JP3370576B2 - 超純水製造装置 - Google Patents

超純水製造装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、超純水製造装置
に関し、特に、TOC(Total Organic Carbon)および導
電率の低い超純水を製造できる超純水製造装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工場における超純水に対する
要求水質は、半導体素子の微細化の進展と共に厳しくな
ってきている。特に64Mビット−DRAM(ダイナミ
ック・ランダム・アクセスメモリ)以上の集積度の半導体
素子を製造する工場においては、超純水におけるTOC
を1ppb(Parts Par billion)以下まで低減させている。
【0003】一般に、超純水製造装置は、前処理装置と
1次純水製造装置と2次純水製造装置から構成される。
そして、上記前処理装置は、凝集沈殿や凝集濾過や凝集
加圧浮上等の物理化学処理方法を採用している。このよ
うな前処理装置の具体例を図16に示す。図16(a)お
よび図16(b)に示す前処理装置は、共に化学物理処理
である凝集と濾過による方法を採用しており、被処理水
中の濁質処理を主目的とした前処理装置である。したが
って、図16に示す前処理装置は、TOC上昇の原因と
なる有機窒素化合物を効果的に処理できる処理装置であ
るとは言い難い。
【0004】また、上記1次純水製造装置としては、逆
浸透膜装置やイオン交換樹脂装置や赤外線殺菌装置を組
み合わせた装置がある。また、上記2次純水製造装置と
しては、紫外線酸化装置やイオン交換樹脂装置や限外濾
過膜装置等で構成したものがある。
【0005】最近の研究によれば、超純水中の残存TO
Cは、原水由来の有機窒素化合物が原因していることが
判明している。ここで、上記「原水」とは、工業用水や地
下水等を意味する。また、これに対して飲料水や水道水
は「市水」と言う。
【0006】ところで、一般的に、被処理水中において
TOCを高める要因となる炭素化合物や有機窒素化合物
等を処理する方法としては、上述のように、逆浸透膜装
置や特殊なイオン交換樹脂装置や紫外線酸化装置等を使
用する。ところが、超純水中のTOCが1ppb以下であ
る水質が要求される最近では、上述の一般的な有機物処
理装置に付け加えて、好気性の微生物を利用した生物処
理方法を適用する前処理装置も開発されている(特開平
6−63592号公報)。
【0007】また、水質源に対する意識の高まりから、
原水としての市水,工水,地下水等を無限に使用するので
はなく、排水を回収して再利用する超純水製造装置も多
く提案されている。例えば、有機溶剤としてのIPA
(イソプロピルアルコール)やアセトンを数ppm含有した
排水を原水に混合し、有機窒素化合物を生物処理する超
純水の製造方法が提案されている(特開平6−2339
97号公報)。この超純水製造方法では、被処理水中の
有機窒素化合物を前処理装置で生物処理によって処理し
た後、1次純水製造装置と2次純水製造装置とによって
順次処理し、最終的にTOCが1ppb以下の超純水を得
ている。尚、上記前処理装置における生物処理には、好
気性微生物を利用すると共に、充填材として活性炭を用
い、尿素を代表とする有機窒素化合物を処理している。
【0008】また、微生物を用いて前処理を行う超純水
製造装置として、図17に示すようなものがある。この
超純水製造装置では、工業用水と回収水とを原水として
受水槽1に導入する。そして、3時間以上の滞留時間を
経て、送水ポンプ2によって上向流式生物分解装置3に
導入する。この上向流式生物分解装置3には、活性炭等
が充填されて好気性微生物が繁殖している。上向流式生
物分解装置3からの被処理水は曝気槽4に導入される。
そして、散気管5から吐き出される曝気空気によって曝
気される。尚、曝気槽4内の一部の被処理水は、曝気槽
ポンプ6によって上向流式生物分解装置3に返送されて
循環する。また、上記曝気槽4内の別の一部の被処理水
は、ポンプピット7に導入されて、送水ポンプ8によっ
て、分離膜装置9および1次純水製造装置10に順次送
水する。
【0009】また、前処理装置に嫌気性微生物と好気性
微生物との生物処理を利用した超純水製造装置として、
図18および図19に示すようなものがある。この超純
水製造装置においては、嫌気有機物処理部11,21の
上部に好気有機物処理部12,22を配置している。そ
して、充填材として木炭13,23を充填し、嫌気性微
生物および好気性微生物を繁殖させている。尚、14,
24はプラスチック製充填物であり、15,25は塩化
ビニリデンであり、16,28は膜分離槽である。ま
た、26は過酸化水素酸化槽であり、27は過酸化水素
分解槽である。
【0010】上述したように、超純水製造装置は、前処
理装置と1次純水製造装置と2次純水製造装置から構成
される。そして、一般に、上記1次純水製造装置は、逆
浸透(RO)膜装置やイオン交換樹脂装置や紫外線殺菌装
置等を組み合わせて構成されている。また、上記2次純
水製造装置は、紫外線酸化装置やイオン交換樹脂装置や
限外濾過膜装置等から構成されている。
【0011】上記1次純水製造装置におけるイオン交換
樹脂装置は、被処理水中のイオンをイオン交換樹脂で交
換するものである。そして、一定時間が経過した後、塩
酸や苛性ソーダによって再生することによって、再びイ
オン交換機能を回復させるのである。その場合の再生時
には、薬品として鉱酸(塩酸や硫酸)あるいは苛性ソーダ
が必要であり、イオンが濃縮された再生排水が発生す
る。この再生排水は、イオン交換樹脂を鉱酸で再生すれ
ば酸排水が発生する一方、苛性ソーダで再生すればアル
カリ排水が発生する。何れの排水も中和処理等の排水処
理を必要とし、そのための排水設備が必要となる。ま
た、鉱酸や苛性ソーダを貯留するためのタンクや移送の
ためのポンプや配管も必要となる。
【0012】そこで、最近、小スペースとコスト低減の
観点から、イオン交換樹脂の再生薬品や再生設備のよう
に超純水製造には直接関係のない薬品や再生設備の設置
を不要とする電気脱イオン装置が注目され始めている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の超純水の製造方法や超純水製造装置には、以下のよ
うな問題がある。
【0014】先ず、図17に示す超純水製造装置では、
前処理に好気性微生物を使用しているので炭素化合物や
有機窒素化合物の低下は期待できる。ところが、嫌気性
微生物を使用していないので、有機窒素化合物に由来す
る硝酸性窒素を還元して窒素ガスに処理する機能はな
い。したがって、処理水の導電率を低減することは全く
できないという問題がある。また、上向流式生物分解装
置3は上向流式であるために、充填材としての活性炭が
流動して、活性炭に繁殖した微生物が剥離するという問
題がある。そのために、流れ出した微生物を遮断する限
外濾過膜等の分離膜装置が必要となり、イニシャルコス
トが掛かる。
【0015】また、上記特開平6−63592号公報に
開示された超純水製造装置や、特開平6−233997
号公報に開示された超純水の製造方法においては、上述
のように、充填材として活性炭を用いた生物処理の場合
には、回収水を原水に合流させたときに、被処理水中の
TOCが100ppm程度に達して、好気性微生物が急激
に繁殖して活性炭の部分が微生物の異常繁殖によって急
激に閉塞する場合がある。特に、IPAやアセトンに起
因する微生物の異常繁殖に対しては、活性炭を頻繁な逆
洗によって洗浄しても上記閉塞の抑制効果は少ないとい
う問題がある。また、TOCが特に高くない条件下であ
っても、活性炭の被充填装置が上向流であるために活性
炭が流動することによって活性炭に繁殖した微生物が剥
がれてしまう。そこで、流れ出した微生物を遮断する限
外濾過膜装置あるいは精密濾過膜分離装置を設けている
が、この限外濾過膜装置あるいは精密濾過膜分離装置が
閉塞してしまうという問題がある。
【0016】さらに、上記前処理装置に使用されている
上向流式微生物分解装置における被処理水の滞留時間は
被処理水のTOC濃度の桁が大きくなれば、極端に長く
なるために、装置サイズでの対応が困難である。つま
り、水質確保ができないという問題もある。
【0017】また、生物処理手段と化学的酸化手段とを
有する前処理装置を備えた超純水製造装置が提案されて
いる(特開平7−284799号公報)。この超純水製造
装置の場合には、前処理装置において化学的酸化手段を
用いているのでTOCをより低減できるのではあるが、
生物処理手段も併用しているために、被処理水としてT
OCが100ppm程度の低濃度有機排水が導入された場
合には、異常繁殖した微生物が後段の限外濾過膜装置や
精密濾過膜分離装置を閉塞してしまうという問題があ
る。
【0018】また、図18および図19に示す前処理装
置に嫌気性微生物と好気性微生物との生物処理を利用し
た超純水製造装置においては、充填材として活性炭より
大きい木炭13,23を用いるために、被処理水として
TOCが100ppm程度の低濃度有機排水が導入された
場合の微生物による閉塞や上向流での流動による微生物
の剥がれが少なく、より安定した生物膜が形成される。
ところが、嫌気有機物処理部11,21の上部に好気有
機物処理部12,22を配置しているので、処理槽の高
さが相当高くなるという問題がある。また、被処理水中
の炭素化合物や有機窒素化合物に関して活性炭よりも吸
着能力の低い木炭13,23を使用しているので、超純
水製造装置の前処理装置としてはTOCの除去率が低い
という問題もある。
【0019】さらに、微生物の固定化担体を木炭13,
23とすることによって固定化担体の流動とそれに伴う
微生物の剥離をある程度は少なくできる。ところが、上
記被処理水の流れが上向流と下向流であるために、木炭
13,23の流動を完全に押さえて微生物の剥離を無く
すことはできないのである。
【0020】また、上記電気脱イオン装置は、上述のよ
うに、イオン交換樹脂装置のようなの超純水製造に直接
関係のない薬品や再生設備の設置を不要とするという利
点を有しているため超純水の製造に際してメリットがあ
り、今後市場が拡大する可能性がある。ところが、上記
電気脱イオン装置を1次純水製造装置として用いるに
は、上記電気脱イオン装置の利点を生かすために、電気
脱イオン装置の脱イオン機能を低下させるイオン以外の
有機物,溶存ガス等を前処理装置で確実に処理する必要
がある。ここで、上記イオンとはNa,Ca,Mg,Cl,
SO4等の解離イオンのみならず、CO2,SiO2のよう
な弱イオン化した成分をも意味している。
【0021】一般に、上記電気脱イオン装置は、逆浸透
膜装置の後に設置され、かつ有機物含有量の尺度となる
TOC濃度が2ppm以下で比較的水質のよい市水等が対
象となる。したがって、市水よりも水質の悪い原水を処
理する場合には、電気脱イオン装置を含む超純水製造装
置においては、当然ながら電気脱イオン装置の前段に逆
浸透膜装置を必要とし、さらに逆浸透膜装置の前段に限
外濾過装置が必要となる。したがって、イニシャルコス
トおよびランニングコストが掛かるという問題がある。
【0022】そこで、この発明の目的は、電気脱イオン
装置を利用でき、TOC濃度が0.5ppb以下の超純水を
製造できる超純水製造装置を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に係る発明は、原水の前処理装置と1次純
水製造装置と2次純水製造装置を有する超純水製造装置
において、上記前処理装置は、水槽を仕切り壁で仕切っ
