ｌ充填して固定床としたものを用いた。なお、生物処理手段としては、試薬尿素にて馴養を実施し、尿素分解能が既に発現しているものを用いた。

まず、市水（試薬尿素無添加）に対し、酢酸ナトリウム、スライムコントロール剤及びリン酸二水素ナトリウムが市水に対して以下の濃度となるように添加した後、生物処理手段に下向流にて通水した。通水速度ＳＶは２０／ｈｒ（毎時通水流量÷充填活性炭量）とした。通水後の生物処理水について、尿素濃度を分析した。その結果を表１に示す。
酢酸ナトリウム：５００μｇ／Ｌ
スライムコントロール剤：０．２ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２
リン酸二水素ナトリウム：５μｇ／Ｌ

４８時間経過後、市水に対し、上記薬剤と共に試薬尿素を１００μｇ／Ｌの割合で添加したものを模擬原水とし、上記の生物処理手段に通水した。この通水を継続し、６時間、１２時間及び２４時間経過時点でそれぞれ、生物処理水の尿素濃度を分析した。その結果を表１に示す。

尿素分析の手順は以下の通りである。すなわち、まず、検水の全残留塩素濃度をＤＰＤ法にて測定し、相当量の重亜硫酸ナトリウムで還元処理する。（その後、ＤＰＤ法にて全残留塩素を測定して、０．０２ｍｇ／Ｌ未満であることを確認する。）次に、この還元処理した検水をイオン交換樹脂（「ＫＲ−ＵＭ１」、栗田工業株式会社製）にＳＶ５０／ｈｒで通水し、脱イオン処理し、ロータリーエバポレータにて１０〜１００倍に濃縮した後、ジアセチルモノオキシム法にて尿素濃度を定量する。

なお、試験期間中にｐＨ調整は実施しなかった。試験期間中のｐＨは６．８〜７．５であった。試験期間中の市水の水温は２４〜２６℃（１５℃以上）であったため、生物反応が阻害される水温ではないと判断し、水温調節も実施しなかった。試験期間中の生物処理水の溶存酸素（ＤＯ）濃度は３．８〜４．５ｍｇ／Ｌであったため、溶存酸素不足はないと判断し、溶存酸素濃度の調節も実施しなかった。試験期間中、生物処理水中の全残留塩素濃度は０．０５〜０．１ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２（遊離残留塩素濃度は０．０２ｍｇ／ＬａｓＣｌ_２以下）であった。

上記２４時間経過後の生物処理水のＦＩ（ＳＤＩ）値を表２に示す。ここで、ＦＩ（Fouling Index）及びＳＤＩ（Silt Density Index）は逆浸透膜の給水指標として用いられる値であり、主に濁質負荷及びスライム障害の発生度合いを図る指標値として用いられるものである。このＦＩ（ＳＤＩ）値は以下の手順で求められる。すなわち、φ４７ｍｍ、公称孔径０．４５μｍのメンブレンフィルターを用い、０．２ＭＰａ（３０ＰＤＩ）の操作圧力にて全量濾過を行う。そして、初期５００ｍＬ濾過に要した時間Ｔ_１（秒）と、濾過継続１５分後における５００ｍＬ濾過に要した時間Ｔ_２（秒）とから、下式を用いてＦＩ（ＳＤＩ）値を算出する。なお、このＦＩ（ＳＤＩ）値のＲＯ給水基準は３〜４未満である。
ＦＩ（ＳＤＩ）＝（１−Ｔ_１／Ｔ_２）／１５

［比較例１］
炭素源を添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして前記模擬原水を処理した。その結果を表１及び表２に示す。

［参考例１］
スライムコントロール剤（結合塩素剤）を添加せず、馴養時にもスライムコントロール剤を添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして前記模擬原水を処理した。その結果を表１及び表２に示す。

［実施例２］
生物処理手段として実施例１と同様の生物処理手段を直列に２段に設置したものを用い、かつ市水に対してスライムコントロール剤を添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして前記模擬原水を処理した。なお、このフローは、第１図（ｂ）において、被処理水に対しＣ源だけでなくリン源も併せて添加したフローに相当する。結果を表１及び表２に示す。

表１に示す通り、実施例１では、原水中の尿素濃度の変化（負荷変動）の前後における生物処理水濃度の変化は微小であった。これに対し、炭素源を添加しない比較例１では、負荷変動から（すなわち通水する原水を尿素無添加のものから前記模擬原水に切替えてから）２４時間経過後の尿素濃度が依然として高く、負荷変動への追従性が不十分であった。

結合塩素剤を添加しない参考例１では、実施例１に比べて生物処理水の水質は若干悪化するものの、負荷変動に対しある程度の追従性があることが認められた。２段生物処理を行う実施例２では、負荷変動の前後で生物処理水の変化は認められず、負荷変動への追従性は極めて良好であった。

表２に示す通り、スライムコントロール剤を添加した実施例１，２及び比較例１ではＦＩ（ＳＤＩ）値が３〜４であるのに対し、スライムコントロール剤を添加しない参考例１ではＦＩ（ＳＤＩ）値は６超であった。この結果は菌体の流出量低減または菌体の失活に起因する結果と判断でき、スライムコントロール剤共存下で生物処理を実施することにより、後処理への負荷低減が可能と判断される。

１，２ 生物処理手段
１０ 前処理システム
１１ 生物処理システム
１２ 限外濾過膜分離装置
２０ 一次純水処理システム
３０ サブシステム

Claims (8)

1. 尿素を含有する原水を生物処理する水処理方法において、
   原水に炭素源を添加した後、生物担持担体の固定床を有する生物処理手段に通水して生物処理を行うことを特徴とする生物処理方法。
2. 請求項１において、前記原水に酸化剤及び／又は殺菌剤を添加した後、生物処理を行うことを特徴とする水処理方法。
3. 尿素を含有する原水を生物処理する水処理方法において、
   原水に炭素源を添加した後、複数の生物処理手段に直列に通水して生物処理を行うことを特徴とする水処理方法。
4. 請求項３において、少なくとも最も下流側の生物処理手段が生物担持担体の固定床を有することを特徴とする水処理方法。
5. 請求項３又は４において、少なくとも１つの生物処理手段に流入する被処理水に対し、酸化剤及び／又は殺菌剤を添加することを特徴とする水処理方法。
6. 請求項３又は４において、原水に炭素源を添加した後、第１の生物処理手段に通水し、該第１の生物処理手段の処理水に対し酸化剤及び／又は殺菌剤を添加した後第２の生物処理手段に通水することを特徴とする水処理方法。
7. 請求項２、５及び６のいずれか１項において、酸化剤及び／又は殺菌剤は塩素系薬剤であることを特徴とする水処理方法。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の水処理方法の処理水を１次純水装置及び２次純水装置で処理して超純水を製造することを特徴とする超純水製造方法。

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