JP3387311B2 - 超純水製造装置 - Google Patents
超純水製造装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超純水製造装置に係
り、特に、半導体製造工程から排出される回収純水を、
河川水、工業用水、水道水などの原水と混合して再処理
することにより超純水を製造する装置であって、装置構
成を小型化、簡略化して処理コストの低減及び処理効率
の向上を図る超純水製造装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】河川水、工業用水、水道水などの原水か
ら、半導体製造工程等で使用される超純水を製造する場
合の一般的な製造システムを図６に示す。図６（ａ），
（ｂ）に示す如く、従来の超純水製造システムは、前処
理システムＩ，１次純水システムII及び２次純水システ
ムIII からなる。 【０００３】図６（ａ）に示す製造システムでは、原水
を凝集槽５１，浮上槽５２及び二層濾過器５３で構成さ
れる前処理システムＩで処理した後、多床式イオン交換
装置５４、脱気塔５５及びＲＯ装置（逆浸透膜分離装
置）５６で構成される１次純水システムIIで処理し、得
られた純水を更に低圧ＵＶ（紫外線）酸化装置５７、イ
オン交換装置５８及び外圧ＵＦ装置（限外濾過膜分離装
置）５９で構成される２次純水システムIII で処理し、
得られた超純水をユースポイントに送給する。 【０００４】また、図６（ｂ）に示す製造システムで
は、原水をＵＦ濾過装置６０よりなる前処理システムＩ
で処理した後、２段に設けたＲＯ装置５６Ａ，５６Ｂ、
脱気塔５５及びイオン交換脱塩装置６１で構成される１
次純水システムIIで処理し、得られた純水を更に低圧Ｕ
Ｖ酸化装置５７、イオン交換装置５８及び外圧ＵＦ装置
５９で構成される２次純水システムIII で処理し、得ら
れた超純水をユースポイントに送給する。 【０００５】このようにして供給された超純水は、半導
体製造工程において、半導体の洗浄等に使用された後、
回収及び処理され、超純水として再使用される。 【０００６】この回収純水を処理して超純水を製造する
方法として、本出願人は先に、回収純水を活性炭生物流
動層に通水処理して、回収純水中のＴＯＣ成分を活性炭
の表面に生息する貧栄養細菌により生物分解させる方法
を提案した（特開平１−２８６３７号公報）。また、こ
の活性炭生物流動層の流出水に塩素を加えて滅菌した後
膜分離処理することにより、流出水中の剥離菌体を効率
的に分離して処理水中のＴＯＣ成分を低減する装置を開
発した（特開平５−３２９４７７号公報）。 【０００７】図７は、このような回収純水の処理工程を
組み込んだ超純水製造システムを示す系統図であり、ユ
ースポイントからの回収純水は、生物活性炭流動層６２
に通水され、流出水はＵＦ膜分離装置６３で膜分離処理
される。そして、ＵＦ膜分離装置６３の透過水が、前処
理システムＩを経た原水の前処理水と共に、１次純水シ
ステムII及び２次純水システムIII で処理され、ユース
ポイントに送給される。 【０００８】この場合、原水は、回収純水から製造され
る超純水の不足量を補う補給水量分だけ導入される。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】図７に示す従来の超純
水製造システムでは、原水の処理のために、凝集槽や濾
過手段等からなる前処理システムが設けられ、また、回
収純水の処理のために生物活性炭流動層及び膜分離装置
が設けられており、工程数及び部材数が多く、装置が複
雑である。 【００１０】しかも、原水の前処理システムは、起動時
等の最大補給水量に対応した設計とされているため、定
常運転となって補給水量が低減した場合においても、最
大補給水量に対応して設計された前処理システムにより
少量の補給原水を処理することとなり、装置が必要以上
に大型化するという欠点がある。 【００１１】また、回収純水には、一般に、過酸化水素
が含有されているため、生物活性炭流動層に流入した回