て形成されると共に,互いの底部が連通された嫌気有機
物処理室と好気有機物処理室とを有し、原水は,上記嫌
気有機物処理室に導入されるようになっており、上記嫌
気有機物処理室には,被処理水の循環流を形成する水中
撹拌手段が設置されると共に,上記循環流の下向流領域
に嫌気性微生物の固定化担体が充填されており、上記好
気有機物処理室には,被処理水の循環流を形成する曝気
手段が設置されると共に,上記循環流の下向流領域に好
気性微生物の固定化担体となる活性炭および木炭が充填
されており,上記活性炭は袋に詰められて上記木炭の上
に積層されていることを特徴としている。
【0024】上記構成によれば、原水に対して嫌気生物
処理と好気生物処理との両方が行われる。したがって、
上記原水中の炭素化合物や有機窒素化合物が微生物処理
されてTOC濃度が低下する。また、上記有機窒素化合
物が好気有機物処理室において好気性微生物によって酸
化処理された際に発生する硝酸性窒素が、嫌気有機物処
理室において嫌気性微生物によって脱窒されて導電率が
低下する。こうして、好気性微生物および嫌気性微生物
によって被処理水が処理されて、1次純水製造装置や2
次純水製造装置で微生物が繁殖するための栄養源が消費
される。その結果、上記両純水製造装置において微生物
が異常繁殖することがなく、異常繁殖した微生物で上記
両純水製造装置が閉塞や汚染することがない。
【0025】その場合に、上記嫌気的処理や好気的処理
は、被処理水の下向流領域中において行われる。したが
って、微生物の固定化担体の流動が抑制されて、上記固
定化担体から微生物が剥離して後段に流出することが防
止される。
【0026】さらに、上記嫌気有機物処理室における嫌
気性微生物が上記固定化担体としての活性炭と木炭とに
固定される。同様に、上記好気有機物処理室における好
気性微生物も、活性炭と木炭とに固定される。その場
合、上記木炭は上記活性炭よりは大きいために、上記水
中撹拌手段による撹拌や上記曝気手段による撹拌によっ
て流動することがなく、上記固定された微生物が剥離す
ることがない。さらに、被処理水中の炭素化合物や有機
窒素化合物に関して物理的吸着能力が高い活性炭を併用
することにより、生物処理と物理処理との併用によって
更にTOC濃度が低下する。その際に、粒状で流動し易
い上記活性炭は袋に詰められており、被処理水が強く撹
拌されても流動することがない。その結果、固定されて
いる微生物が剥離することがないのである。
【0027】また、請求項2に係る発明は、請求項1
かかる発明の超純水製造装置において、上記木炭の充填
領域には,垂直方向に管状の網が配設されており、上記
木炭は,上記管状の網と網との間に充填されていること
を特徴としている。
【0028】上記構成によれば、上記備長炭は、垂直方
向に配設された管状の網と網との間に充填されているた
めに、備長炭は被処理水と均等に接触して処理を行うこ
とができ、上記微生物が異常繁殖した場合にも目詰まり
を起こすことがない。
【0029】また、請求項3に係る発明は、請求項1ま
たは請求項2に係る発明の超純水製造装置において、上
記木炭は、備長炭であることを特徴としている。
【0030】上記構成によれば、大きく、固く、比重が
1以上である備長炭を使用することによって沈降し、上
記水中撹拌手段や上記曝気手段による強い撹拌によって
も木炭が粉砕されたり流動したりすることがない。こう
して、備長炭に固定された微生物の剥離が防止されると
共に、何らかの理由で異常繁殖した微生物が大きな備長
炭の生物膜によって捕捉濾過されて、1次純水製造装置
や2次純水製造装置が閉塞することがない。したがっ
て、上記前処理装置と1次純水製造装置との間に分離膜
装置を必要とはしない。
【0031】また、請求項4に係る発明は、請求項1ま
たは請求項2に係る発明の超純水製造装置において、上
記活性炭は,微生物が繁殖している生物活性炭であり、
上記木炭は,微生物が繁殖している生物活性木炭である
ことを特徴としている。
【0032】上記構成によれば、上記活性炭及び備長炭
には微生物が繁殖しており、生物膜層が形成されてい
る。そのために、この生物膜層によって、被処理水中の
有機窒素化合物や炭素化合物が微生物分解される。さら
に、上記生物膜層が形成された活性炭や備長炭に対して
被処理水を循環させることによって、被処理水が生物濾
過される。こうして、上記活性炭及び備長炭に対する再
生作業を不要にして、低コストで簡単な方法によってT
OC濃度が低下する。
【0033】また、請求項5に係る発明は、請求項1乃
至請求項4の何れか一つに係る発明の超純水製造装置に
おいて、上記嫌気有機物処理室には、半導体工場からの
低濃度有機排水を導入するようになっていることを特徴
としている。
【0034】上記構成によれば、上記有機窒素化合物を
好気性微生物によって酸化処理した際に発生する硝酸性
窒素を、回収された低濃度有機排水に含まれているIP
Aやアセトンを利用して窒素ガスとして処理(一般的な
脱窒)することができ、効果的に導電率の低下が図られ
る。
【0035】また、請求項6に係る発明は、請求項1乃
至請求項5の何れか一つに係る発明の超純水製造装置に
おいて、上記水槽は、原水の受水槽であることを特徴と
している。
【0036】上記構成によれば、原水を使用する工場に
は必ず備えられている受水槽を前処理装置の水槽として
流用するので、上記前処理装置の水槽と受水槽とを兼用
して大幅なコストダウンが図られる。
【0037】また、請求項7に係る発明は、請求項1乃
至請求項6の何れか一つに係る発明の超純水製造装置に
おいて、上記前処理装置は、活性炭が充填されると共
に、上記好気有機物処理室からの被処理水を処理する活
性炭塔を有することを特徴としている。
【0038】上記構成によれば、上記嫌気有機物処理室
および好気有機物処理室において微生物処理されなかっ
た残留炭素化合物や残留有機窒素化合物等が、活性炭塔
内の活性炭によって高度処理される。
【0039】また、請求項8に係る発明は、請求項7
かかる発明の超純水製造装置において、上記活性炭塔
は、生物処理を主体とした処理を行う第1活性炭塔と、
物理処理を主体とした処理を行う第2活性炭塔とで構成
されていることを特徴としている。
【0040】上記構成によれば、被処理水に対して、第
1活性炭塔の活性炭に繁殖した微生物による生物処理
と、第2活性炭塔の微生物が繁殖していない活性炭によ
る物理的な吸着処理とが行われる。こうして、被処理水
中の炭素化合物や有機窒素化合物等のあらゆる有機物に
対して、効果的に高度処理が行われる。その結果、後段
の1次純水製造装置や2次純水製造装置の負担が軽減さ
れる。
【0041】また、請求項9に係る発明は、請求項8
かかる発明の超純水製造装置において、上記第1活性炭
塔は,上記好気有機物処理室からの被処理水を処理して
上記嫌気有機物処理室に返す活性炭塔であり、上記第2
活性炭塔は,上記好気有機物処理室からの被処理水を処
理して上記1次純水製造装置に送水する活性炭塔である
ことを特徴としている。
【0042】上記構成によれば、上記好気有機物処理室
からの被処理水を上記1次純水製造装置に送水するとい
う上記前処理装置の最終段階において、微生物の繁殖が
少ない活性炭による物理的な吸着処理が行われる。こう
して、活性炭が持つ本来の物理的吸着作用のみによっ
て、炭素化合物や有機窒素化合物等のあらゆる有機物が
確実に処理された被処理水が1次純水製造装置に送水さ
れるのである。
【0043】また、請求項10に係る発明は、請求項9
に係る発明の超純水製造装置において、上記1次純水製
造装置は、電気脱イオン装置を含んでいることを特徴と
している。
【0044】上記構成によれば、原水の水質を生物処理
と物理的吸着処理によって処理し、TOC濃度が低く、
導電率が改善された(水質が良い)、且つ安定した被処
理水が、電気脱イオン装置を含む1次純水製造装置に導
入される。したがって、イオン交換樹脂装置の様な再生
排水が発生することなく、且つ、有機物,溶存ガス等の
存在によって機能低下を起こすことなく電気脱イオン装
置が機能して、TOCが0.5ppb以下の超純水が得られ
る。
【0045】また、請求項11に係る発明は、請求項1
にかかる発明の超純水製造装置において、上記嫌気有
機物処理室の上部に一端が接続された第1逆洗排水管
と、上記好気有機物処理室の上部に一端が接続された第
2逆洗排水管と、逆洗用ブロアと、上記嫌気性微生物の
固定化担体および好気性微生物の固定化担体の直下に設
置されて上記逆洗用ブロアからの空気を散気する散気管
を備えたことを特徴としている。
【0046】上記構成によれば、上記嫌気有機物処理室
内において、被処理水中のイオンを体内に取り込んで固
定化担体表面に繁殖した嫌気性微生物が、上記固定化担
体の直下で散気管から散気される逆洗用ブロアからの空
気によって逆洗されて、上記固定化担体から剥離され
る。そして、この剥離された微生物は、両有機物処理室
の上部の夫々に一端が接続された第1,第2逆洗排水管
を介して排水される。こうして、固定化担体表面に繁殖
した嫌気性微生物が水流等によって自然剥離する前に強
制的に逆洗によって除去されることによって、1次純水
製造装置が上記自然剥離した微生物によって機能低下す
ることがない。
【0047】また、請求項12に係る発明は、請求項1
に係る発明の超純水製造装置において、上記電気脱イ
オン装置からの濃縮されたイオンを含む濃縮水を上記嫌
気有機物処理室に導入するようになっていることを特徴
としている。
【0048】上記構成によれば、上記電気脱イオン装置
からの濃縮水が再利用される。その場合に、上記濃縮水
中のイオンは、嫌気有機物処理室内の微生物の体内に取
り込まれて処理される。
【0049】また、請求項13に係る発明は、請求項1
に係る発明の超純水製造装置において、上記電気脱イ
オン装置からの濃縮水が導入されると共に,この濃縮水
に対して脱イオン処理を行う補助電気脱イオン装置を備
えて、上記補助電気脱イオン装置からの処理水を上記嫌
気有機物処理室に導入するようになっていることを特徴
としている。
【0050】上記構成によれば、上記電気脱イオン装置
からの濃縮水は、補助電気脱イオン装置によって脱イオ
ンされた後に上記嫌気有機物処理室に導入されて再利用
される。その結果、上記嫌気有機物処理室内のイオン負
荷が低減される。
【0051】また、請求項14に係る発明は、請求項1
に係る発明の超純水製造装置において、上記電気脱イ
オン装置からの濃縮水が導入されると共に,この濃縮水
に対して脱イオン処理を行う補助電気脱イオン装置と、
上記補助電気脱イオン装置からの処理水を上記第2活性
炭塔からの処理水と共に受ける処理水槽を備えたことを
特徴としている。
【0052】上記構成によれば、上記電気脱イオン装置
からの濃縮水は、補助電気脱イオン装置によって脱イオ
ンされている。そのために、特に、有機物が含まれてい
ない場合には上記嫌気有機物処理室内に導入する必要は
なく、上記嫌気有機物処理室および好気有機物処理室よ
り後段の処理水槽内に上記第2活性炭塔からの処理水と
共に導入されて再利用される。その結果、上記嫌気有機
物処理室および好気有機物処理室は、上記補助電気脱イ
オン装置からの処理水分だけ小さい容積で機能できる。
【0053】また、請求項15に係る発明は、請求項9
に係る発明の超純水製造装置において、被処理水を,上
記嫌気有機物処理室と好気有機物処理室と第1活性炭塔
とを循環させる循環手段を備えたことを特徴としてい
る。
【0054】上記構成によれば、被処理水が上記嫌気有
機物処理室と好気有機物処理室と第1活性炭塔とを何回
も循環することによって、上記嫌気有機物処理室と好気
有機物処理室と第1活性炭塔との1回通過によって十分
