JP2022124773A - 水処理システム及び水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】難分解性有機物をより効果的に除去する。【解決手段】水処理装置（純水製造装置１Ａ）は少なくともアニオン交換体が充填されたイオン交換体充填装置１４と、アニオン交換体にハロゲンオキソ酸またはハロゲンオキソ酸イオンを保持させる手段（酸化剤添加手段２１）と、を有し、ハロゲンオキソ酸またはハロゲンオキソ酸イオンが保持されたイオン交換体充填装置１４に、被処理水が通水される。【選択図】図１

Description

本発明は水処理システム及び水処理方法に関する。

純水水質への高度な要求が顕在化するに伴って、近年、純水中に含まれる微量の有機物、特に尿素などの難分解性有機物を分解し除去する方法が検討されている。特許文献１，２には、尿素を含む被処理水に臭化ナトリウムと次亜塩素酸ナトリウムとを添加し、この被処理水を反応槽で滞留させることで尿素を除去する方法が開示されている。

特開２０１１－１８３２７５号公報 特開２０１２－１１３５６号公報

特許文献１，２に開示された方法は被処理水を反応槽で長時間滞留させる必要があり、尿素を効率的に除去することができない。本発明は難分解性有機物をより効果的に除去することのできる水処理システムを提供することを目的とする。

本発明の水処理システムは、少なくともアニオン交換体が充填されたイオン交換体充填装置と、アニオン交換体にハロゲンオキソ酸またはハロゲンオキソ酸イオンを保持させる手段と、を有し、ハロゲンオキソ酸またはハロゲンオキソ酸イオンが保持されたイオン交換体充填装置に、被処理水が通水される。

本発明によれば、難分解性有機物をより効果的に除去することのできる水処理システムを提供することができる。

第１の実施形態に係る純水製造装置の概略構成図である。 第２の実施形態に係る純水製造装置の概略構成図である。 第３の実施形態に係る純水製造装置の概略構成図である。 第４の実施形態に係る純水製造装置の概略構成図である。 第５の実施形態に係る純水製造装置の概略構成図である。 第６の実施形態に係る純水製造装置の概略構成図である。 第７の実施形態に係る純水製造装置の概略構成図である。 第８の実施形態に係る純水製造装置の概略構成図である。 第９の実施形態に係る純水製造装置の概略構成図である。 第１０の実施形態に係る純水製造装置の概略構成図である。 被処理水の空間速度と尿素除去率の関係を示すグラフである。 被処理水の通水時間と尿素除去率の関係を示すグラフである。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の水処理システムと水処理方法の実施形態について説明する。以下に説明する純水製造装置は水処理システムの一例である。図１（ａ）は本発明の第１の実施形態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１Ａ（１次システム）は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。純水製造装置１Ａに供給される原水（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。

純水製造装置１Ａは、ろ過器１１、活性炭塔１２、第１のイオン交換装置１３、イオン交換体充填装置１４、逆浸透膜装置１５、紫外線照射装置（紫外線酸化装置）１６、第２のイオン交換装置１７、脱気装置１８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に沿ってこの順序で直列に配置されている。被処理水は原水ポンプ（図示せず）で昇圧された後、ろ過器１１で比較的粒径の大きな塵埃等が除去され、活性炭塔１２で高分子有機物などの不純物が除去される。ろ過器１１の構成は限定されないが、本実施形態では砂ろ過器を用いている。第１のイオン交換装置１３は、カチオン交換樹脂が充填されたカチオン塔（図示せず）と、脱炭酸塔（図示せず）と、アニオン交換樹脂が充填されたアニオン塔（図示せず）と、を有し、これらは上流から下流に向けてこの順で直列に配置されている。被処理水はカチオン塔でカチオン成分を、脱炭酸塔で炭酸を、アニオン塔でアニオン成分をそれぞれ除去される。

純水製造装置１Ａは、尿素を含有する被処理水に酸化剤を添加する酸化剤添加手段２１を有している。酸化剤添加手段２１は反応物添加手段の一例である。酸化剤は後述するイオン交換体充填装置１４に充填されたアニオン交換体に保持されたイオンまたは酸と反応して、ハロゲンオキソ酸を生成し、アニオン交換体にハロゲンオキソ酸を保持させる。従って、酸化剤添加手段２１は、アニオン交換体にハロゲンオキソ酸を保持させる手段の一例である。本実施形態では、ハロゲンオキソ酸は次亜ハロゲン酸であるが、ハロゲン酸、過ハロゲン酸、亜ハロゲン酸などでもよい。安定性の面で、次亜ハロゲン酸を用いるのが好ましい。また、本実施形態では、次亜ハロゲン酸は次亜臭素酸であるが、次亜塩素酸または次亜ヨウ素酸であってもよい。酸化剤添加手段２１は、酸化剤の貯蔵タンク２１ａと、移送ポンプ２１ｂと、を有する。酸化剤として、次亜塩素酸、過マンガン酸、過酸化水素、過硫酸などが挙げられる。酸化剤は連続的に被処理水に添加してもよいし、間欠的に被処理水に添加してもよい。酸化剤の濃度は特に限定されないが、濃度が高いとアニオン交換体からの有機物の剥離が生じやすくなる。また、これによる後段設備の負荷も高くなる。従って、酸化剤の濃度は５ｍｇ－Ｃｌ₂／Ｌ以下とすることが好ましい。

酸化剤添加手段２１の母管Ｌ１との接続部、すなわち、酸化剤の被処理水への添加部は第１のイオン交換装置１３とイオン交換体充填装置１４の間にある。すなわち、イオン交換体充填装置１４は、酸化剤添加手段２１の母管Ｌ１との接続部のすぐ下流に位置している。「すぐ下流」とは、酸化剤添加手段２１の添加部とイオン交換体充填装置１４との間に、有機材料からなる接液部を有する水処理装置が設けられていないことを意味する。水処理装置は被処理水に含まれる不純物を除去するための任意の装置であり、逆浸透膜、限外ろ過膜、精密ろ過膜などのろ過膜、イオン交換装置、脱気装置などを含むが、熱交換器、ポンプ、弁、計器などは含まない。

イオン交換体充填装置１４は、少なくともアニオン交換体が充填された装置である。イオン交換体充填装置１４にはカチオン交換体がさらに充填されていてもよい。この場合、カチオン交換体はアニオン交換体と混床充填されるが、複床充填されてもよく、後者の場合、被処理水の流れ方向においてアニオン交換体がカチオン交換体の上流側にあることが好ましい。尿素除去効率の観点からは、イオン交換体充填装置１４にはアニオン交換体だけが充填されていることがより好ましい。一方、カチオン交換体とアニオン交換体を混床充填する場合、アニオン交換体から流出する正に帯電した溶出物をカチオン交換体で吸着することができる。アニオン交換体及びカチオン交換体としてはアニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂が好適に使用されるが、モノリス状ないし繊維状のアニオン交換体及びカチオン交換体を使用することもできる。イオン交換樹脂は、ゲル型、ＭＲ型のどちらでもよい。アニオン交換樹脂は限定されず、強塩基性樹脂、弱塩基性樹脂のどちらでもよい。また、イオン交換体充填装置１４は、アニオン交換樹脂を充填した電気式脱イオン水製造装置(ＥＤＩ)であってもよい。