収純水中の過酸化水素により、流動層の菌が悪影響を受
け、生物活性が阻害されるという問題もある。 【００１２】本発明は上記従来の問題点を解決し、回収
純水の処理工程を組み込んだ超純水製造装置において、
装置設備の小型化及び簡略化を図ると共に、回収純水中
の過酸化水素による不具合等を解消する超純水製造装置
を提供することを目的とする。 【００１３】 【課題を解決するための手段】本発明の超純水製造装置
は、半導体製造工程から排出される回収純水と原水とを
混合した水を１次純水システム及び２次純水システムに
順次通水して超純水を製造する超純水製造装置におい
て、該回収純水中のフッ素を除去するフッ素除去手段
と、フッ素を除去した該回収純水と原水とを混合した水
に粒径１５０μｍ以下の粒子状活性炭又は繊維長さが１
５０μｍ以下の繊維状活性炭よりなる粉末活性炭を供給
する活性炭供給手段と、粉末活性炭を添加した水に酸素
を供給する酸素供給手段と、酸素を供給した水を固液分
離する膜分離装置とを設け、該膜分離装置の濃縮水を前
記酸素供給手段との間で循環して、該粉末活性炭表面に
付着した微生物により水中の有機物を分解するようにす
ると共に、該膜分離装置の透過水を１次純水システムに
供給するようにしたことを特徴とする。 【００１４】本発明では、フッ素を除去した回収純水と
原水とを混合して処理するため、原水量（補給水量）に
左右されることなく、常に一定量の水を処理するように
設備を設ければ良い。 【００１５】また、本発明では従来の粒状活性炭による
生物活性炭流動層に代えて、粉末活性炭を用いているの
で、流動層を形成する反応塔を省略することができる。 【００１６】本発明において、粉末活性炭の機能は、吸
着と生物作用による原水及び回収純水の処理であり、主
として水中に含まれる有機物を除去するものである。 【００１７】即ち、原水及び回収純水の混合水に添加さ
れた粉末活性炭は、原水（補給水）及び回収純水中の有
機物を吸着する。また、この粉末活性炭の添加後、更
に、酸素が供給され好気条件とされるため、粉末活性炭
の表面には微生物（貧栄養細菌：微量有機物を資化する
細菌）が付着、生育し、この微生物が粉末活性炭の表面
に吸着された有機物を分解する。このため、活性炭は吸
着能力を失うことなく、常に有機物を吸着して、微生物
によりこれを分解することができる。 【００１８】従って、原水と回収純水との混合水に、粉
末活性炭を供給し、更に酸素を供給して有機物を効率的
に吸着ないし分解除去した水を膜分離装置で固液分離し
て粉末活性炭を除去することにより、１次純水システム
の被処理水として十分に高い水質の透過水を得ることが
できる。 【００１９】しかも、本発明における膜分離装置による
固液分離では、濃縮水を循環水として膜分離装置と酸素
供給手段との間を循環させるようにするため、該濃縮水
が循環する間に、粉末活性炭表面に貧栄養細菌が増殖
し、回収純水及び原水中の有機物を効率的に分解してＴ
ＯＣの低い処理水とすることができる。また、このよう
に、濃縮水を循環させることにより、この循環時間も有
機物分解のための滞留時間に含めることができ、有機物
分解のための反応槽として大きな槽を設ける必要がなく
なる。 【００２０】加えて、濃縮水を循環させることで、回収
純水中の有機物濃度が増大して必要酸素量が増えた場合
でも循環系内を安定に好気条件に維持することができる
ため、有機物分解効率を高く維持することが可能とな
る。 【００２１】上記循環系からは、濃縮水の一部が排出さ
れ、この濃縮水中に含有される活性炭も系外へ排水され
る。このため、この活性炭の排出量に見合う量の粉末活
性炭を回収純水と原水との混合水に補給することになる
が、この補給された活性炭による分解作用で、回収純水
中の過酸化水素は効率的に分解除去される。そして、こ
の過酸化水素が分解除去された水に酸素が供給されて上
述のような生物分解を受けることとなる。即ち、本発明
では、貧栄養細菌が付着した後の粉末活性炭が過酸化水
素に接触することがないため、過酸化水素により生物活
性が阻害されることはない。しかも後段の膜分離装置が