に炭素化合物や有機窒素化合物等の処理が行われない時
に効果がある。更に、上記第1活性炭塔内を被処理水が
早い流速で循環することによって、上記第1活性炭塔内
の溶存酸素をある程度(1ppm以上)維持でき、第1活性
炭塔内の活性炭が生物活性炭となる。さらに、上記好気
有機物処理室において好気性微生物による有機窒素化合
物の酸化処理によってできた硝酸性窒素が、上記嫌気有
機物処理室に戻されることによって脱窒されて、導電率
が低下する。
【0055】また、請求項16に係る発明は、請求項1
に係る発明の超純水製造装置において、上記第2活性
炭塔からの被処理水のTOCを計測し,この計測したT
OCを表す信号を出力するTOC計と、上記TOC計か
らの信号に基づいて上記水中撹拌手段の回転数,上記曝
気手段の曝気量および上記循環手段による循環量の少な
くとも一つ、または、それぞれを組み合わせて制御する
TOC制御手段を備えたことを特徴としている。
【0056】上記構成によれば、仮に炭素化合物や有機
窒素化合物が急に増えて水質が悪化しても、TOC計か
らの信号に基づいて、上記水中撹拌手段の回転数増加、
上記曝気手段の曝気量増加、および、上記循環手段によ
る循環量増加の少なくとも1つ、または、それぞれを組
み合わせて実行されて、炭素化合物や有機窒素化合物の
処理能力が高められる。
【0057】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。 <第1実施の形態> 図1は、本実施の形態の超純水製造装置における構成図
である。この超純水製造装置では、原水として、工業用
水,市水および地下水の何れか、あるいは、それらを組
み合わせて導入する。この工業用水,市水および地下水
は、有機窒素化合物を含む全有機物を含有している。ま
た、上記原水と共に導入される回収水を、半導体工場か
らのTOCが100ppm以下の低濃度有機排水とする。
【0058】上記原水および回収水が導入される第1水
槽31と、第1水槽31中の被処理水を活性炭を通して
循環させる循環用活性炭塔32と、第1水槽31中の被
処理水を活性炭を通して第2水槽34に送水する送水用
活性炭塔33と上記第2水槽34で前処理装置を概略構
成する。さらに、この前処理装置と、1次純水製造装置
35および2次純水製造装置36とで、超純水製造装置
を構成している。そして、2次純水製造装置36からの
超純水は半導体工場37において使用され、排水が回収
水として前処理装置の第1水槽31に導入される。
【0059】上記第1水槽31は、仕切り壁38によっ
て、底部を除いて嫌気有機物処理室39と好気有機物処
理室40とに仕切られており、嫌気有機物処理室39と
好気有機物処理室40とは底部で連通している。そし
て、上記原水と回収水とは嫌気有機物処理室39に上方
から導入される。
【0060】上記嫌気有機物処理室39の中央底には水
中撹拌機41が設けられ、この水中撹拌機41を囲んで
円筒状の水流ドラフト42が設けられている。こうし
て、嫌気有機物処理室39全体を酸素の供給なしに効率
良く撹拌するようにしている。そして、水流ドラフト4
2と嫌気有機物処理室40の外周壁との間には、上部に
活性炭が充填された活性炭袋43が2段に配置され、そ
の下には大量の備長炭44を充填している。但し、備長
炭44は、嫌気有機物処理室40内を水が下向きにスム
ーズに流れることができるように一定の間隔をおいて上
下方向に設置された管状ネットと管状ネットとの間に充
填される。ここで、管状ネット45は、矩形のネットの
両側を張り合わせて筒状にしたものである。
【0061】尚、上記活性炭を袋に充填して活性炭袋4
3としているのは、活性炭粒子そのものは備長炭44よ
りも小さく、袋に入れないと嫌気有機物処理室40の下
方に落下してしまうためである。上記袋としては耐久性
があれば特に限定するものではなく、本実施の形態では
ナイロンを使用している。また、本実施の形態において
は、活性炭袋43を2段積みとしているが、これに限定
するのもではない。但し、余り多く積載すると、TOC
の高い被処理水が流入して微生物が異常繁殖した場合に
は、閉塞してしまう可能性があるので数段が好ましい。
活性炭袋43の容量は20リットル程度であれば容易に
人手で設置することができる。
【0062】上述のように、上記嫌気有機物処理室39
においては、水中撹拌機41による機械撹拌によって酸
素の混入を防いで嫌気状態に保っている。これに対し
て、好気有機物処理室40においては、底部に設置され
た散気管47によってブロア46からの空気を被処理水
中に放出し、この空気の上昇流によって被処理水を撹拌
するエアーリフトによって好気状態に保っている。
【0063】この好気有機物処理室40は、分離壁48
によってエアーリフト部分と充填材とに仕切られてお
り、エアーリフト部分の下部に散気管47が設置され
て、効率よく循環流が発生するようになっている。そし
て、エアーリフト部分の上端部には水流壁49が設置さ
れて、上昇した水流の方向を変えて効率良く循環させる
ようにしている。
【0064】また、上記好気有機物処理室40における
上記エアーリフト部分と仕切り壁38との間には、嫌気
有機物処理室39の場合と同様に、上部に活性炭が充填
された活性炭袋43を2段に配置し、その下の管状ネッ
トと管状ネットとの間には大量の備長炭44を充填して
いる。
【0065】ここで、上記管状ネット45は設置しなく
とも差し支えないが、設置した場合には次にような利点
がある。 原水のTOCが急激に上昇して微生物が異
常繁殖した場合の目詰まりを防止できる。 管状ネッ
ト45には水が流れ易いために、管状ネット45を中心
に周囲の充填物を巻き込んで、全体に均等に循環水流が
生ずる。したがって、被処理水が全体の充填物と均等に
接触して処理される。これに対して、管状ネット45が
無い場合には、備長炭44は天然産物で不定形であるた
めに、部分的に充填密度が高くなって循環水流が流れに
くい場所が生ずることもある。
【0066】上記嫌気有機物処理室39および好気有機
物処理室40中における活性炭袋43および備長炭44
の充填領域の水流は、上部より下部に向かっている。し
たがって、活性炭袋43中の比重が1よりやや大きい活
性炭や備長炭44は、下方に向かって水流によって押し
付けられて固定され、流動することがない。したがっ
て、上向流の場合のように、活性炭の流動によって微生
物が活性炭から剥離することがない。
【0067】上記活性炭袋43中の活性炭や備長炭44
は、多数の細孔を有する多孔体であり、各孔の径は数ミ
クロンから数百ミクロンまで各種ある。したがって、上
記活性炭や備長炭44の多種の孔に応じた多種多様の微
生物が繁殖し易く、上記活性炭や備長炭44の内部には
生物膜層が形成される。そして、この生物膜層によっ
て、被処理水中の炭素化合物や有機窒素化合物等が微生
物分解されるのである。さらに、上記生物膜層が形成さ
れた活性炭や備長炭44に対して被処理水を循環させる
ことによって、被処理水が生物濾過される。すなわち、
TOCや浮遊物質(SS)が低下するのである。
【0068】上記嫌気有機物処理室39及び好気有機物
処理室40内の備長炭44は、強い水流や強い曝気によ
って粉砕されることはない。この備長炭44は、日本古
来の木炭であり、広葉樹であるウバメガシの白炭であ
る。上記白炭とは、約1000℃前後で炭化させた木炭
であり、高温炭化木炭として位置付けられている。尚、
本実施の形態において充填する備長炭44としては、被
処理水との接触を良くして、何らかの理由で微生物が異
常繁殖した際に閉塞しないように、直径が4cm〜6cm
で、長さが5cm以上の備長炭を選定する。また、備長炭
44の表面には、上述のように生物膜層が形成されてい
る。したがって、通常運転時において浮遊している微生
物を上記生物膜層によって捕捉濾過できる。さらに、T
OCが100ppm程度の高い原水が導入されて微生物が
異常繁殖した場合にも、上記生物膜層によって大部分の
微生物を捕捉濾過できる。したがって、次段の循環用活
性炭塔32あるいは送水用活性炭塔33の目詰まりを防
止できるのである。
【0069】上記好気有機物処理室40からの被処理水
の一部は、共通のサクションヘッダ管50から活性炭塔
循環ポンプ51によって循環配管52を介して循環用活
性炭塔32に送水される。それと同時に、サクションヘ
ッダ管50からの残りの被処理水は、活性炭塔送水ポン
プ53によって送水配管54を介して送水用活性炭塔3
3に送水される。そして、循環用活性炭塔32に送水さ
れた被処理水は、再び第1水槽31の嫌気有機物処理室
39に導入される。こうして、第1水槽31と循環用活
性炭塔32との間で被処理水が循環処理されるのであ
る。
【0070】上記送水用活性炭塔33に送水された被処
理水は第2水槽34に導入される。この第2水槽34
は、送水用活性炭塔33からの被処理水をポンプ57に
よって1次純水製造装置35に容易に供給するための水
槽である。この場合、上記送水用活性炭塔33からの被
処理水を直接1次純水製造装置35に送水することも考
えるが、実質的には活性炭塔送水ポンプ53の揚程不足
により不可能である。したがって、一旦第2水槽34に
よって被処理水を受けて、1次純水製造装置送水用のポ
ンプ57で1次純水製造装置35に送水するのである。
【0071】また、上記第2水槽34には、被処理水の
TOCを計測してTOCを表す電気信号を出力するTO
C計55が設置されており、TOC計55からの信号は
調節計56に送出される。そうすると、調節計56は、
第2水槽34中の被処理水のTOCに応じた調節信号を
活性炭塔循環ポンプ51,ブロア46および水中撹拌機
41に出力して、活性炭塔循環ポンプ51の吐出量,ブ
ロア46の吹き出し量および水中撹拌機41の回転数を
インバータ制御する。
【0072】ところで、上記循環用活性炭塔32への送
水は、循環用活性炭塔32内の活性炭1m3当たり2m3
/時間以上であり、流量が速いので循環用活性炭塔32
内の溶存酸素が1ppm以上確保されて、活性炭に好気性
微生物が繁殖して生物活性炭になっている。一方、送水
用活性炭塔33への送水は、送水用活性炭塔33内の活
性炭1m3当たり1m3/時間以下であり、流速が遅いの
で、送水用活性炭塔33の上部では好気性微生物は繁殖
するものの、送水用活性炭塔33全体では活性炭に微生
物は余り繁殖しない。したがって、活性炭が本来持って
いる物理的吸着機能が生物処理機能よりも大部分とな
り、送水用活性炭塔33内では物理的吸着機能主体の処
理となる。そして、この送水用活性炭塔33を炭素化合
物処理の仕上げとして使用することによって、上記物理
的吸着機能によって被処理水がゆっくり確実に処理され
て、炭素化合物の除去率が高められるのである。
【0073】上記第2水槽34からの被処理水は、ポン
プ57によって、逆浸透膜装置やイオン交換樹脂装置や
紫外線殺菌器等を組み合わせた1次純水製造装置35に
送水される。また、1次純水製造装置35からの被処理
水は、紫外線酸化装置やイオン交換樹脂装置や限外濾過
膜装置等で構成される2次純水製造装置36に送水さ
れ、この2次純水製造装置36によって最終的な超純水
が得られるのである。この超純水は半導体工場37に送
水されて各種の生産装置で使用される。そして、生産装
置からの排水でIPAやアセトンを含む100ppm以下
の低濃度有機排水は、原水と混合されて第1水槽31の
嫌気有機処理部39に導入される。そうすると、原水中
の有機窒素化合物が好気性微生物によって酸化されてで
きる硝酸性窒素を嫌気性微生物によって還元して窒素ガ
スにする脱窒処理が、上記回収水中のIPAやアセトン
等の水素供給体の性質を利用して有効に行われるのであ
る。