上述のように、本実施形態のアニオン交換樹脂は、酸化剤と反応してハロゲンオキソ酸を生成するイオンまたは酸を保持している。イオンはハロゲン化物イオンであり、好ましくは臭化物イオンである。酸はハロゲン化水素である。アニオン交換樹脂が臭素形である場合、アニオン交換樹脂が保持するイオンが酸化剤と反応して、次亜臭素酸が生成される。このように、アニオン交換樹脂は、酸化剤（第１の反応物）と反応するイオンまたは酸（第２の反応物）を保持し、第１の反応物と第２の反応物の反応を生じさせ、生成物（例えば次亜臭素酸）を保持する役割を負う。被処理水は１２００（／ｈ）以下の空間速度でイオン交換体充填装置１４に供給されることが好ましい。空間速度が高すぎると尿素除去率が低下する。

被処理水を、イオン交換体充填装置１４に充填され次亜臭素酸を保持するアニオン交換体に接触させることで、尿素を短時間で効率的に除去することができる。尿素の大半は、被処理水がイオン交換体充填装置１４を通過する数秒～数分程度の時間で除去される、従来の反応槽では数時間オーダーの滞留時間を要していたことから、反応槽と比べて極めて短時間で尿素を除去することができる。また、従来の反応槽の場合、被処理水の滞留時間を確保するために装置の大型化が避けられないが、イオン交換体充填装置１４は一般的なイオン交換装置と同様の構成を有しているため、設置面積の観点からも反応槽より有利である。

このように被処理水をハロゲンオキソ酸、特に次亜ハロゲン酸が保持されたアニオン交換体に接触させることで、尿素を短時間で効率的に除去できる理由について、発明者は以下のように考えている。ハロゲンオキソ酸がアニオン交換体上で生成、保持され、下流側への流出が抑制されることで、アニオン交換体の内部にハロゲンオキソ酸が濃縮される。被処理水はアニオン交換体の空隙（樹脂の場合は、樹脂同士の隙間）に沿って流れるため、イオン交換体充填装置１４内で尿素が滞留しやすい。以上より、ハロゲンオキソ酸が尿素と接触する可能性が高くなり、短時間で尿素を除去することができる。従って、イオン交換体充填装置１４には、ハロゲンオキソ酸を生成、保持するために、少なくともアニオン交換体が充填されている必要がある。

イオン交換体充填装置１４と逆浸透膜装置１５との間に還元剤添加手段２２が設置されている。還元剤添加手段２２は被処理水中に残存した酸化剤の除去手段である。還元剤としては過酸化水素が用いられるが、亜硫酸塩を用いることもできる。還元剤添加手段２２は還元剤の貯蔵タンク２２ａと、移送ポンプ２２ｂと、を有している。還元剤は、移送ポンプ２２ｂで昇圧され、イオン交換体充填装置１４と逆浸透膜装置１５との間で、母管Ｌ１を通る被処理水に添加される。酸化剤の除去手段は、同様の効果を有する限り還元剤添加手段２２に限定されず、例えばパラジウム（Ｐｄ）等の白金族金属触媒担体、活性炭などであってもよい。あるいは、これらの酸化剤の除去手段を直列で組み合わせてもよい。なお、ハロゲンオキソ酸のアニオン交換体からの流出量は限られているが、被処理水中に流出したハロゲンオキソ酸も還元剤添加手段２２で除去される。

逆浸透膜装置１５は余剰の還元剤を除去する。還元剤の除去手段は、イオン交換樹脂、電気式脱イオン装置、紫外線照射装置、白金族金属触媒担体などであってもよく、これらの還元剤除去手段は直列で組み合わせてもよい。白金族金属触媒担体は、白金族金属からなる白金族金属触媒がアニオン交換体に担持されたものである。アニオン交換体としては、アニオン交換樹脂、モノリス状有機多孔質アニオン交換体などを用いることができる。白金族金属触媒は、その触媒作用によって過酸化水素などの還元剤を分解する。白金族金属としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）などが挙げられ、これらの一種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの白金族金属の中ではＰｔとＰｄが好ましく、コストの観点からはＰｄがさらに好ましい。白金族金属触媒担体の設置位置は、還元剤の添加位置の下流であれば特に限定されないが、後述する第２のイオン交換装置１７の下流が好ましい。第２のイオン交換装置１７によってアニオン成分が除去されるため、白金族金属触媒の還元剤除去性能が向上する。

紫外線照射装置１６は被処理水に紫外線を照射する。紫外線照射装置１６としては、例えば２５４ｎｍ、１８５ｎｍ、１７２ｎｍの少なくともいずれかの波長を含む紫外線ランプを用いることができる。イオン交換体充填装置１４に充填されたアニオン交換体（及びカチオン交換体）は、酸化剤（及びハロゲンオキソ酸）に接触することで劣化し、有機物が被処理水中に流出する。この有機物は逆浸透膜装置１５、紫外線照射装置１６、第２のイオン交換装置１７（カチオン交換体）によって分解される。この点について以下に詳細に説明する。

次亜塩素酸などの酸化剤は酸化作用が強いため、例えば有機材料で形成された膜を容易に劣化させる。従って、本来は、本実施形態のように酸化剤をアニオン交換体などの有機構造体に接触させることは、有機材料の剥離による被処理水の水質低下を招きやすく、望ましくない。一方、被処理水をハロゲンオキソ酸が保持されたアニオン交換体に接触させることによって、尿素を短時間で且つ高効率で除去することが本願発明者により見出された。このため、本実施形態では有機材料の剥離の可能性が高まるという問題点に拘わらず、敢えて酸化剤をアニオン交換体に接触させている。そして、その結果発生する可能性のある有機物を後工程で除去するため、逆浸透膜装置１５、紫外線照射装置１６及び第２のイオン交換装置１７を設けている。

