JP2022002830A - 純水製造装置及び純水製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図面を参照して本発明の純水製造装置と純水製造方法の実施形態について説明する。図1Aは本発明の実施形態1Aに係る純水製造装置1Aの概略構成を示している。純水製造装置1(1次システム)は上流側の前処理システムと下流側のサブシステム(2次システム)とともに超純水製造装置を構成する。前処理システムで製造された原水(以下、被処理水という)は尿素を含む有機物を含有している。
図2Aは本発明の実施形態2Aに係る純水製造装置2Aの概略構成を示している。本実施形態では有機物などの化合物の酸化分解のために過酸化水素を用いており、被処理水は、過酸化水素で酸化分解される任意の化合物の他、アニオンを含んでいる。純水製造装置2Aはろ過器11、活性炭塔12、第1のイオン交換装置13、逆浸透膜装置14、紫外線照射装置15、第2のイオン交換装置16、脱気装置17と、を有し、これらは、被処理水の流通方向Dに関し上流から下流に向かって、母管L1に沿って直列に配置されている。これらの装置11〜17は実施形態1A〜1Cと同じ構成を有している。本実施形態では、逆浸透膜装置14と紫外線照射装置15との間に過酸化水素添加手段24が設けられている。過酸化水素添加手段24は過酸化水素の貯蔵タンク24aと、移送ポンプ24bと、を有している。過酸化水素は、移送ポンプ24bで昇圧され、逆浸透膜装置14と紫外線照射装置15との間で母管L1を通る被処理水に添加される。過酸化水素が添加された被処理水に、紫外線照射装置15によって紫外線が照射される。これによって過酸化水素からヒドロキシラジカルが発生し、ヒドロキシラジカルによって有機物の酸化分解が促進される。上述の通り、過酸化水素は尿素などの難分解性有機物を除去する効率は低いが、難分解性ではない一般的な化合物の酸化分解には有効である。第2のイオン交換装置16(アニオン除去装置)の下流、すなわち第2のイオン交換装置16と脱気装置17との間に、白金族触媒担体が充填された触媒塔20が設けられている。
(1)アニオン交換体/白金族触媒担体/カチオン交換体
(2)カチオン交換体/アニオン交換体/白金族触媒担体
(3)アニオン交換体/カチオン交換体/白金族触媒担体
上述のように白金族触媒担体はアニオン交換体であるため、白金族触媒担体とアニオン交換体は互いに隣接して充填されることが好ましい((1)または(2))。これによって再生時に白金族触媒担体とアニオン交換体を一括して取り扱うことができ、再生の手順を簡略化できる。また、従来アニオン交換体が充填されていた部分の一部を白金族触媒担体に置き換えることで、既存のイオン交換塔を用いることも容易である。
実施形態3A〜3Bは実施形態1A〜1Cと実施形態2A〜2Bを合わせた構成を有している。従って、個々の装置の構成や効果については上述の各実施形態を参照されたい。図3Aは本発明の実施形態3Aに係る純水製造装置3Aの概略構成を示している。純水製造装置3Aはろ過器11、活性炭塔12、第1のイオン交換装置13、逆浸透膜装置14、紫外線照射装置15、第2のイオン交換装置16、触媒塔20(白金族触媒担体)、脱気装置17と、を有し、これらは被処理水の流通方向Dに関し上流から下流に向かって、母管L1に沿って直列に配置されている。これらの装置11〜17,20は実施形態2Aと同じ構成を有している。また、純水製造装置3Aは、被処理水に次亜ハロゲン酸を添加する次亜ハロゲン酸添加手段21を有している。次亜ハロゲン酸添加手段21は実施形態1A〜1Cと同様の構成を有し、逆浸透膜装置14と紫外線照射装置15の間で被処理水に次亜ハロゲン酸を添加する。さらに、純水製造装置3Aは実施形態1A〜1Cと同様、紫外線照射装置15の上流側にpH調整手段22を有している。さらに、純水製造装置3Aは、実施形態1A〜1Cと同様、次亜ハロゲン酸添加手段21の上流側の被処理水のTOCを測定するTOC計などのTOC分析手段18を有している。