過酸化水素により劣化することもない。 【００２２】更に、本発明においては、膜分離装置に流
入した粉末活性炭が、分離膜の表面に懸濁された状態で
存在し、膜面と接触することで、膜表面の汚れ成分を掃
流除去することができ、これにより膜汚染が防止され
る。 【００２３】 【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。 【００２４】図１は本発明の超純水製造装置の実施の形
態を示す系統図である。 【００２５】この超純水製造装置では、ユースポイント
からの回収純水をまずフッ素吸着塔１で処理してフッ素
を除去した後、原水（河川水、工業用水、水道水等）と
混合する。 【００２６】このように本発明においては、フッ素吸着
塔１等のフッ素除去手段を設け、原水と混合する前に回
収純水中からフッ素を除去する。フッ素除去手段として
は特に制限はないが、炭酸カルシウム充填層を有するフ
ッ素吸着塔が好適である。このようなフッ素吸着塔であ
れば、回収純水中のフッ素イオンは炭酸カルシウム粒子
と反応してフッ化カルシウムを生成し、これが未反応の
炭酸カルシウム粒子の表面に析出する。そして、炭酸カ
ルシウム粒子の表面から順次炭酸カルシウムとフッ化カ
ルシウムとが置換する形で反応が進行し、炭酸カルシウ
ム粒子は最終的にはフッ化カルシウム粒子となる。従っ
て、常時薬品添加の必要もなく、また、沈殿槽のような
大型の設備を用いることなく、小型の吸着塔を用いて簡
単な操作でフッ素を効率的に除去することができる。 【００２７】なお、フッ素吸着塔１からは、微細な炭酸
カルシウム粉やフッ化カルシウム粉が流出する場合があ
るが、これらは後段の膜分離装置３で固液分離されるた
め、１次純水システムIIに流入することはなく、後段の
ＲＯ装置等でフッ化カルシウムが析出するなどの問題を
引き起こすことはない。 【００２８】フッ素吸着塔１でフッ素が除去された回収
純水は原水と混合されるが、この回収純水と原水との混
合水量は、ユースポイントで使用する超純水量であり、
ほぼ一定の水量であることから、この混合水が流入する
酸素溶解槽２及び膜分離装置３は、この一定の水量を処
理する設備容量となるように設計することができる。 【００２９】フッ素吸着塔１の流出水と原水との混合水
に粉末活性炭を添加する。ここで、粉末活性炭は、後段
の循環系内の粉末活性炭の濃度が１００〜３０００ｍｇ
／Ｌ程度となるように添加するのが好ましい。即ち、後
述の如く、膜分離装置３の濃縮水の一部が排出水として
系外へ排出されることにより、循環系内の粉末活性炭の
一部が系外へ排出されることとなる。従って、この排出
される粉末活性炭量に見合う量の粉末活性炭を添加して
循環系内の粉末活性炭濃度を１００〜３０００ｍｇ／Ｌ
となるようにする。 【００３０】なお、添加する粉末活性炭としては、粒径
１５０μｍ以下の粒子状、もしくは繊維長さが１５０μ
ｍ以下の繊維状のものを用いる。 【００３１】混合水に添加された粉末活性炭は、前述の
如く、回収純水中に含まれる過酸化水素を効率的に分解
除去し、過酸化水素による生物活性阻害及び膜劣化の問
題を解消する。 【００３２】粉末活性炭が添加された水は、次いで酸素
溶解槽２に導入され、空気吹き込みにより酸素が供給さ
れる。これにより、好気条件下、混合水中の有機物が生
物処理される。なお、この酸素溶解槽２（酸素溶解槽２
の流入水又は後述の循環水）には、原水中の有機成分の
組成に応じて炭素源や窒素源等の微量の栄養源を供給し
ても良い。 【００３３】酸素溶解槽２の流出水は、次いで膜分離装
置３で膜分離処理され、透過水は、常法に従って、１次
純水システムII及び２次純水システムIII で処理され、
得られた超純水はユースポイントに送給される。 【００３４】一方、膜分離装置３の濃縮水は一部が排出
水として系外へ排出され、残部は循環水として酸素溶解
槽２に循環される。 【００３５】前述の如く、膜分離装置３の濃縮水が酸素
溶解槽２と膜分離装置３との間を循環されることで、こ
の循環系内滞留時間が生物反応時間となるが、通常の場