換言すれば、以下のように説明することもできる。本実施形態ではアニオン交換体は尿素を除去するために必須であるため、イオン交換体充填装置１４のアニオン交換体は敢えて酸化剤に接触させている。しかし、それ以外の、有機材料からなる接液部を有する水処理装置（有機膜など）は、酸化剤を接触させても尿素の除去に寄与しないか、または尿素を除去する寄与度が小さい。また、酸化剤を接触させると、有機材料の劣化のために、他成分の処理性能が低下する。このため、これらの水処理装置は高濃度の酸化剤に接触させないように、イオン交換体充填装置１４の後段に配置している。つまり、本実施形態では、酸化剤の被処理水への添加部とイオン交換体充填装置１４との間に、酸化剤が添加された被処理水が接する、有機材料からなる接液部を有する水処理装置が設けられていない。イオン交換体充填装置１４の下流側では、イオン交換体充填装置１４における酸化剤の消費と、還元剤による酸化剤の分解によって、被処理水の酸化剤濃度は大幅に低下する。このため、イオン交換体充填装置１４の下流側、特に還元剤添加手段２２の下流側での各水処理装置からの有機材料の剥離や溶出による被処理水の水質悪化は、たとえあるとしても限定的である。要するに、本実施形態では、酸化剤に接触する、有機材料からなる接液部を有する水処理装置を、尿素除去のために必要不可欠なものだけに限定することで、尿素の除去効率の改善と有機材料の流出の抑制を両立している。

紫外線照射装置１６の下流に位置する第２のイオン交換装置１７は、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが充填された再生式イオン交換樹脂塔である。紫外線照射によって被処理水中に発生する有機物の分解生成物は、第２のイオン交換装置１７によって除去される。その後、被処理水中の溶存酸素、炭酸等が脱気装置１８によって除去される。

図１（ｂ）は、イオン交換体充填装置１４の近傍をより詳細に示している。純水製造装置１Ａを長時間運転すると、アニオン交換体に保持され酸化剤と反応するイオンが徐々に失われていき、尿素除去性能が低下する。このため、純水製造装置１Ａはアニオン交換体に元のイオンまたは酸を保持させる再生手段２３を有している。純水製造装置１Ａの運転を継続しながらアニオン交換体の再生を行うため、イオン交換体充填装置１４は複数のイオン交換体充填装置１４ａ，１４ｂを有している。イオン交換体充填装置１４ａ，１４ｂは母管Ｌ１に接続された分岐管Ｌ２ａ，Ｌ２ｂにそれぞれ配置され、分岐管Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ上の弁Ｖ１，Ｖ２によって運転の切り替えが可能となっている。図１（ｂ）には、イオン交換体充填装置１４ａを運転しながら、イオン交換体充填装置１４ｂのアニオン交換体の再生を行う例を示している。なお、イオン交換体充填装置の台数は２台に限定されない。純水製造装置１Ａの連続運転が求められない場合、イオン交換体充填装置の台数は１台でもよい。

再生手段２３は、再生剤の貯蔵タンク２３ａと、使用済み再生剤の回収タンク２３ｂと、を有している。アニオン交換樹脂が臭素形である場合、再生剤は臭化物、例えばNaBrである。貯蔵タンク２３ａから供給された再生剤は、分岐管Ｌ３ａを通ってイオン交換体充填装置１４ａに供給され、回収タンク２３ｂに回収される。同様に、貯蔵タンク２３ａから供給された再生剤は、分岐管Ｌ３ｂを通ってイオン交換体充填装置１４ｂに供給され、回収タンク２３ｂに回収される。再生対象のイオン交換体充填装置１４ａ，１４ｂの切り替えは、分岐管Ｌ３ａ，Ｌ３ｂ上の弁Ｖ３，Ｖ４によって行われる。再生の際には樹脂の逆洗、水抜きなどが行われることがある。図示は省略しているが、再生手段２３はこれらに必要な設備も備えている。なお、再生手段２３はアニオン交換体の尿素除去性能の回復のために使用されるが、ハロゲン形のアニオン交換体を作成するためにも用いられる。所望のハロゲン形のアニオン交換体が市販されていない場合、例えばＯＨ形のアニオン交換体を、再生手段２３によって、所望のハロゲン形のアニオン交換体に変換することができる。

次に、図２～５を参照して、本発明の純水製造装置の他の実施形態について説明する。説明を省略した構成及び効果については第１の実施形態と同様である。これらの実施形態からわかるように、反応物添加手段２１，２４とイオン交換体充填装置１４は不可分のセットとして純水製造装置に組み込まれ、また、このセットの設置位置は自由度が高い。

（第２の実施形態）
図２に、第２の実施形態に係る純水製造装置１Ｂの概略構成を示している。酸化剤は活性炭塔１２の処理水に添加される。これに伴い、イオン交換体充填装置１４は酸化剤の添加部と第１のイオン交換装置１３との間に設けられている。すなわち、母管Ｌ１上には、被処理水の流通方向Ｄに関し上流から下流に向かって、活性炭塔１２、酸化剤の添加部、イオン交換体充填装置１４、還元剤の添加部、第１のイオン交換装置１３がこの順序で直列に配置されている。本実施形態でも、酸化剤の添加部とイオン交換体充填装置１４との間に、有機材料からなる接液部を有する水処理装置が存在しないため、有機材料の剥離や溶出による被処理水の水質悪化が防止される。また、酸化剤由来の成分(本実施形態では、臭化物イオン、塩化物イオン、Ｎａイオン)と還元剤由来の成分は、逆浸透膜装置１５及び第２のイオン交換装置１７だけでなく、第１のイオン交換装置１３でも除去することができる。従って、第１のイオン交換装置１３の後段の水処理装置の負荷を軽減することができる。

（第３の実施形態）
図３には第３の実施形態に係る純水製造装置１Ｃの概略構成を示している。酸化剤はろ過装置１１の上流で添加される。これに伴い、イオン交換体充填装置１４が酸化剤の添加部とろ過装置１１との間に設けられている。すなわち、母管Ｌ１上には、被処理水の流通方向Ｄに関し上流から下流に向かって、酸化剤の添加部、イオン交換体充填装置１４、ろ過装置１１、活性炭塔１２、第１のイオン交換装置１３がこの順序で直列に配置されている。なお、ろ過装置１１は砂ろ過装置であるため、前述の通り酸化剤の影響を受けにくい。従って、ろ過装置１１は酸化剤の添加部とイオン交換体充填装置１４との間に設けてもよい。本実施形態では、イオン交換体充填装置１４のアニオン交換体から微量な破砕物が流出した場合、下流のろ過装置１１で除去することが可能である。また、酸化剤は活性炭塔１２で除去可能なため、還元剤添加手段２２を設ける必要がない。また、本実施形態でも、第２の実施形態と同様、酸化剤由来の成分と還元剤由来の成分を第１のイオン交換装置１３でも除去することができる。

（第４の実施形態）
図４には第４の実施形態に係る純水製造装置１Ｄの概略構成を示している。ろ過装置はイオン交換体充填装置１１４と一体化されている。具体的には共通の塔に砂とイオン交換体が複床混床で充填されている。本実施形態では装置のコストダウン及び装置の設置面積の低減が可能である。また、本実施形態でも、第２の実施形態と同様、酸化剤由来の成分を第１のイオン交換装置１３でも除去することができる。ハロゲンオキソ酸は活性炭塔１２で除去可能なため、還元剤添加手段２２を設ける必要がない。