【0074】上記構成の超純水製造装置は、以下のよう
に動作する。原水は、上記半導体工場37からの回収水
(低濃度有機排水)と共に第1水槽31の嫌気有機物処理
室39に導入される。そして、活性炭塔循環ポンプ51
の動作によって、被処理水は嫌気有機物処理室39→好
気有機物処理室40→循環用活性炭塔32→嫌気有機物
処理室39→…と循環される。そして、この被処理水の
循環中において、以下の処理が行われて被処理水のTO
Cと導電率との低下が図られるのである。 (1) 嫌気有機物処理室39および好気有機物処理室4
0において、被処理水中の炭素化合物が、嫌気性微生物
と好気性微生物とによって生物処理される。また、活性
炭袋43中の活性炭と備長炭44とによって物理的に吸
着処理される。 (2) 特に、好気有機物処理室40において、好気性微
生物によって、有機窒素化合物が酸化処理されて硝酸性
窒素になる。 (3) 循環用活性炭塔32において、残留炭素化合物お
よび残留有機窒素化合物等が、生物活性炭によって生物
処理(高度処理)される。 (4) 嫌気有機物処理室39において、嫌気性微生物に
よって、(2)でできた硝酸性窒素が、上記回収水中のI
PAやアセトンの存在下で窒素ガスとなって脱窒され、
導電率の低下が図られる。
【0075】そして、上記活性炭塔送水ポンプ53によ
って、好気有機物処理室40からの被処理水が送水用活
性炭塔33に送水され、非生物活性炭による物理的吸着
処理によって、微生物分解できなかった有機窒素化合物
等に対する高度処理が行われる。
【0076】こうして、上記TOCと導電率との低下が
図られ、高度処理が行われた後の被処理水は、ポンプ5
7によって1次純水製造装置35と2次純水製造装置3
6とに順次送水される。そして、2次純水製造装置36
から最終的な超純水が得られるのである。
【0077】このように、本実施の形態においては、超
純水製造装置を構成する前処理装置に、仕切り壁38に
よって、底部を除いて、原水と回収水とが導入される嫌
気有機物処理室39と好気有機物処理室40とに仕切ら
れた第1水槽31を設けている。そして、嫌気有機物処
理室39および好気有機物処理室40の上部には、活性
炭が充填された活性炭袋43を2段に配置し、その下に
は大量の備長炭44を充填している。また、嫌気有機物
処理室39では無曝気撹拌を行う一方、好気有機物処理
室40では曝気撹拌を行う。したがって、嫌気有機物処
理室39における活性炭袋43中の活性炭や備長炭44
には嫌気性微生物が繁殖する一方、好気有機物処理室4
0における活性炭袋43中の活性炭や備長炭44には好
気性微生物が繁殖する。その結果、被処理水中の嫌気性
微生物および好気性微生物の両微生物の栄養源(IPA
やアセトンや有機窒素化合物等の有機物)が消費(処理)
されて、以後の工程において上記両微生物が繁殖し難い
処理水を得ることができる。
【0078】さらに、上記好気有機物処理室40中の好
気性微生物によって、原水中の有機窒素化合物が酸化処
理されてTOCが低減される。また、嫌気有機物処理室
39中の嫌気性微生物によって、上記有機窒素化合物が
好気性微生物によって酸化されて生じた硝酸性窒素が窒
素ガスとなって脱窒処理されて、処理水の導電率が低減
されるのである。ここで、嫌気有機物処理室39と好気
有機物処理室40とは併設されているので、図18およ
び図19に示す前処理装置のように上下に配置した場合
よりも第1水槽31の高を低くできる。
【0079】また、上記第1水槽31における好気有機
物処理室40からの被処理水は、活性炭循環ポンプ51
によって循環用活性炭塔32に送水し、この循環用活性
炭塔32を通過して嫌気性有機物処理室39に戻すよう
になっている。したがって、循環用活性炭塔32内の生
物活性炭によって、被処理水中における微生物分解でき
なかった炭素化合物や有機窒素化合物に対する高度処理
を行うことができ、更なるTOCの低減を行うことがで
きる。
【0080】また、上記好気有機物処理室40からの被
処理水は、活性炭塔送水ポンプ53によって送水用活性
炭塔33に送水し、この送水用活性炭塔33を通過して
第2水槽34に送水するようになっている。したがっ
て、送水用活性炭塔33内の活性炭による物理的な吸着
によって、被処理水中における微生物分解できなかった
炭素化合物や有機窒素化合物に対する高度処理のみなら
ず、生物分解できなかった各種の成分を確実に処理し
て、次工程への有機物負荷を極力低減することができ
る。その結果、第2水槽34からの被処理水を1次純水
製造装置35および2次純水製造装置36で処理して得
られる処理水のTOCを、0.5ppb以下にすることがで
きるのである。
【0081】また、上記第1水槽31における嫌気有機
物処理室39と好気有機物処理室40とには、その上部
に、活性炭が充填された活性炭袋43を2段に配置し、
その下には大量の備長炭44(直径が4cm〜6cm、長さ
が5cm以上)を充填している。そして、嫌気有機物処理
室39内には水中撹拌機41を設ける一方、好気有機物
処理室40にはブロア46に接続された散気管47を設
けている。したがって、何らかの理由で第1水槽31内
で微生物が異常繁殖した場合には、上記活性炭および備
長炭44に形成された生物膜層によって大部分の微生物
を捕捉濾過して、循環用活性炭塔32や送水用活性炭塔
33等の目詰まりを防止できる。また、活性炭43と備
長炭44とを併用することによって、図18および図1
9に示す前処理装置のように木炭のみを使用した場合よ
りもTOCを低くできるのである。さらに、上記備長炭
44は、水がスムーズに流れることができるように一定
の間隔をおいて上下方向に設置された管状ネット45と
管状ネットとの間に充填している。したがって、何らか
の理由で微生物が異常繁殖した際の閉塞が防止できるの
である。
【0082】尚、上記活性炭袋43および備長炭44
は、上記嫌気有機物処理室39および好気有機物処理室
40における下向流の領域に充填されている。そのため
に、活性炭袋43内の活性炭や備長炭44は、下方に向
かって水流によって押し付けられて固定され、流動する
ことがない。したがって、活性炭や備長炭44の流動に
よって微生物が活性炭から剥離することがない。
【0083】また、上記実施の形態においては、上記送
水用活性炭塔33からの被処理水が導入される第2水槽
34に、被処理水のTOCを計測するTOC計55を設
置している。そして、TOC計55からのTOCを表す
信号に基づいて、活性炭塔循環ポンプ51の吐出量,ブ
ロア46の吹き出し量および水中撹拌機41の回転数を
インバータ制御するようにしている。したがって、仮に
流入水の水質が悪化してTOCが上昇した場合には、第
1水槽31と循環用活性炭塔32との被処理水の循環量
を多くし、撹拌量を多くして、TOCの更なる低下処理
が行われる。すなわち、上記実施の形態によれば、処理
水の水質が確保でき、超純水処理装置置全体の信頼性を
高めることができるのである。
【0084】また、上記実施の形態においては、半導体
工場37からの低濃度有機排水を回収水として原水に合
流させて上記嫌気有機物処理室39に導入するようにし
ている。したがって、嫌気有機物処理室39中の嫌気性
微生物によって、原水の有機窒素化合物が好気性微生物
によって酸化されて生じた硝酸性窒素が脱窒処理される
場合に、上記低濃度有機排水中のIPAやアセトンを有
効に利用することができ、被処理水中に有機窒素化合物
が多い場合でも速やかに処理して導電率の低下を図るこ
とができる。
【0085】すなわち、本実施の形態によれば、何らか
の原因による水質の変動(例えば、TOCの急激な上昇)
に対応することができ、TOCが0.5ppb以下であって
導電率が低い超純水を製造することができるのである。
【0086】尚、上記実施の形態においては、上記第1
水槽31として、原水を使用する工場には必ず設置され
ている受水槽を利用することによって、コストの低減を
図ることができる。
【0087】また、上述したように、上記備長炭44内
を水がスムーズに流れることができるように一定の間隔
をおいて上下方向に設置された管状ネット45,45,…
は、必ずしも設置しなくとも差し支えない。図2は、図
1に示す超純水製造装置から管状ネット45,45,…を
削除した超純水製造装置の構成図である。このように第
1水槽31内に管状ネット45がない場合には、管状ネ
ット45の体積分だけ備長炭44を多く充填できるの
で、被処理水の処理効率が高められる。特に、原水の水
質や低濃度有機排水の水質がよい場合には微生物の繁殖
による閉塞は起こり難いので、かえって管状ネット45
が無い方が好ましい。
【0088】また、上記実施の形態においては、上記第
1水槽31に備長炭44を充填しているが、通常の木炭
を充填しても大きさと固さを選ぶことによって、備長炭
44と略同じ効果を得ることができる。
【0089】また、上記実施の形態においては、上記T
OC計55からのTOCを表す信号に基づいて、活性炭
塔循環ポンプ51の吐出量,ブロア46の吹き出し量お
よび水中撹拌機41の回転数の総てをインバータ制御す
るようにしている。しかしながら、この発明はこれに限
定されるものではなく、活性炭塔循環ポンプ51の吐出
量,ブロア46の吹き出し量および水中撹拌機41の回
転数の少なくとも一つ、または、それぞれを組み合わせ
て制御すればよい。
【0090】<第2実施の形態> 図3は、本実施の形態の超純水製造装置における構成図
である。この超純水製造装置は、図1に示す第1実施の
形態の超純水製造装置における半導体工場37からの回
収水の導入を行わない構成を有している。
【0091】第1水槽61,循環用活性炭塔62,送水用
活性炭塔63,第2水槽64,1次純水製造装置65,2
次純水製造装置66および半導体工場67は、図1に示
した第1水槽31,循環用活性炭塔32,送水用活性炭塔
33,第2水槽34,1次純水製造装置35,2次純水製
造装置36および半導体工場37と同様の構成を有し
て、同様に動作する。また、第1実施の形態の場合と同
様に、上記第2水槽64に設置されたTOC計68から
の信号に基づく調節計69からの調節信号に基づいて、
活性炭塔循環ポンプ70の吐出量,ブロア71の吹き出
し量および水中撹拌機72の回転数がインバータ制御さ
れる。
【0092】本実施の形態においては、上述したよう
に、上記半導体工場67からの回収水は第1水槽61の
嫌気有機物処理室に導入されない。したがって、好気性
微生物による有機窒素化合物処理時に生ずる硝酸性窒素
を嫌気性微生物によって脱窒処理する場合に、半導体工
場67からの低濃度有機排水中のIPAやアセトンを利
用できない。すなわち、被処理水中に有機窒素化合物が
多い場合における脱窒性能は、第1実施の形態に比較し
て悪い。しかしながら、第1水槽61における被処理水
の滞留時間を長くすること等によって、被処理水中の有
機窒素化合物が少ない場合等にはある程度対処できる。
したがって、原水中の有機窒素化合物が少ない場合に適
用可能であって、TOCおよび導電率の低い超純水を製
造できる超純水製造装置を低コストで提供できるのであ
る。
【0093】<第3実施の形態> 図4は、本実施の形態の超純水製造装置における構成図
である。この超純水製造装置は、図1に示す第1実施の
形態の超純水製造装置における循環用活性炭塔32を除
去した構成を有している。
【0094】第1水槽81,送水用活性炭塔83,第2水
槽84,1次純水製造装置85,2次純水製造装置86お
よび半導体工場87は、図1に示した第1水槽31,送
水用活性炭塔33,第2水槽34,1次純水製造装置3
5,2次純水製造装置36および半導体工場37と同様
の構成を有して、同様に動作する。また、第1実施の形