実施形態1A〜1Cの効果を確認するため、図4に示す試験装置を用いて尿素除去率の測定を行った。超純水に酸化剤を添加し、その下流で難分解性有機物として尿素を添加した。紫外線照射装置の上流側の被処理水のTOCが16μg/L、尿素濃度が80μg/Lとなるように尿素の添加量を調整した。株式会社日本フォトサイエンス社の紫外線照射装置を用いて、照射量0.70kWh/m3で紫外線を照射した。紫外線照射装置の下流に容量300mLの非再生型混床式イオン交換装置(以下、イオン交換装置という)を設け、イオン成分を除去した。紫外線照射装置の入口側とイオン交換装置の出口側に尿素測定器(オルガノ製ORUREA)を設け、尿素濃度を測定した。実施例1では酸化剤として次亜臭素酸を2mg−Cl2/L(塩素換算濃度)の濃度で添加した。次亜臭素酸は実施形態1A〜1Cと同様、NaBrとNaClOとを混合して生成した。次亜臭素酸の濃度は試料水にグリシンを添加し、遊離塩素を結合塩素に変化させた後、遊離塩素試薬にて残塩濃度計(HANNA製)を用いて測定した。比較例1−1では酸化剤は添加しなかった。比較例1−2では酸化剤として過酸化水素を2mg/Lの濃度で添加した。被処理水のpHは7とした。尿素除去率は、紫外線照射装置の入口側における被処理水の尿素濃度をC1,イオン交換装置の処理水の尿素濃度をC2としたときに、(C1−C2)/C1×100(%)として求めた。
実施形態2A,2Bの効果を確認するため、図7に示す試験装置を用いて処理水の過酸化水素濃度の測定を行った。実施例2−1では、図7(a)に示すように、超純水に過酸化水素を添加し、その下流でアニオン負荷として炭酸を添加した。アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂を複床充填した再生式イオン交換装置と、Pd触媒担体とに被処理水を順次通水し、処理水(Pd樹脂塔出口水)の過酸化水素濃度を測定した。実施例2−2では、図7(a)に示すように、同様にして被処理水を作成し、アニオン交換樹脂とPd触媒担体とカチオン交換樹脂とをこの順で通水順に充填した再生式イオン交換装置に通水し、処理水(再生式イオン交換装置出口水)の過酸化水素濃度を測定した。比較例2は図示を省略しているが、実施例2−1において再生式イオン交換装置を省略した。すなわち、被処理水からアニオン成分を除去することなく、被処理水をPd触媒担体に通水し、処理水(Pd触媒担体出口水)の過酸化水素濃度を測定した。
実施形態3A,3Bの効果を確認するため、図8,9に示す試験装置を用いて比較例3−1〜3−5と実施例3−1,3−2を行った。概要を表1に示す。
15 紫外線照射装置
16,16a,16b 第2のイオン交換装置(アニオン除去手段)
18 TOC計(TOC分析手段)
20 触媒塔
21 次亜ハロゲン酸添加手段
22 pH調整手段
23 還元剤添加手段
24 過酸化水素添加手段
Claims (10)
- 有機物を含む被処理水に次亜ハロゲン酸を添加する次亜ハロゲン酸添加手段と、
前記次亜ハロゲン酸添加手段の下流に位置し、前記次亜ハロゲン酸が添加された前記被処理水に紫外線を照射する紫外線照射装置と、を有する純水製造装置。 - 前記紫外線照射装置の上流に位置し、前記被処理水のpHを3以上、8以下に調整するpH調整手段を有する、請求項1に記載の純水製造装置。
- 前記次亜ハロゲン酸添加手段の上流の被処理水のTOCを測定するTOC分析手段を有し、前記次亜ハロゲン酸添加手段は、前記TOC分析手段で測定されたTOC濃度に対し30重量倍以上の次亜ハロゲン酸を添加する、請求項1または2に記載の純水製造装置。
- 前記有機物は尿素を含み、
前記次亜ハロゲン酸添加手段の上流側の被処理水の尿素を測定する尿素分析手段を有し、前記次亜ハロゲン酸添加手段は、前記尿素分析手段で測定された尿素濃度に対し5重量倍以上の次亜ハロゲン酸を添加する、請求項1または2に記載の純水製造装置。 - 前記次亜ハロゲン酸は次亜臭素酸である、請求項1から4のいずれか1項に記載の純水製造装置。
- 前記次亜ハロゲン酸添加手段は、臭化ナトリウムの供給手段と、次亜塩素酸ナトリウムの供給手段と、臭化ナトリウムと次亜塩素酸ナトリウムの混合手段と、を有する、請求項5に記載の純水製造装置。
- 前記紫外線照射装置の下流に位置するイオン交換装置を有する、請求項1から6のいずれか1項に記載の純水製造装置。
- 前記紫外線照射装置の下流に位置する他の紫外線照射装置を有する、請求項1から7のいずれか1項に記載の純水製造装置。
- 有機物を含む被処理水に次亜ハロゲン酸を添加することと、
前記次亜ハロゲン酸が添加された前記被処理水に紫外線を照射すること、を有する純水製造方法。 - 前記被処理水は尿素を含む、請求項9に記載の純水製造方法。
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