（第５の実施形態）
図５には第５の実施形態に係る純水製造装置１Ｅの概略構成を示している。本実施形態では、アニオン交換体にＸＯ、ＸＯ₂、ＸＯ₃またはＸＯ₄（Ｘはハロゲン元素、またはハロゲン化水素）が保持されている。ＸＯ、ＸＯ₂、ＸＯ₃、ＸＯ₄はそれぞれ、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、ハロゲン酸、過ハロゲン酸、またはそれぞれ、次亜ハロゲン酸イオン、亜ハロゲン酸イオン、ハロゲン酸イオン、過ハロゲン酸イオンである。被処理水にはハロゲン塩などのハロゲン化物が添加される。すなわち、本実施形態の純水製造装置１Ｅは、尿素を含有する被処理水にハロゲン化物を添加するハロゲン化物添加手段２４を有している。ハロゲン化物添加手段２４は反応物添加手段の一例である。ハロゲン化物添加手段２４はハロゲン化物の含有水（水溶液）の貯蔵タンク２４ａと、移送ポンプ２４ｂと、を有している。ハロゲン化物の含有水は、移送ポンプ２４ｂで昇圧され、第１のイオン交換装置１３とイオン交換体充填装置１４との間で、母管Ｌ１を通る被処理水に添加される。ハロゲン化物はイオン交換体充填装置１４に充填されたアニオン交換体に保持されたイオンまたは酸と反応して、ハロゲンオキソ酸を生成し、アニオン交換体にハロゲンオキソ酸を保持させる。従って、ハロゲン化物添加手段２４は、アニオン交換体にハロゲンオキソ酸を保持させる手段の一例である。ハロゲン化物として、臭化ナトリウム（NaBr）、臭化カリウムなどの臭化物塩が挙げられる。余剰のハロゲン化物は逆浸透膜装置１５で除去される。

本実施形態では、第１～第４の実施形態と異なり、被処理水に酸化剤が添加されない。酸化剤と異なり、ハロゲン化物は有機材料の剥離を招くことがないので、有機物が被処理水中に流出しにくくなる。このため、後段設備の負荷が低減し、紫外線照射装置１６の照射量の低減などが可能となる。さらに、ハロゲン化物はイオン交換体充填装置１４の上流側の任意の位置で添加することができる。純水製造装置１Ｅを長時間運転すると、アニオン交換体に保持されたハロゲン化物と反応するイオンが徐々に失われていき、尿素除去性能が低下する。第１～第４の実施形態と異なり、貯蔵タンク２３ａには酸化剤、例えば次亜塩素酸が貯蔵されている。アニオン交換体の再生工程は第１の実施形態と同様に行われる。

以上、いくつかの実施形態について説明したが、本発明の純水製造装置はこれらに限定されない、例えば、酸化剤添加手段２１（またはハロゲン化物添加手段２４）とイオン交換体充填装置１４と還元剤添加手段２２は、逆浸透膜装置１５の下流に設けてもよい。逆浸透膜装置１５を２段構成とし、前段の逆浸透膜装置と後段の逆浸透膜装置の間に、酸化剤添加手段２１（またはハロゲン化物添加手段２４）、イオン交換体充填装置１４、還元剤添加手段２２をこの順で設けてもよい。第２のイオン交換装置１７は電気式脱イオン水製造装置（ＥＤＩ）であってもよい。また、本発明は回収水の処理、排水の処理にも使用できる。

上述の実施形態では酸化剤（第１～第４の実施形態）またはハロゲン化物（第５の実施形態）だけを添加しているが、これらを交互に添加することもできる。この場合、酸化剤添加手段２１とハロゲン化物添加手段２４の双方が母管Ｌ１に設けられる。例えば、アニオン交換樹脂がハロゲン形の場合、被処理水に、まず酸化剤が添加される。ハロゲンオキソ酸の生成に伴い、アニオン交換樹脂がハロゲン形からＸＯ形等に変わっていく。ＸＯ形等の増加に伴い、アニオン交換樹脂に捕捉されているハロゲンイオンが減少し、尿素除去性能が低下していく。そこで、尿素除去性能がある程度低下したら酸化剤の添加を停止し、ハロゲン化物を添加する。ハロゲン化物はＸＯ等のイオンと反応し、再びハロゲンオキソ酸を生成する。尿素除去性能がある程度低下したらハロゲン化物の添加を停止し、酸化剤を添加する。以上の工程を繰り返し行う。この方法では、イオン交換体充填装置１４ａ，１４ｂの切り替えは不要となる。酸化剤とハロゲン化物の添加のタイミングを制御するため、純水製造装置は、イオン交換体充填装置１４の処理水の尿素濃度の測定手段と、尿素濃度に応じて酸化剤とハロゲン化物の添加を切り替える制御手段と、を備えることが望ましい。酸化剤とハロゲン化物の添加の切り替えは、尿素濃度が所定の値を上回ったタイミング、所定の時間内における尿素濃度の平均価が所定の値を上回ったタイミングなどで行うことができる。

また、第１、第２、第５の実施形態において、ろ過装置１１の上流に反応槽を設け、反応槽にハロゲンオキソ酸を添加することもできる。反応槽の被処理水にハロゲンオキソ酸が添加され、被処理水は反応槽で所定時間滞留した後、ろ過装置１１に送られる。ろ過装置１１にはハロゲンオキソ酸濃度の高い被処理水が供給されるが、ろ過装置１１は砂ろ過装置であるため、ハロゲンオキソ酸に接することによる劣化は生じない。反応槽の構成は従来の反応槽の構成と基本的に同じである。すなわち反応槽は内部に流路を備え、被処理水が流路に沿って所定時間流れる間に尿素が除去される。ただし、本変形例では反応槽を流出した被処理水に酸化剤（またはハロゲン化物）が添加されるため、反応槽で尿素を取りきる必要はない。一般に尿素除去効率は尿素濃度が低くなるに従い低下する傾向がある。例えば、尿素濃度を当初の濃度の１０％まで下げるための時間と、１０％から１％まで下げるための時間は同程度である。本変形例では、反応槽は尿素を粗取りすればよいため、長い滞留時間を必要としない。従って、従来と比べて短時間での尿素の処理が可能となり、反応槽の小型化も可能となる。一方、イオン交換体充填装置１４で処理する尿素の量は反応槽によって大幅に低減するため、イオン交換体充填装置１４の負荷が軽減し、再生頻度が低下する。第３及び第４の実施形態ではイオン交換体充填装置１４，１１４の上流に反応槽を設けることもできる。

次に、尿素を含有する被処理水にハロゲンオキソ酸を添加することを特徴とするいくつかの実施形態について説明する。説明を省略した構成及び効果に関しては第１の実施形態と同様である。