態の場合と同様に、半導体工場87からの低濃度有機排
水が回収水として原水と混合されて第1水槽81の嫌気
性有機物処理室に導入される。
【0095】本実施の形態においては、上述したよう
に、循環用活性炭塔および第1水槽81からの被処理水
の一部を上記循環用活性炭塔に送水する循環手段を有し
ていない。したがって、被処理水中のTOCが急に上昇
した場合に対応できない場合が生ずる。さらに、被処理
水中のTOCが急に上昇した場合には、送水用活性炭塔
83に炭素化合物処理の負担が掛かり、場合によっては
送水用活性炭塔83内の活性炭の取り替えが必要とな
る。
【0096】しかしながら、本実施の形態によれば、原
水のTOCが比較的低く、水質が安定している場合に適
用可能であって、TOCおよび導電率の低い超純水を製
造できる超純水製造装置を低コストで提供できるのであ
る。
【0097】尚、本実施の形態においても、第1実施の
形態と同様に、上記第2水槽84に設置されたTOC計
88からの信号に基づく調節計89からの調節信号に基
づいて、ブロア90の吹き出し量および水中撹拌機91
の回転数がインバータ制御される。
【0098】<第4実施の形態> 図5は、本実施の形態の超純水製造装置における構成図
である。この超純水製造装置は、図4に示す第3実施の
形態の超純水製造装置における半導体工場87からの回
収水の導入を行わない構成を有している。
【0099】第1水槽101,送水用活性炭塔103,第
2水槽104,1次純水製造装置105,2次純水製造装
置106および半導体工場107は、図4に示した第1
水槽81,送水用活性炭塔83,第2水槽84,1次純水
製造装置85,2次純水製造装置86および半導体工場
87と同様の構成を有して、同様に動作する。また、第
3実施の形態の場合と同様に、上記第2水槽104に設
置されたTOC計108からの信号に基づく調節計10
9からの調節信号に基づいて、ブロア110の吹き出し
量および水中撹拌機111の回転数がインバータ制御さ
れる。
【0100】本実施の形態においては、上述したよう
に、半導体工場107からの回収水は第1水槽101の
嫌気有機物処理室に導入されない。したがって、好気性
微生物による有機窒素化合物処理時に生ずる硝酸性窒素
を嫌気性微生物によって脱窒処理する場合に、半導体工
場107からの低濃度有機排水中のIPAやアセトンを
利用できない。すなわち、被処理水中に有機窒素化合物
が多い場合における脱窒性能は、第3実施の形態に比較
して悪い。しかしながら、第1水槽101における被処
理水の滞留時間を長くすること等によって、被処理水中
の有機窒素化合物が少ない場合等にはある程度対処でき
る。したがって、本実施の形態によれば、原水中の有機
窒素化合物が少なく、TOCが比較的低く、水質が安定
している場合に適用可能であって、TOCおよび導電率
の低い超純水を製造できる超純水製造装置を低コストで
提供できるのである。
【0101】<第5実施の形態> 図6は、本実施の形態の超純水製造装置における構成図
である。この超純水製造装置は、図4に示す第3実施の
形態の超純水製造装置における送水用活性炭塔83およ
び第2水槽84を削除した構成を有している。
【0102】第1水槽121,1次純水製造装置125,
2次純水製造装置126および半導体工場127は、図
4に示した第1水槽81,1次純水製造装置85,2次純
水製造装置86および半導体工場87と同様の構成を有
して、同様に動作する。尚、第2水槽の削除に伴って、
第2水槽に設置すべきTOC計、および、TOC計から
の信号に基づいて調節信号を出力する調節計も削除され
ている。
【0103】本実施の形態においては、上述したよう
に、循環用活性炭塔、第1水槽121からの被処理水を
上記循環用活性炭塔に送水する循環手段、第1水槽12
1からの被処理水が送水される送水用活性炭塔、第2水
槽、および、第2水槽のTOCに基づいて第1水槽12
1の循環水量,撹拌量を制御する制御系を有してはいな
い。したがって、被処理水中のTOCが急に上昇した場
合には早急に対応することができない。
【0104】しかしながら、本実施の形態は、原水の水
質が良くて安定している場合(具体的には、市水等のよ
うにTOCが1ppm以下の場合)に適用可能であって、T
OCおよび導電率の低い超純水を製造できる超純水製造
装置を低コストで提供できるのである。
【0105】<第6実施の形態> 図7は、本実施の形態の超純水製造装置における構成図
である。この超純水製造装置は、図6に示す第5実施の
形態の超純水製造装置における半導体工場127からの
回収水の導入を行わない構成を有している。
【0106】第1水槽131,1次純水製造装置135,
2次純水製造装置136および半導体工場137は、図
6に示す上記第1水槽121,1次純水製造装置125,
2次純水製造装置126および半導体工場127と同様
の構成を有して、同様に動作する。
【0107】本実施の形態においては、上述したよう
に、上記半導体工場137からの回収水は第1水槽13
1の嫌気有機物処理室に導入されない。したがって、好
気性微生物による有機窒素化合物処理時に生ずる硝酸性
窒素を嫌気性微生物によって脱窒処理する場合に、半導
体工場137からの低濃度有機排水中のIPAやアセト
ンを利用できない。すなわち、被処理水中に有機窒素化
合物が多い場合における脱窒性能は、第5実施の形態に
比較して悪い。しかしながら、第1水槽131における
被処理水の滞留時間を長くすること等によって、被処理
水中の有機窒素化合物が少ない場合等にはある程度対処
できる。したがって、本実施の形態によれば、原水の水
質が良く(例えば、TOCが1ppm以下であって有機窒素
化合物も少ない)て安定している場合に適用可能であっ
て、TOCおよび導電率の低い超純水を製造できる超純
水製造装置を低コストで提供できるのである。
【0108】<第7実施の形態> 図8は、本実施の形態の超純水製造装置における構成図
である。この超純水製造装置は、特に、図1に示す第1
実施の形態の超純水製造装置における1次純水製造装置
35が異なる構成を有している。
【0109】第1水槽141,循環用活性炭塔142,送
水用活性炭塔143,第2水槽144,2次純水製造装置
146および半導体工場147は、図1に示した第1水
槽31,循環用活性炭塔32,送水用活性炭塔33,第2
水槽34,2次純水製造装置36および半導体工場37
と同様の構成を有して、同様に動作する。また、第1実
施の形態の場合と同様に、上記第2水槽144に設置さ
れたTOC計148からの信号に基づく調節計149か
らの調節信号に基づいて、活性炭塔循環ポンプ150の
吐出量,ブロア151の吹き出し量および水中撹拌機1
52の回転数がインバータ制御される。
【0110】本実施の形態においては、嫌気有機物処理
室155の最上部には、電磁弁159が介設された逆洗
排水配管157の一端が接続されている。同様に、好気
有機物処理室156の最上部には、電磁弁160が介設
された逆洗排水配管158の一端が接続されている。ま
た、嫌気有機物処理室155および好気有機物処理室1
56の底部には、管状ネット161間の位置に散気管1
62が設けられ、逆洗用ブロア163からの空気を備長
炭が充填されている下部の箇所に放出するようになって
いる。
【0111】また、上記第2水槽144からの被処理水
が導入される1次純水製造装置145を、RO膜装置1
65,電気脱イオン装置166および紫外線殺菌装置1
67で構成している。電気脱イオン装置166は、陽イ
オン交換膜と陰イオン交換膜との間に陽イオン交換樹脂
と陰イオン交換樹脂とを充填した構成を有している。そ
して、被処理水中のイオンは両イオン交換樹脂に吸着さ
れ、脱イオンされた処理水は次工程の紫外線殺菌装置1
67に供給される。一方、上記両イオン交換樹脂に吸着
されたイオンはイオン交換樹脂中を移動して、陽イオン
は陽イオン交換膜側から、陰イオンは陰イオン交換膜側
から、イオン濃度の高い濃縮水として配管168を介し
て外部に排出される。
【0112】このように、上記電気脱イオン装置166
では、両イオン交換樹脂は電気によって連続的に再生さ
れて濃縮水となって排出されるので、薬品等を用いた特
別な再生処理は不必要である。これに対して、図1に示
す第1実施の形態の超純水製造装置の1次純水製造装置
は、通常の逆浸透膜装置,イオン交換装置および紫外線
殺菌装置等で構成している。その場合、上記イオン交換
装置は、酸としての塩酸やアルカリとしての苛性ソーダ
等の薬品による再生処理を必要とし、再生廃液が出るた
めにその処理も必要なのである。
【0113】ところで、上記電気脱イオン装置166の
利点を生かすには、イオン交換樹脂やイオン交換膜に付
着して脱イオン機能を低下させる有機物および溶存ガス
(炭酸ガス)を、前処理装置によって最大限処理しておく
必要がある。そして、本実施の形態における前処理装置
は、第1実施の形態と同じ構成を有しているので、前処
理水のTOCを1ppm以下にし、導電率を低減し、流入
水の水質変動を調整して安定した水質の被処理水を1次
純水製造装置145に供給できる。また、上記被処理水
中の溶存炭酸ガスは、上記第1水槽141における好気
有機物処理室156の散気管169からの曝気によっ
て、空気中に飛散されて除去される。したがって、本実
施の形態によれば、上記前処理装置(第2水槽144)と
1次純水製造装置145との間に膜分離装置等を設置す
ることなく、かつ、薬品による再生処理を必要とはしな
い(つまり、再生廃液の処理を必要とはしない)電気脱イ
オン装置166を有する1次純水製造装置145を用い
て、低コストで容易にTOCおよび導電率の低い超純水
を製造できるのである。
【0114】また、上記構成において、上記嫌気有機物
処理室155および好気有機物処理室156の充填物に
形成された生物膜は、微生物が被処理水中の有機物や各
種イオンを栄養源として形成した生物膜である。したが
って、この生物膜が剥離して被処理水中に浮遊すること
は、特に、逆浸透膜装置165および電気脱イオン装置
166を有する1次純水製造装置145を下流に備えて
いる本実施の形態においては好ましくない。そこで、本
実施の形態においては、一定期間毎に以下のような逆洗
を行うことによって生物膜を除去するのである。尚、上
記一定期間とは、嫌気有機物処理室155の充填物に形
成された生物膜の厚さ等の状態によって決定する。具体
的には、上記一定期間は例えば7日間であり、その場合
の逆洗時間は2時間である。
【0115】先ず、上記第1水槽141の水位を逆洗排
水配管157,158の一端の接続位置よりも1m以上
上昇させて原水を停止する。さらに、活性炭塔循環ポン
プ150,活性炭塔送水ポンプ170,ブロア151およ
び水中撹拌機152の動作を停止する。そうした後に、
逆洗用ブロア163を動作させて第1水槽141内の充
填物に形成されている生物膜や上記充填物に付着してい
る微生物を空気逆洗によって剥離させる。
【0116】こうして十分に生物膜等を剥離させた後、
上記逆洗用ブロア163を動作させた状態で電磁弁15
9,160を開放して、剥離した生物膜等を含む逆洗水
を逆洗排水配管157,158の他端から排出する。そ
して、第1水槽141の水位が逆洗排水配管157,1
58の接続位置よりも下がったら、逆洗用ブロア163
を動作させた状態で原水を導入する。そうすることによ
って、残っている生物膜等は、原水と混合されて逆洗排
水配管157,158より排出される。こうして、第1
水槽141の水質が原水の水質と同程度になった一定時
間経過後に、逆洗用ブロア163を停止し、電磁弁15
9,160を閉鎖する。
【0117】そして、上記活性炭塔循環ポンプ150,