（第６の実施形態）
純水製造装置１Ｆは、尿素を含有する被処理水にハロゲンオキソ酸を添加するハロゲンオキソ酸添加手段２５を有している。ハロゲンオキソ酸添加手段２５は、アニオン交換体にハロゲンオキソ酸イオンを保持させる手段の一例である。本実施形態では、ハロゲンオキソ酸は次亜ハロゲン酸であるが、ハロゲン酸、過ハロゲン酸、亜ハロゲン酸などでもよい。安定性の面で、次亜ハロゲン酸を用いるのが好ましい。また、本実施形態では、次亜ハロゲン酸は次亜臭素酸であるが、次亜塩素酸または次亜ヨウ素酸であってもよい。ハロゲンオキソ酸添加手段２５は、臭化物塩の貯蔵タンク２５ａ（臭化物塩の供給手段）と、酸化剤の貯蔵タンク２５ｂ（酸化剤の供給手段）と、臭化物塩と酸化剤の滞留槽２５ｃ（臭化物塩と酸化剤の混合手段）と、移送ポンプ２５ｄと、を有する。臭化物塩として、臭化ナトリウム（NaBr）や臭化カリウムなどが挙げられる。酸化剤として、次亜塩素酸塩（例えば、次亜塩素酸ナトリウム（NaClO））、過マンガン酸塩、過酸化水素、過硫酸塩などが挙げられる。次亜臭素酸は長期間の保存が困難であるため、使用するタイミングに合わせて臭化物塩と酸化剤を混合して生成する。滞留槽２５ｃで生成された次亜臭素酸は、移送ポンプ２５ｄで昇圧され、母管Ｌ１を通る被処理水に添加される。臭化物塩と酸化剤を直接母管Ｌ１に供給し、母管Ｌ１内の被処理水の流れによってこれらを攪拌して、次亜臭素酸を生成してもよい。次亜臭素酸は連続的に被処理水に添加してもよいし、間欠的に被処理水に添加してもよい。あるいは、ラインミキサーや、オリフィスなどを母管Ｌ１に設置し、これらの設備で乱流を作り、臭化物塩と酸化剤を混合させて、次亜臭素酸を生成してもよい。

ハロゲンオキソ酸添加手段２５の母管Ｌ１との接続部、すなわち、ハロゲンオキソ酸の被処理水への添加部は第１のイオン交換装置１３とイオン交換体充填装置１４の中間にある。すなわち、イオン交換体充填装置１４は、ハロゲンオキソ酸添加手段２５の母管Ｌ１との接続部のすぐ下流に位置し、ハロゲンオキソ酸が添加された被処理水は直ちにイオン交換体充填装置１４で処理される。「すぐ下流」とは、ハロゲンオキソ酸添加手段２５の添加部とイオン交換体充填装置１４との間に、有機材料からなる接液部を有する水処理装置が設けられていないことを意味する。水処理装置は被処理水に含まれる不純物を除去するための任意の装置であり、逆浸透膜、限外ろ過膜、精密ろ過膜などのろ過膜、イオン交換装置、脱気装置などを含むが、熱交換器、ポンプ、弁、計器などは含まない。

イオン交換体充填装置１４は、少なくともアニオン交換体が充填された装置である。イオン交換体充填装置１４にはカチオン交換体がさらに充填されていてもよい。この場合、カチオン交換体はアニオン交換体と混床充填されるが、複床充填されてもよく、後者の場合、アニオン交換体がカチオン交換体の上流側にあることが好ましい。後述の実施例１で述べるように、尿素除去効率の観点からは、イオン交換体充填装置１４にはアニオン交換体だけが充填されていることがより好ましい。一方、カチオン交換体とアニオン交換体を混床充填する場合、アニオン交換体から流出する正に帯電した溶出物をカチオン交換体で吸着することができる。アニオン交換体及びカチオン交換体としてはアニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂が好適に使用されるが、モノリス状ないし繊維状のアニオン交換体及びカチオン交換体を使用することもできる。イオン交換樹脂は、ゲル型、ＭＲ型のどちらでもよい。アニオン交換樹脂は限定されず、強塩基性樹脂、弱塩基性樹脂のどちらでもよく、強塩基性樹脂の場合、ＯＨ形でもよいし、Ｃｌ形等であってもよい。また、イオン交換体充填装置１４は、アニオン交換樹脂を充填した電気式脱イオン水製造装置(ＥＤＩ)であってもよい。

ハロゲンオキソ酸が添加された被処理水を、イオン交換体充填装置１４に充填されたアニオン交換体に接触させることで、尿素を短時間で効率的に除去することができる。尿素の大半は、被処理水がイオン交換体充填装置１４を通過する数秒～数分程度の時間で除去される、従来の反応槽では数時間オーダーの滞留時間を要していたことから、反応槽と比べて極めて短時間で尿素を除去することができる。また、従来の反応槽の場合、被処理水の滞留時間を確保するために装置の大型化が避けられないが、イオン交換体充填装置１４は一般的なイオン交換装置と同様の構成を有しているため、設置面積の観点からも反応槽より有利である。

このようにハロゲンオキソ酸、特に次亜ハロゲン酸が添加された被処理水をアニオン交換体に接触させることで、尿素を短時間で効率的に除去できる理由について、発明者は以下のように考えている。ハロゲンオキソ酸がアニオン交換体に接触することで、ハロゲンオキソ酸イオンがアニオン交換体に捕捉される。この結果、アニオン交換体の内部にハロゲンオキソ酸イオンが濃縮される。また、被処理水はアニオン交換体の空隙（樹脂の場合は、樹脂同士の隙間）に沿って流れるため、アニオン交換体には尿素が滞留しやすい。以上より、ハロゲンオキソ酸イオンが尿素と接触する可能性が高くなり、短時間で尿素を除去することができる。従って、イオン交換体充填装置１４には、ハロゲンオキソ酸イオンを捕捉するために、少なくともアニオン交換体が充填されている必要がある。

イオン交換体充填装置１４と逆浸透膜装置１５との間に還元剤添加手段２２が設置されている。還元剤添加手段２２は被処理水中に残存したハロゲンオキソ酸の除去手段である。還元剤としては過酸化水素が用いられるが、亜硫酸塩を用いることができる。還元剤添加手段２２は還元剤の貯蔵タンク２２ａと、移送ポンプ２２ｂと、を有している。還元剤は、移送ポンプ２２ｂで昇圧され、イオン交換体充填装置１４と逆浸透膜装置１５との間で、母管Ｌ１を通る被処理水に添加される。ハロゲンオキソ酸の除去手段は、同様の効果を有する限り還元剤添加手段２２に限定されず、例えばパラジウム（Ｐｄ）等の白金族金属触媒担体、活性炭などであってもよい。あるいは、これらのハロゲンオキソ酸の除去手段を直列で組み合わせてもよい。

紫外線照射装置１６は被処理水に紫外線を照射する。紫外線照射装置１６としては、例えば２５４ｎｍ、１８５ｎｍ、１７２ｎｍの少なくともいずれかの波長を含む紫外線ランプを用いることができる。イオン交換体充填装置１４に充填されたアニオン交換体（及びカチオン交換体）は、酸化剤であるハロゲンオキソ酸に接触することで劣化し、有機物が被処理水中に流出する。この有機物は逆浸透膜装置１５、紫外線照射装置１６、第２のイオン交換装置１７（カチオン交換体）によって分解される。この点について以下に詳細に説明する。

次亜臭素酸などのハロゲンオキソ酸は酸化作用が強いため、例えば有機材料で形成された膜を容易に劣化させる。従って、本来は、本実施形態のようにハロゲンオキソ酸をアニオン交換体などの有機構造体に接触させることは、有機材料の剥離による被処理水の水質低下を招きやすく、望ましくない。一方、ハロゲンオキソ酸が添加された被処理水をアニオン交換体に接触させることによって、尿素を短時間で且つ高効率で除去することが本願発明者により見出された。このため、本実施形態では有機材料の剥離の可能性が高まるという問題点に拘わらず、敢えてハロゲンオキソ酸が添加された被処理水をアニオン交換体に接触させている。そして、その結果発生する可能性のある有機物を後工程で除去するため、逆浸透膜装置１５、紫外線照射装置１６及び第２のイオン交換装置１７を設けている。

換言すれば、以下のように説明することもできる。本実施形態ではアニオン交換体は尿素を除去するために必須であるため、イオン交換体充填装置１４のアニオン交換体は敢えてハロゲンオキソ酸に接触させている。しかし、それ以外の、有機材料からなる接液部を有する水処理装置（有機膜など）は、ハロゲンオキソ酸を接触させても尿素の除去に寄与しないか、または尿素を除去する寄与度が小さい。また、ハロゲンオキソ酸を接触させると、有機材料の劣化のために、他成分の処理性能が低下する。このため、これらの水処理装置は高濃度のハロゲンオキソ酸に接触させないように、イオン交換体充填装置１４の後段に配置している。つまり、本実施形態では、ハロゲンオキソ酸の被処理水への添加部とイオン交換体充填装置１４との間に、ハロゲンオキソ酸が添加された被処理水が接する、有機材料からなる接液部を有する水処理装置が設けられていない。イオン交換体充填装置１４の下流側では、イオン交換体充填装置１４におけるハロゲンオキソ酸の消費と、還元剤によるハロゲンオキソ酸の分解によって、被処理水のハロゲンオキソ酸濃度は大幅に低下する。このため、イオン交換体充填装置１４の下流側、特に還元剤添加手段２２の下流側での各水処理装置からの有機材料の剥離や溶出による被処理水の水質悪化は、たとえあるとしても限定的である。要するに、本実施形態では、ハロゲンオキソ酸に接触する、有機材料からなる接液部を有する水処理装置を、尿素除去のために必要不可欠なものだけに限定することで、尿素の除去効率の改善と有機材料の流出の抑制を両立している。

次に、図７～１０を参照して、本発明の純水製造装置の他の実施形態について説明する。説明を省略した構成及び効果については第６の実施形態と同様である。これらの実施形態からわかるように、ハロゲンオキソ酸添加手段２５とイオン交換体充填装置１４は不可分のセットとして純水製造装置に組み込まれ、また、このセットの設置位置は自由度が高い。

（第７の実施形態）
図７に、第７の実施形態に係る純水製造装置１Ｇの概略構成を示している。ハロゲンオキソ酸は活性炭塔１２の処理水に添加される。これに伴い、イオン交換体充填装置１４はハロゲンオキソ酸の添加部と第１のイオン交換装置１３との間に設けられている。すなわち、母管Ｌ１上には、被処理水の流通方向Ｄに関し上流から下流に向かって、活性炭塔１２、ハロゲンオキソ酸の添加部、イオン交換体充填装置１４、還元剤の添加部、第１のイオン交換装置１３がこの順序で直列に配置されている。本実施形態でも、ハロゲンオキソ酸の添加部とイオン交換体充填装置１４との間に、有機材料からなる接液部を有する水処理装置が存在しないため、有機材料の剥離や溶出による被処理水の水質悪化が防止される。また、酸化剤由来の成分(本実施形態では、臭化物イオン、塩化物イオン、Ｎａイオン)と還元剤由来の成分は、逆浸透膜装置１５及び第２のイオン交換装置１７だけでなく、第１のイオン交換装置１３でも除去することができる。従って、第１のイオン交換装置１３の後段の水処理装置の負荷を軽減することができる。

（第８の実施形態）
図８に、第８の実施形態に係る純水製造装置１Ｈの概略構成を示している。ハロゲンオキソ酸はろ過装置１１の上流と下流の２か所で添加される。具体的には、ろ過装置１１の下流にハロゲンオキソ酸添加手段２５が接続されている。ろ過装置１１の上流に反応槽２０が設けられ、反応槽２０に他のハロゲンオキソ酸添加手段２６が接続されている。図示は省略するが、反応槽２０の上流に他のハロゲンオキソ酸添加手段２６が接続されていてもよい。ハロゲンオキソ酸添加手段２５と他のハロゲンオキソ酸添加手段２６は、貯蔵タンク２５ａ，２５ｂ、滞留槽２５ｃ及び移送ポンプ２５ｄを共用しているが、これらの設備はハロゲンオキソ酸添加手段２５と他のハロゲンオキソ酸添加手段２６で別々に設けてもよい。反応槽２０の被処理水にハロゲンオキソ酸が添加され、被処理水は反応槽２０で所定時間滞留した後、ろ過装置１１に送られる。ろ過装置１１にはハロゲンオキソ酸濃度の高い被処理水が供給されるが、ろ過装置１１は砂ろ過装置であるため、ハロゲンオキソ酸に接することによる劣化は生じない。また、ハロゲンオキソ酸は活性炭塔１２で除去可能なため、還元剤添加手段２２を設ける必要がない。

反応槽２０の構成は従来の反応槽の構成と基本的に同じである。すなわち反応槽２０は内部に流路（図示せず）を備え、被処理水が流路に沿って所定時間流れる間に尿素が除去される。ただし、本実施形態では反応槽２０を流出した被処理水に再度ハロゲンオキソ酸が添加されるため、反応槽２０で尿素を取りきる必要はない。一般に尿素除去効率は尿素濃度が低くなるに従い低下する傾向がある。例えば、尿素濃度を当初の濃度の１０％まで下げるための時間と、１０％から１％まで下げるための時間は同程度である。本実施形態では、反応槽２０は尿素を粗取りすればよいため、長い滞留時間を必要としない。従って、従来と比べて短時間での尿素の処理が可能となり、反応槽２０の小型化も可能となる。一方、イオン交換体充填装置１４で処理する尿素の量は反応槽２０によって大幅に低減するため、イオン交換体充填装置１４の負荷が軽減する。これによりアニオン交換体（及びカチオン交換体）の交換頻度が低減し、アニオン交換体（及びカチオン交換体）の劣化による有機物の発生量も低減する。なお、本実施形態のハロゲンオキソ酸添加手段２５はろ過装置１１の出口で母管Ｌ１に接続されている。しかし、ハロゲンオキソ酸添加手段２５の接続部の位置はこれに限定されず、ハロゲンオキソ酸添加手段２５は他の実施形態の位置で母管Ｌ１に接続されてもよい。