ブロア151および水中撹拌機152を動作させて、第
1水槽141中の被処理水を循環用活性炭塔142を介
して循環させる。そして、水質が安定した一定時間経過
後に活性炭塔送水ポンプ170を動作させて、被処理水
を送水用活性炭塔143に導入して、上記前処理装置の
通常運転に入る。
【0118】こうして、本実施の形態においては、上記
一定期間毎に上記逆洗を行うことによって、第1水槽1
41内の充填物に形成されている生物膜や上記充填物に
付着している微生物を強制的に剥離させて超純水製造系
の外に排出できる。したがって、放置しておけばやがて
自然に剥離して被処理水中に有機物や各種のイオンとし
て浮遊することになる生物膜を早期に除去して、さらに
TOCおよび導電率の低い超純水を製造できるのであ
る。尚、逆洗用ブロア163は、特に限定されたブロア
ではなく、一般的なブロアで構わない。
【0119】<第8実施の形態> 図9は、本実施の形態の超純水製造装置における構成図
である。この超純水製造装置は、図8に示す第7実施の
形態の超純水製造装置における1次純水製造装置145
の電気脱イオン装置166からの濃縮水を嫌気有機物処
理室155に戻す構成を有している。
【0120】第1水槽171,循環用活性炭塔172,送
水用活性炭塔173,第2水槽174,1次純水製造装置
175,2次純水製造装置176及び半導体工場177
は、図8に示した第1水槽141,循環用活性炭塔14
2,送水用活性炭塔143,第2水槽144,1次純水製
造装置145,2次純水製造装置146および半導体工
場147と同様の構成を有して、同様に動作する。ま
た、第7実施の形態の場合と同様に、上記第2水槽17
4に設置されたTOC計178からの信号に基づく調節
計179からの調節信号に基づいて、活性炭塔循環ポン
プ180の吐出量,ブロア181の吹き出し量および水
中撹拌機182の回転数がインバータ制御される。さら
に、電磁弁183,逆洗排水配管184,電磁弁185,
逆洗排水配管186,散気管187および逆洗用ブロア
188による逆洗が行われる。
【0121】本実施の形態においては、1次純水製造装
置175の電気脱イオン装置189によって濃縮された
イオンを含む濃縮水は、配管190によって第1水槽1
71の嫌気有機物処理室191に戻すようになってい
る。こうして、電気脱イオン装置189の排水を再利用
することによって、全体的な水の利用率を向上できるの
である。
【0122】<第9実施の形態> 図10は、本実施の形態の超純水製造装置における構成
図である。この超純水製造装置は、図9に示す第8実施
の形態の超純水製造装置における1次純水製造装置17
5の第1電気脱イオン装置189からの濃縮水を第2水
槽174に戻す構成を有している。
【0123】第1水槽201,循環用活性炭塔202,送
水用活性炭塔203,第2水槽204,1次純水製造装置
205,2次純水製造装置206及び半導体工場207
は、図9に示した第1水槽171,循環用活性炭塔17
2,送水用活性炭塔173,第2水槽174,1次純水製
造装置175,2次純水製造装置176および半導体工
場177と同様の構成を有して、同様に動作する。ま
た、第8実施の形態の場合と同様に、上記第2水槽20
4に設置されたTOC計208からの信号に基づく調節
計209からの調節信号に基づいて、活性炭塔循環ポン
プ210の吐出量,ブロア211の吹き出し量および水
中撹拌機212の回転数がインバータ制御される。さら
に、電磁弁213,逆洗排水配管214,電磁弁215,
逆洗排水配管216,散気管217および逆洗用ブロア
218による逆洗が行われる。
【0124】本実施の形態においては、1次純水製造装
置205の電気脱イオン装置219からの上記濃縮水
は、配管220によって第2水槽204に戻すようにな
っている。ところで、上記濃縮水を超純水製造に再利用
する場合に除去する必要がある物質としてはイオンと有
機物とがある。そして、上記濃縮水に両者が含まれてい
る場合には、有機物を除去するために、第8実施の形態
の如く上記濃縮水を第1水槽201の嫌気有機物処理室
221に戻す必要がある。ところが、上記濃縮水にイオ
ンのみが含まれている場合には、必ずしもその必要はな
く、第2水槽204に返送すれば、含まれているイオン
は1次純水製造装置205の逆浸透膜装置222で処理
される。
【0125】こうして、上記電気脱イオン装置219の
濃縮水を第2水槽204に返送することによって、排水
の循環を効率よくできると共に、第1水槽201の容量
を第8実施の形態における第1水槽171の容量よりも
小さくできるのである。
【0126】<第10実施の形態> 図11は、本実施の形態の超純水製造装置における構成
図である。この超純水製造装置は、図9に示す第8実施
の形態の超純水製造装置における1次純水製造装置17
5の電気脱イオン装置189からの濃縮水を嫌気有機物
処理室191に戻す配管190に、第2の電気脱イオン
装置を介設した構成を有している。
【0127】第1水槽231,循環用活性炭塔232,送
水用活性炭塔233,第2水槽234,1次純水製造装置
235,2次純水製造装置236及び半導体工場237
は、図9に示した第1水槽171,循環用活性炭塔17
2,送水用活性炭塔173,第2水槽174,1次純水製
造装置175,2次純水製造装置176および半導体工
場177と同様の構成を有して、同様に動作する。ま
た、第8実施の形態の場合と同様に、上記第2水槽23
4に設置されたTOC計238からの信号に基づく調節
計239からの調節信号に基づいて、活性炭塔循環ポン
プ240の吐出量,ブロア241の吹き出し量および水
中撹拌機242の回転数がインバータ制御される。さら
に、電磁弁243,逆洗排水配管244,電磁弁245,
逆洗排水配管246,散気管247および逆洗用ブロア
248による逆洗が行われる。
【0128】本実施の形態においては、上述したよう
に、1次純水製造装置235の第1電気脱イオン装置2
49からの濃縮水を第1水槽231の嫌気有機物処理室
252に戻す配管250に、第2電気脱イオン装置25
1を介設している。そして、第2電気脱イオン装置25
1からの濃縮水は排水として外部に排出され、イオンが
除去された水が嫌気有機物処理室252に戻される。
【0129】こうして、上記第1電気脱イオン装置24
9からの濃縮水を第2電気脱イオン装置251で脱イオ
ンして嫌気有機物処理室252に戻すことによって、嫌
気有機物処理室252でのイオン負荷が減少する。した
がって、上記逆洗の頻度を減らすことができ、純水の製
造に寄与する時間を長く取ることができるのである。
【0130】<第11実施の形態> 図12は、本実施の形態の超純水製造装置における構成
図である。この超純水製造装置は、図11に示す第10
実施の形態の超純水製造装置における第2電気脱イオン
装置251で脱イオンされた水を第2水槽234に戻す
構成を有している。
【0131】第1水槽261,循環用活性炭塔262,送
水用活性炭塔263,第2水槽264,1次純水製造装置
265,2次純水製造装置266及び半導体工場267
は、図11に示した第1水槽231,循環用活性炭塔2
32,送水用活性炭塔233,第2水槽234,1次純水
製造装置235,2次純水製造装置236および半導体
工場237と同様の構成を有して、同様に動作する。ま
た、第10実施の形態の場合と同様に、上記第2水槽2
64に設置されたTOC計268からの信号に基づく調
節計269からの調節信号に基づいて、活性炭塔循環ポ
ンプ270の吐出量,ブロア271の吹き出し量および
水中撹拌機272の回転数がインバータ制御される。さ
らに、電磁弁273,逆洗排水配管274,電磁弁27
5,逆洗排水配管276,散気管277および逆洗用ブロ
ア278による逆洗が行われる。
【0132】本実施の形態においては、上述したよう
に、1次純水製造装置265の第1電気脱イオン装置2
79からの濃縮水を、第2電気脱イオン装置281で脱
イオンした後に配管280で第2水槽264に戻すよう
にしている。
【0133】上記第1電気脱イオン装置279からの濃
縮水を第2電気脱イオン装置281で脱イオンした水
は、第1実施の形態と同じ基本構成を有している前処理
装置によって、TOCが1ppm以下にされ、導電率が低
減され、流入水の水質変動が調整されて安定した水質の
被処理水を、さらに2回脱イオンした極めて水質のよい
水である。したがって、このように水質のよい水をわざ
わざ第1水槽261に戻す必要はなく、第2水槽264
に戻すことが可能である。こうして、第2電気脱イオン
装置281からの排水を第2水槽264に戻すことによ
って、被処理水の滞留時間から見れば第1水槽261の
容量を嫌気有機物処理室252に戻す第10実施の形態
における第1水槽231の容量よりも小さくできるので
ある。
【0134】第7実施の形態〜第11実施の形態におけ
る超純水製造装置の場合にも、図2に示す超純水製造装
置のように第1水槽141,171,201,231,26
1内の管状ネットを削除することができる。図13は、
図9に示す超純水製造装置から管状ネットを削除した超
純水製造装置の構成図である。図14は、図11に示す
超純水製造装置から管状ネットを削除した超純水製造装
置の構成図である。このように第1水槽141,171,
201,231,261内に管状ネットがない場合には、
管状ネットの体積分だけ備長炭を多く充填できるので被
処理水の処理効率を高めることができる。特に、原水の
水質や低濃度有機排水の水質がよい場合には微生物の繁
殖による閉塞は起こり難いので、かえって管状ネットが
無い方が好ましい。
【0135】尚、図15は、図8に示す超純水製造装置
における逆浸透膜装置165,電気脱イオン装置166
および紫外線殺菌装置167から成る1次純水製造装置
145を、逆浸透膜装置296,イオン交換樹脂装置2
97および紫外線殺菌装置298から成る1次純水製造
装置295に置き換えた超純水製造装置である。この場
合には、上述したように塩酸や苛性ソーダ等の薬品を使
用したイオン交換樹脂の再生が必要であり、必然的に再
生排水が発生する。そこで、再生排水を中和する再生排
水処理装置299が必要となる。したがって、再生排水
処理装置299のためのイニシャルコストと再生排水中
和のためのランニングコストが係ることになる。
【0136】ここで、図15に示す超純水製造装置にお
ける前処理装置は、第1水槽291,循環用活性炭塔2
92,送水用活性炭塔293および第2水槽294から
構成されており、第1実施の形態における前処理装置と
基本構成は同じである。したがって、図15に示す超純
水製造装置の全体構成は、第1実施の形態の超純水製造
装置と基本的に同じであると言える。したがって、図1
5に示す超純水製造装置によっても、何らかの原因によ
る水質の変動(例えば、TOCの急激な上昇)に対応する
ことができ、TOCが0.5ppb以下であって導電率が低
い超純水を製造することができることは言うまでもな
い。
【0137】<実施例> 次に、上記超純水製造装置を用いた超純水の製造の具体
的実施例について述べる。ここで、用いた超純水製造装
置は、図1に示す超純水製造装置と同一構造を有する超
純水製造装置であり、第1水槽31の容積を約1300
3とし、第2水槽34の容積を100m3とし、循環用
活性炭塔32の容積を15m3とし、送水用活性炭塔3
3の容積を15m3とした。
【0138】この超純水製造装置を用いて、上記導電率
が186μs/cmであり、TOCが2.2ppmであり、有機
物量の指標となる過マンガン酸カリ消費量が5.9ppmで
ある被処理水に前処理を行った。その結果、第2水槽3
4からの被処理水の導電率を148μs/cmにし、TOC
を0.3ppmにし、過マンガン酸カリ消費量(有機物)を
1.0ppmにすることができた。そして、この被処理水を
1次純水製造装置35に導入して超純水を製造したとこ
ろ、2次純水製造装置36からTOCが0.5ppb以下の
超純水を得ることができた。
【0139】したがって、本実施の形態によれば、上記
TOCが0.5ppb以下であり、導電率が低く、64Mビ
ット−DRAM以上の集積度の半導体素子を製造可能な
超純水を得ることができる。
【0140】次に、上記1次純水製造装置に電気脱イオ
ン装置を用いた超純水製造装置による超純水の製造の具
体的実施例について述べる。ここで、用いた超純水製造
装置は、図9に示す超純水製造装置と同一構造を有する
超純水製造装置であって、第1水槽171の容積を約1
300m3とし、第2水槽174の容積を100m3
し、循環用活性炭塔172の容積を15m3とし、送水
用活性炭塔173の容積を15m3とした。
【0141】この超純水製造装置を用いて、上記導電率
が186μs/cmであり、TOCが2.2ppmである被処理
水に前処理を行った。その結果、第2水槽174からの
被処理水の導電率を148μs/cmにし、TOCを0.3p
pmにすることができた。そして、この被処理水を電気脱
イオン装置189を有する1次純水製造装置175およ
び2次純水製造装置176に導入して超純水を製造した
ところ、2次純水製造装置176からTOCが0.5ppb
以下の超純水を得ることができた。
【0142】尚、図19に示す従来の超純水製造装置に
おける嫌気性微生物と好気性微生物との生物処理を利用
した前処理装置の場合には、処理水のTOCを1.2ppm
程度にしかできない。ところが、図9(第8実施の形態)
に示す超純水製造装置の前処理装置ではTOCを0.3p
pmにすることができ、電気脱イオン装置189に導入す
るのに適した処理水を得ることができるのである。
【0143】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項1に係
る発明の超純水製造装置は、前処理装置に、水槽を仕切
り壁で仕切られて互いの底部が連通された嫌気有機物処
理室と好気有機物処理室とを設け、原水が導入される上
記嫌気有機物処理室には、水中撹拌手段によって形成さ
れた循環流の下向流領域に、嫌気性微生物の固定化担体
を充填する一方、上記好気有機物処理室には、曝気手段
によって形成された循環流の下向流領域に、好気性微生
物の固定化担体となる活性炭及び木炭を充填し、上記活
性炭は袋に詰めて上記木炭の上に積層したので、上記固
定化担体の流動を上記下向流によって抑制できる。した
がって、上記固定化担体から微生物が剥離する事がな
く、1次純水製造装置および2次純水製造装置が閉塞や
汚染することを防止できる。また、上記嫌気有機物処理
室と好気有機物処理室とは水槽を仕切って形成されてい
るので、図11および図12に示す超純水製造装置の前
処理装置のように槽の高さが高くなることはない。
【0144】さらに、被処理水に対して嫌気生物処理と
好気生物処理との両方を行って炭素化合物や有機窒素化
合物を微生物処理するので、TOCを低下できる。ま
た、上記有機窒素化合物が酸化処理された際に発生する
硝酸性窒素を嫌気性微生物によって脱窒して、導電率を
低下できる。すなわち、この発明によれば、好気性微生
物および嫌気性微生物による処理によって、上記1次,
2次純水製造装置で微生物が繁殖するための栄養源を消
費できる。したがって、上記両純水製造装置において微
生物が異常繁殖することがなく、異常繁殖した微生物に
よる上記両純水製造装置の閉塞や汚染を防止できる。
【0145】さらに、上記固定化担体は、活性炭と木炭
とであるので、上記嫌気有機物処理室では嫌気性微生物
が上記活性炭と木炭とに固定される一方、上記好気有機
物処理室では好気性微生物が上記活性炭と木炭とに固定
される。このように、被処理水中の炭素化合物や有機窒
素化合物に関して物理的吸着能力が高い活性炭を併用す
ることによって、生物処理と物理処理とによって更にT
OCを低下できる。さらに、上記木炭は上記活性炭より
は大きく、上記水中撹拌手段による撹拌や上記曝気手段
による撹拌によって流動することがない。したがって、
上記木炭に固定された微生物の剥離を防止できる。その
際に、粒状で流動し易い上記活性炭を袋に詰めて上記木
炭の上に積層し、下向流で処理するので、被処理水が強
く撹拌されても活性炭が流動することはない。したがっ
て、上記活性炭に固定された微生物の剥離を防止でき
る。
【0146】また、請求項2に係る発明の超純水製造装
は、上記木炭の充填領域には垂直方向に管状の網を配
設し、上記木炭を上記管状の網と網との間に充填したの
で、備長炭は被処理水と均等に接触して処理を行うこと
ができ、上記微生物が異常繁殖した場合の目詰まりを防
止できる。
【0147】また、請求項3に係る発明の超純水製造装
置における上記木炭は、大きく、固く、比重が1以上で
ある備長炭であるので、上記水中撹拌手段や上記曝気手
段による強い撹拌によっても粉砕されたり流動したりし
ない。したがって、上記備長炭に固定された微生物の剥
離を防止すると共に、何らかの理由で異常繁殖した微生
物を大きな備長炭に捕捉濾過して、備長炭の生物膜自身
や1次純水製造装置や2次純水製造装置の閉塞や汚染を
防止できる。
【0148】また、請求項4に係る発明の超純水製造装
置における上記活性炭は生物活性炭であり、上記木炭は
生物活性木炭であるので、上記活性炭および備長炭に形
成された生物膜層によって、被処理水中の炭素化合物や
有機窒素化合物が微生物分解される。さらに、上記生物
膜層が形成された活性炭や備長炭に対して被処理水を循
環させることによって、被処理水が生物濾過される。し
たがって、上記活性炭および備長炭に対する再生作業を
不要にして、低コストで簡単な方法によってTOCを低
下できる。
【0149】また、請求項5に係る発明の超純水製造装
置は、上記嫌気有機物処理室に半導体工場からの低濃度
有機排水を導入するので、上記有機窒素化合物を好気性
微生物によって酸化処理した際に発生する硝酸性窒素
を、回収された低濃度有機排水に含まれているIPAや
アセトンを利用して嫌気性微生物によって脱窒処理でき
る。したがって、上記有機窒素化合物を効果的に処理し
て導電率を低下できる。
【0150】また、請求項6に係る発明の超純水製造装
置における上記水槽は原水の受水槽であるので、原水を
使用する工場には必ず備えられている受水槽を前処理装
置の水槽として流用して、大幅なコストダウンを図るこ
とができる。
【0151】また、請求項7に係る発明の超純水製造装
置における上記前処理装置は、活性炭が充填されて上記
好気有機物処理室からの被処理水を処理する活性炭塔を
有するので、上記嫌気有機物処理室および好気有機物処
理室において微生物処理されなかった残留炭素化合物や
残留有機窒素化合物等を、活性炭塔内の活性炭によって
高度処理できる。
【0152】また、請求項8に係る発明の超純水製造装
置における上記活性炭塔は、生物処理を主体とした処理
を行う第1活性炭塔と、物理処理を主体とした処理を行
う第2活性炭塔とで構成されているので、被処理水に対
して、第1活性炭塔による生物処理と第2活性炭塔によ
る物理的な吸着処理とを行うことができる。したがっ
て、被処理水中の炭素化合物や有機窒素化合物を含むあ
らゆる有機物に対して効果的に高度処理を行って、1次
純水製造装置や2次純水製造装置の負担を軽減できる。
【0153】また、請求項9に係る発明の超純水製造装
置は、上記第1活性炭塔を、上記好気有機物処理室から
の被処理水を処理して上記嫌気有機物処理室に返す活性
炭塔とし、上記第2活性炭塔を、上記好気有機物処理室
からの被処理水を処理して上記1次純水製造装置に送水
する活性炭塔としたので、上記第2活性炭塔は前処理装
置の最終段階において、微生物の繁殖が少ない活性炭に
よる物理的な吸着処理が行われる。したがって、活性炭
が持つ本来の物理的吸着作用のみによって、炭素化合物
や有機窒素化合物等のあらゆる有機物を確実に処理でき
る。
【0154】また、請求項10に係る発明の超純水製造
装置における上記1次純水製造装置は、電気脱イオン装
置を含んでいるので、イオン交換樹脂装置を必要とはし
ない。また、イオン交換樹脂装置のように再生排水は発
生しない。
【0155】また、請求項11に係る発明の超純水製造
装置は、上記嫌気有機物処理室および好気有機物処理室
の各上部に異なる逆洗排水管の一端を接続し、上記嫌気
性微生物の固定化担体および好気性微生物の固定化担体
の直下に設置された散気管から逆洗用ブロアからの空気
を散気するので、上記嫌気有機物処理室および好気有機
物処理室内において、被処理水中のイオンを体内に取り
込んで固定化担体表面に繁殖した嫌気性微生物および好
気性微生物を自然剥離する前に強制的に逆洗によって除
去できる。したがって、1次純水製造装置が、上記自然
剥離した微生物の付着によって低下してしまうことを防
止できる。
【0156】また、請求項12に係る発明の超純水製造
装置は、上記電気脱イオン装置からの濃縮水を上記嫌気
有機物処理室に導入するので、上記濃縮水中のイオンは
嫌気有機物処理室内の微生物の体内に取り込まれて処理
される。したがって、上記電気脱イオン装置からの濃縮
水を再利用できる。
【0157】また、請求項13に係る発明の超純水製造
装置は、上記電気脱イオン装置からの濃縮水を補助電気
脱イオン装置によって脱イオン処理し、上記補助電気脱
イオン装置からの処理水を上記嫌気有機物処理室に導入
して再利用するので、上記嫌気有機物処理室内のイオン
負荷を低減できる。したがって、上記嫌気有機物処理室
および好気有機物処理室内の微生物における有機物やイ
オン等の処理能力の急速な低下を押さえることができ
る。
【0158】また、請求項14に係る発明の超純水製造
装置は、上記電気脱イオン装置からの濃縮水を補助電気
脱イオン装置によって脱イオンした処理水を、上記嫌気
有機物処理室および好気有機物処理室より下流に位置し
て上記第2活性炭塔からの処理水を受ける処理水槽に導
入して再利用するので、上記嫌気有機物処理室および好
気有機物処理室の容積を上記補助電気脱イオン装置から
の処理水分だけ小さくできる。こうして、1次純水処理
装置の電気脱イオン装置からの濃縮水を再利用する超純
水製造装置の小型化を図ることができる。
【0159】また、請求項15に係る発明の超純水製造
装置は、被処理水を、上記嫌気有機物処理室と好気有機
物処理室と第1活性炭塔とを循環させる循環手段を有す
るので、上記嫌気有機物処理室と好気有機物処理室と第
1活性炭塔とを1回通しただけでは十分に炭素化合物や
有機窒素化合物等が処理されないような水質を、被処理
水が上記嫌気有機物処理室と好気有機物処理室と第1活
性炭塔とを何回も循環させることによって容易に水質を
確保できる。さらに、上記第1活性炭塔内を被処理水が
早い流速で循環することによって、上記第1活性炭塔内
の溶存酸素をある程度維持して内部の活性炭を生物活性
炭にできる。さらに、上記好気有機物処理室において上
記有機窒素化合物を酸化処理してできた硝酸性窒素を上
記嫌気有機物処理室に戻すことによって脱窒でき、導電
率を低下できる。
【0160】また、請求項16に係る発明の超純水製造
装置は、上記第2活性炭塔からの被処理水のTOCを計
測し、このTOC計からの信号に基づいて、TOC制御
手段によって、上記水中撹拌手段の回転数,上記曝気手
段の曝気量および上記循環手段による循環量の少なくと
も一つ、または、それぞれを組み合わせて制御するの
で、仮に炭素化合物や有機窒素化合物等が急に増えて水