反応槽２０は省略することもできる。また、ハロゲンオキソ酸添加手段２５と他のハロゲンオキソ酸添加手段２６はいずれかだけを設けてもよいし、両方を設けてもよい。例えば、反応槽２０を設け、ハロゲン酸添加手段として他のハロゲンオキソ酸添加手段２６だけを設けた場合、反応槽２０で消費されなかったハロゲンオキソ酸を、イオン交換体充填装置１４に充填されたアニオン交換体に接触させることができる。また、本実施形態でも、第２の実施形態と同様、酸化剤由来の成分と還元剤由来の成分を第１のイオン交換装置１３でも除去することができる。

（第９の実施形態）
図９には第９の実施形態に係る純水製造装置１Ｊの概略構成を示している。ハロゲンオキソ酸はろ過装置１１の上流で添加される。これに伴い、イオン交換体充填装置１４がハロゲンオキソ酸の添加部とろ過装置１１との間に設けられている。すなわち、母管Ｌ１上には、被処理水の流通方向Ｄに関し上流から下流に向かって、ハロゲンオキソ酸の添加部、イオン交換体充填装置１４、ろ過装置１１、活性炭塔１２、第１のイオン交換装置１３がこの順序で直列に配置されている。なお、ろ過装置１１は砂ろ過装置であるため、前述の通りハロゲンオキソ酸の影響を受けにくい。従って、ろ過装置１１はハロゲンオキソ酸の添加部とイオン交換体充填装置１４との間に設けてもよい。本実施形態では、イオン交換体充填装置１４のアニオン交換体から微量な破砕物が流出した場合、下流のろ過装置１１で除去することが可能である。また、ハロゲンオキソ酸は活性炭塔１２で除去可能なため、還元剤添加手段２２を設ける必要がない。本実施形態でも、第３の実施形態と同様、イオン交換体充填装置１４の上流に反応槽２０を設けることができる。また、本実施形態でも、第２の実施形態と同様、酸化剤由来の成分と還元剤由来の成分を第１のイオン交換装置１３でも除去することができる。

（第１０の実施形態）
図１０には第１０の実施形態に係る純水製造装置１Ｋの概略構成を示している。ろ過装置はイオン交換体充填装置１１４と一体化されている。具体的には共通の塔に砂とイオン交換体が複床混床で充填されている。本実施形態では装置のコストダウン及び装置の設置面積の低減が可能である。また、本実施形態でも、第２の実施形態と同様、酸化剤由来の成分と還元剤由来の成分を第１のイオン交換装置１３でも除去することができる。ハロゲンオキソ酸は活性炭塔１２で除去可能なため、還元剤添加手段２２を設ける必要がない。

以上、いくつかの実施形態について説明したが、本発明の純水製造装置はこれらに限定されない、例えば、ハロゲンオキソ酸添加手段２５とイオン交換体充填装置１４と還元剤添加手段２２は、逆浸透膜装置１５の下流に設けてもよい。逆浸透膜装置１５を２段構成とし、前段の逆浸透膜装置と後段の逆浸透膜装置の間に、ハロゲンオキソ酸添加手段２５、イオン交換体充填装置１４、還元剤添加手段２２をこの順で設けてもよい。第２のイオン交換装置１７は電気式脱イオン水製造装置（ＥＤＩ）であってもよい。また、本発明は回収水の処理、排水の処理にも使用できる。

以上の各実施形態において、ハロゲンオキソ酸はｐＨによってイオンまたは酸として存在することがある。ハロゲンオキソ酸とはこれらの形態を総称したものである。

（実施例１）
実施例１は第１～第４の実施形態に対応する。超純水に尿素を添加して作成した被処理水を、イオン交換装置を模擬したカラムに通水して、尿素除去率を測定した。カラムにはイオン交換樹脂を１００ｍＬ充填し、被処理水を流量１２Ｌ／ｈ（ＳＶ１２０（／ｈ））で通水した。尿素の添加量は、尿素濃度が８０μｇ／Ｌとなるように調整した。酸化剤として次亜塩素酸（HClO）を２ｍｇ－Ｃｌ₂／Ｌ（塩素換算濃度）の濃度で添加した。次亜塩素酸の濃度は残塩濃度計（ＨＡＮＮＡ製）を用いて測定した。比較例１ではＯＨ形のアニオン交換樹脂だけをカラムに１００ｍＬ充填した。アニオン交換樹脂としてAMBERJET 4002 OH型（オルガノ（株）製）を用いた。実施例１では臭素形のアニオン交換樹脂だけをカラムに１００ｍＬ充填した。臭素形のアニオン交換樹脂は、AMBERJET 4002 OH型にNaBr含有水を、カラムの入口と出口の臭素濃度が同じになるまで通液して作成した。尿素除去率は、カラムの入口側における被処理水の尿素濃度をＣ１，カラム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。尿素濃度はＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析装置）にて測定した。尿素除去率は実施例１で８０％、比較例で３％であった。これより、次亜塩素酸を添加した被処理水を臭素形のアニオン交換樹脂と接触させることで、尿素が効率的に除去されることが分かった。

表１に示すように、実施例１では、アニオン交換樹脂中の臭素濃度の減少に伴い、１４０時間後に尿素除去率が７０％まで低下した。そこで、尿素と次亜塩素酸の添加を停止し、NaBr含有水をカラムに通水し、カラム中のアニオン交換樹脂を臭素形に再生させた。１５０時間後に、NaBr含有水の供給を停止し（再生工程を停止し）、再び尿素と次亜塩素酸の添加を開始した。１６０時間後に尿素除去率は８０％まで回復した。

（実施例２）
実施例２は第５の実施形態に対応する。実施例２では、ＣｌＯ形のアニオン交換樹脂だけをカラムに１００ｍＬ充填し、尿素とNaBr（ハロゲン塩）を添加した被処理水をカラムに通水した。ＣｌＯ形のアニオン交換樹脂はAMBERJET 4002 OH型にHClO含有水を、カラムの入口と出口のＣｌＯ濃度が同じになるまで通液して生成した。その他の説明を省略した条件等は実施例１と同様である。尿素除去率は８０％であった。これより、NaBrを添加した被処理水をＣｌＯ形のアニオン交換樹脂と接触させることで、尿素が効率的に除去されることが分かった。