質が悪化しても、上記水中撹拌手段の回転数増加、上記
曝気手段の曝気量増加、および、上記循環手段による循
環量増加の少なくとも1つ、または、それぞれを組み合
わせて実行して、炭素化合物や有機窒素化合物の処理能
力を高めることができる。すなわち、この発明によれ
ば、水質を容易に確保できるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の超純水製造装置における一例を示す
構成図である。
【図2】図1とは異なる超純水製造装置の構成図であ
る。
【図3】図1および図2とは異なる超純水製造装置の構
成図である。
【図4】図1〜図3とは異なる超純水製造装置の構成図
である。
【図5】図1〜図4とは異なる超純水製造装置の構成図
である。
【図6】図1〜図5とは異なる超純水製造装置の構成図
である。
【図7】図1〜図6とは異なる超純水製造装置の構成図
である。
【図8】1次純水製造装置に電気脱イオン装置を含む超
純水製造装置の構成図である。
【図9】図8とは異なる1次純水製造装置に電気脱イオ
ン装置を含む超純水製造装置の構成図である。
【図10】図8および図9とは異なる1次純水製造装置
に電気脱イオン装置を含む超純水製造装置の構成図であ
る。
【図11】図8〜図10とは異なる1次純水製造装置に
電気脱イオン装置を含む超純水製造装置の構成図であ
る。
【図12】図8〜図11とは異なる1次純水製造装置に
電気脱イオン装置を含む超純水製造装置の構成図であ
る。
【図13】図8〜図12とは異なる1次純水製造装置に
電気脱イオン装置を含む超純水製造装置の構成図であ
る。
【図14】図8〜図13とは異なる1次純水製造装置に
電気脱イオン装置を含む超純水製造装置の構成図であ
る。
【図15】1次純水製造装置にイオン交換樹脂装置を有
する超純水製造装置の構成図である。
【図16】従来の超純水製造装置における前処理装置の
具体例を示す図である。
【図17】微生物を用いて前処理を行う従来の超純水製
造装置の構成図である。
【図18】前処理装置に嫌気性微生物と好気性微生物と
の生物処理を利用した従来の超純水製造装置の構成図で
ある。
【図19】前処理装置に嫌気性微生物と好気性微生物と
の生物処理を利用した図18とは異なる従来の超純水製
造装置の構成図である。
【符号の説明】
31,61,81,101,121,131,141,171,
201,231,261,291…第1水槽、32,62,
142,172,202,232,262,292…循環用
活性炭塔、33,63,83,103,143,173,20
3,233,263,293…送水用活性炭塔、34,6
4,84,104,144,174,204,234,264,
294…第2水槽、35,65,85,105,125,1
35,145,175,205,235,265,295…1
次純水製造装置、36,66,86,106,126,13
6,146,176,206,236,266…2次純水製
造装置、39,155,191,221,252…嫌気有機
物処理室、40,156…好気有機物処理室、41,7
2,91,111,152,182,212,242,272
…水中撹拌機、42…水流ドラフト、 4
3…活性炭袋、44,164…備長炭、 4
5,161…管状ネット、46,71,90,110,15
1,181,211,241,271…ブロア、47,16
2,169,187,217,247,277…散気管、5
1,70,150,180,210,240,270…活性炭
塔循環ポンプ、53,170…活性炭塔送水ポンプ、5
5,68,88,108,148,178,208,238,2
68…TOC計、163,188,218,248,278
…逆洗用ブロア、166,189,219,249,25
1,279,281…電気脱イオン装置、297…イオン
交換樹脂装置、 299…再生排水処理装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C02F 9/00 504 C02F 9/00 504A 3/10 3/10 Z 3/30 3/30 A (72)発明者 岡本 誠二 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 坂田 和之 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 瀬良 雅実 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 横谷 明津志 大阪府大阪市平野区加美南4丁目3番41 号 シャープテクノシステム株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−63592(JP,A) 特開 昭60−251998(JP,A) 実開 昭60−67197(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 9/00 501 - 504 C02F 3/02 - 3/10 C02F 3/30 C02F 3/34 101

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原水の前処理装置と1次純水製造装置と
    2次純水製造装置を有する超純水製造装置において、 上記前処理装置は、 水槽を仕切り壁で仕切って形成されると共に、互いの底
    部が連通された嫌気有機物処理室と好気有機物処理室と
    を有し、 上記原水は、上記嫌気有機物処理室に導入されるように
    なっており、 上記嫌気有機物処理室には、被処理水の循環流を形成す
    る水中撹拌手段が設置されると共に、上記循環流の下向
    流領域に嫌気性微生物の固定化担体が充填されており、 上記好気有機物処理室には、被処理水の循環流を形成す
    る曝気手段が設置されると共に、上記循環流の下向流領
    域に好気性微生物の固定化担体となる活性炭および木炭
    が充填されており、上記活性炭は、袋に詰められて上記
    木炭の上に積層されていることを特徴とする超純水製造
    装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の超純水製造装置におい
    記木炭の充填領域には、垂直方向に管状の網が配設さ
    れており、 上記木炭は、上記管状の網と網との間に充填されている
    ことを特徴とする超純水製造装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の超純水
    製造装置において、 上記木炭は、備長炭であることを特徴とする超純水製造
    装置。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2に記載の超純水
    製造装置において、 上記活性炭は、微生物が繁殖している生物活性炭であ
    り、 上記木炭は、微生物が繁殖している生物活性木炭である
    ことを特徴とする超純水製造装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項4の何れか一つに記
    載の超純水製造装置において、 上記嫌気有機物処理室には、半導体工場からの低濃度有
    機排水を導入するようになっていることを特徴とする超
    純水製造装置。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至請求項5の何れか一つに記
    載の超純水製造装置において、 上記水槽は、原水の受水槽であることを特徴とする超純
    水製造装置。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至請求項6の何れか一つに記
    載の超純水製造装置において、 上記前処理装置は、活性炭が充填されると共に、上記好
    気有機物処理室からの被処理水を処理する活性炭塔を有
    することを特徴とする超純水製造装置。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載の超純水製造装置におい
    て、 上記活性炭塔は、生物処理を主体とした処理を行う第1
    活性炭塔と、物理処理を主体とした処理を行う第2活性
    炭塔とで構成されていることを特徴とする超純水製造装
    置。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載の超純水製造装置におい
    て、 上記第1活性炭塔は、上記好気有機物処理室からの被処
    理水を処理して上記嫌気有機物処理室に返す活性炭塔で
    あり、 上記第2活性炭塔は、上記好気有機物処理室からの被処
    理水を処理して上記1次純水製造装置に送水する活性炭
    塔であることを特徴とする超純水製造装置。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載の超純水製造装置にお
    いて、 上記1次純水製造装置は、電気脱イオン装置を含んでい
    ることを特徴とする超純水製造装置。
  11. 【請求項11】 請求項10に記載の超純水製造装置に
    おいて、 上記嫌気有機物処理室の上部に一端が接続された第1逆
    洗排水管と、 上記好気有機物処理室の上部に一端が接続された第2逆
    洗排水管と、 逆洗用ブロアと、 上記嫌気性微生物の固定化担体および好気性微生物の固
    定化担体の直下に設置されて上記逆洗用ブロアからの空
    気を散気する散気管を備えたことを特徴とする超純水製
    造装置。
  12. 【請求項12】 請求項10に記載の超純水製造装置に
    おいて。 上記電気脱イオン装置からの濃縮されたイオンを含む濃
    縮水を上記嫌気有機物処理室に導入するようになってい
    ることを特徴とする超純水製造装置。
  13. 【請求項13】 請求項10に記載の超純水製造装置に
    おいて、 上記電気脱イオン装置からの濃縮水が導入されると共
    に、この濃縮水に対して脱イオン処理を行う補助電気脱
    イオン装置を備えて、 上記補助電気脱イオン装置からの処理水を上記嫌気有機
    物処理室に導入するようになっていることを特徴とする
    超純水製造装置。
  14. 【請求項14】 請求項10に記載の超純水製造装置に
    おいて、 上記電気脱イオン装置からの濃縮水が導入されると共
    に、この濃縮水に対して脱イオン処理を行う補助電気脱
    イオン装置と、 上記補助電気脱イオン装置からの処理水を上記第2活性
    炭塔からの処理水と共に受ける処理水槽を備えたことを
    特徴とする超純水製造装置。
  15. 【請求項15】 請求項9に記載の超純水製造装置にお
    いて、 被処理水を、上記嫌気有機物処理室と好気有機物処理室
    と第1活性炭塔とを循環させる循環手段を備えたことを
    特徴とする超純水製造装置。
  16. 【請求項16】 請求項15に記載の超純水製造装置に
    おいて、 上記第2活性炭塔からの被処理水のTOCを計測し、こ
    の計測したTOCを表す信号を出力するTOC計と、 上記TOC計からの信号に基づいて、上記水中撹拌手段
    の回転数,上記曝気手段の曝気量および上記循環手段に
    よる循環量の少なくとも一つ、または、それぞれを組み
    合わせて制御するTOC制御手段を備えたことを特徴と
    する超純水製造装置。
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