表２に示すように、実施例２では、アニオン交換樹脂中のＣｌＯ濃度の減少に伴い、３０時間後に尿素除去率が６０％まで低下した。そこで、尿素とNaBr含有水の添加を停止し、HClO含有水をカラムに通水し、カラム中のアニオン交換樹脂をＣｌＯ形に再生させた。６０時間後に、HClO含有水の供給を停止し（再生工程を停止し）、再び尿素とNaBr含有水の添加を開始した。８０時間後に尿素除去率は８０％まで回復した。

（実施例３）
超純水にハロゲンオキソ酸を添加して作成した被処理水を、イオン交換装置を模擬したカラムに通水して、尿素除去率を測定した。カラムにはイオン交換樹脂を１００ｍＬ充填し、被処理水を流量１２Ｌ／ｈ（ＳＶ１２０（／ｈ））で通水した。尿素の添加量は、尿素濃度が８０μｇ／Ｌとなるように調整した。ハロゲンオキソ酸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。臭化物塩としてNaBrを、酸化剤としてNaClOをそれぞれ選定し、次亜臭素酸は、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３ではカチオン交換樹脂だけをカラムに１００ｍＬ充填した。実施例３－１ではアニオン交換樹脂だけをカラムに１００ｍＬ充填した。実施例３－２ではアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂を容積比２：１で、合計１００ｍＬとなるようにカラムに混床充填した。カチオン交換樹脂としてAMBERJET 1024 H型（オルガノ（株）製）を、アニオン交換樹脂としてAMBERJET 4002 OH型（オルガノ（株）製）を用いた。尿素除去率は、カラムの入口側における被処理水の尿素濃度をＣ１，カラム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。尿素濃度はＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析装置）にて測定した。尿素除去率は実施例３－１で９８％、実施例３－２で９５％、比較例３で０．５％であった。これより、次亜臭素酸を含む被処理水をアニオン交換体と接触させることで、尿素が効率的に除去されることが分かった。

（実施例４）
実施例３と同様の装置を用いて、被処理水がカラムに供給される空間速度をパラメータとして尿素除去率を求めた。具体的には、実施例３－１の条件で複数のＳＶ（１２０，２４０，５００，１０００，１２００）（単位（／ｈ））に対する尿素除去率を求めた。アニオン交換樹脂の添加量はすべてのＳＶで１００ｍＬとして、被処理水の通水流量を変化させた。図１１にＳＶと尿素除去率の関係を示す。ＳＶが小さいほど被処理水とアニオン交換体の接触時間が長くなるため尿素除去率が向上する。ＳＶが大きいほど尿素除去率は減少するが、ＳＶ１２００（／ｈ）でも４４％の除去率が実現されており、純水の要求水質によってはこの程度でも十分な効果が得られる。従って、被処理水は１２００（／ｈ）以下の空間速度ＳＶでイオン交換体充填装置１４に供給されることが好ましく、７０％以上の尿素除去率を得ようとする場合はＳＶ５００（／ｈ）以下とすることが好ましく、９０％以上の尿素除去率を得ようとする場合はＳＶ２４０（／ｈ）以下とすることが好ましい。

（実施例５）
実施例３と同様の装置を用いて、尿素除去率と、被処理水のイオン交換体充填装置１４への通水時間と、の関係を求めた。具体的には、実施例３－１と同じ条件で超純水に尿素と次亜塩素酸を添加し、被処理水を作成した。この被処理水を、BrO^-の累積供給量がアニオン交換樹脂のイオン交換容量の約２倍当量に達するまで、通水流量１２０Ｌ／ｈで通水した（通水時間は約７００時間）。図１２に通水時間と尿素除去率の関係を示す。使用したアニオン交換樹脂は非再生型であるが、長時間の通水に対しても良好な尿素除去率を維持した。従って、イオン交換体充填装置１４を非再生式とすることで、長期間の運転が可能であり、再生も不要となる。

１Ａ～１Ｋ 純水製造装置
１１ ろ過器
１２ 活性炭塔
１３ 第１のイオン交換装置
１４ イオン交換体充填装置
１５ 逆浸透膜装置
１６ 紫外線照射装置（紫外線酸化装置）
１７ 第２のイオン交換装置
１８ 脱気装置
２１ 酸化剤添加手段（反応物添加手段）
２２ 還元剤添加手段
２３ 再生手段
２４ ハロゲン化物添加手段（反応物添加手段）
２５ ハロゲンオキソ酸添加手段
２６ 他のハロゲンオキソ酸添加手段

Claims (10)

1. 少なくともアニオン交換体が充填されたイオン交換体充填装置と、
   前記アニオン交換体にハロゲンオキソ酸またはハロゲンオキソ酸イオンを保持させる手段と、を有し、
   ハロゲンオキソ酸またはハロゲンオキソ酸イオンが保持された前記イオン交換体充填装置に、被処理水が通水される、水処理システム。
2. 前記ハロゲンオキソ酸またはハロゲンオキソ酸イオンを保持させる手段は、有機物を含む被処理水に反応物を添加する反応物添加手段を有し、
   前記イオン交換体充填装置は前記反応物添加手段の下流に設けられ、前記アニオン交換体は、前記被処理水に添加された前記反応物と反応してハロゲンオキソ酸を生成するイオンまたは酸を保持する、請求項１に記載の水処理システム。
3. 前記反応物添加手段と前記イオン交換体充填装置との間に、有機材料からなる接液部を有する水処理装置が設けられていない、請求項２に記載の水処理システム。
4. 前記反応物は酸化剤であり、前記アニオン交換体はハロゲン化物イオンまたはハロゲン化水素を保持するアニオン交換体である、請求項２または３に記載の水処理システム。
5. 前記イオン交換体充填装置の下流に設けられ、前記酸化剤を除去する酸化剤除去手段を有する、請求項４に記載の水処理システム。
6. 前記反応物はハロゲン化物であり、前記アニオン交換体はＸＯ、ＸＯ₂、ＸＯ₃またはＸＯ₄（Ｘはハロゲン元素またはハロゲン化水素）を保持するアニオン交換体である、請求項２または３に記載の水処理システム。
7. 前記アニオン交換体に元のイオンまたは酸を保持させる再生手段を有する、請求項２から６のいずれか１項に記載の水処理システム。
8. 前記反応物が添加された被処理水は１２００（／ｈ）以下の空間速度で前記イオン交換体充填装置に供給される、請求項１から７のいずれか１項に記載の水処理システム。
9. 前記ハロゲンオキソ酸は次亜ハロゲン酸であり、前記ハロゲンオキソ酸イオンは次亜ハロゲン酸イオンである、請求項１から８のいずれか１項に記載の水処理システム。
10. 少なくともアニオン交換体が充填されたイオン交換体充填装置の前記アニオン交換体にハロゲンオキソ酸またはハロゲンオキソ酸イオンを保持させる工程と、
    前記ハロゲンオキソ酸または前記ハロゲンオキソ酸イオンが保持された前記イオン交換体充填装置に、被処理水を通水する工程と、を有する、
    水処理方法。

Images