合、この滞留時間は１５分〜３時間の範囲となるように
設定するのが好ましい。 【００３６】本発明において、膜分離装置の分離膜とし
ては、ＭＦ（精密濾過）、ＵＦ（限外濾過）、ＮＦ（ナ
ノ濾過）膜等を用いることができ、また、膜モジュール
の形状は平膜、スパイラル、チューブラ、中空糸等を膜
の種類及び膜分離装置の形式に応じて選定使用すること
ができる。 【００３７】膜分離装置の形式も任意であり、例えば、
駆動圧の付与手段としても、加圧供給ポンプで圧送する
形式、エアリフト循環流で給水する形式、槽内に膜モジ
ュールを浸漬して水頭差や透過水側からの吸引負圧で透
過水を得るものなどを採用することができる。 【００３８】以下に、図２〜図５を参照して、この酸素
供給手段と膜分離装置の好適例を説明する。 【００３９】図２は、酸素供給手段としてブロワＢによ
る散気管１１を備える酸素溶解槽１０を設け、酸素溶解
槽１０の流出水をポンプＰでクロスフロー型の膜分離装
置２０に供給して処理するものである。クロスフロー型
膜分離装置２０では膜面の原水側は常時流れており、一
部が透過水として膜を通過し、残部は濃縮水として循環
される。 【００４０】図３は、膜分離装置としてデッドエンド型
の膜分離装置２１を設けた点が図２に示すものと異な
り、その他は同様の構成である。デッドエンド型の膜分
離装置２１では、通水中、膜分離装置２１に流入して膜
を通過した水を透過水として取り出すのみで、原水側が
所定の濃度となるまで膜分離を継続し、通水停止後、バ
ルブＶを開として濃縮水及び膜逆洗水を循環する。 【００４１】図４は、酸素溶解槽１０内に浸漬型膜分離
装置２２を設けたものであり、水頭圧又は透過水側に設
けた減圧ポンプにより、透過水を取り出す。 【００４２】図５は、エアーリフト・クロスフロー循環
型膜分離装置２３を設け、循環槽３０から膜分離装置２
３に原水を供給する配管にブロワＢで酸素を供給するよ
うにしたものである。この膜分離装置２３は、ポンプで
加圧注入する代わりに吹き込んだ空気のエアリフト効果
で膜面に流速を与えるものであり、圧力に限界がある
が、エアリフト用の空気の吹き込みと酸素供給とを兼用
できるという利点がある。 【００４３】図２〜５のいずれの構成においても、循環
系内（図４においては酸素溶解槽１０内）で生物分解が
効率的に進行し、膜分離装置からは高水質の透過水を得
ることができる。 【００４４】従って、この透過水を常法に従って１次純
水システムII及び２次純水システムIII で処理すること
により、高純度の超純水を得ることができる。 【００４５】 【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。 【００４６】実施例１ 図１に示す本発明の超純水製造装置により、半導体製造
工程からの回収純水をフッ素吸着塔で処理し、これを原
水（工業用水）と回収純水：原水＝５０：５０（容量
比）の割合で混合した後、粉末活性炭を添加し、酸素溶
解槽及び膜分離装置で処理し、透過水を１次純水システ
ム及び２次純水システムで処理した。 【００４７】１次純水システム及び２次純水システム
は、図６（ｂ）に示す構成のものを採用した。また、各
工程の装置仕様及び処理条件は次の通りとした。なお、
流量は５０ｍ3 ／Ｈｒとした。 【００４８】 フッ素吸着塔 粒径３００μｍの炭酸カルシウムを高さ１５００ｍｍに
充填したもの 通水条件：ＳＶ＝０．６（１／Ｈｒ） 粉末活性炭供給 平均粒径１００メッシュの粉末活性炭を、循環系内の活
性炭濃度が５００ｍｇ／Ｌとなるように添加 酸素溶解槽 容量：２５ｍ3 循環系内の滞留時間：２０分（充填材当りの滞留時間） 膜分離装置 スパイラルＵＦ型膜分離装置 膜の種類：ポリスルホン膜 供給圧力：２．５ｋｇ／ｃｍ2 流入水量：２００ｍ3 ／Ｈｒ 透過水量：５０ｍ3 ／Ｈｒ 循環水量：１５０ｍ3 ／Ｈｒ 排出水量：２．５ｍ3 ／Ｈｒ 原水、回収純水及び各工程の処理水の水質を表１に示
す。 【００４９】 【表１】【００５０】表１より、本発明によれば、回収純水及び
原水を簡易な装置で容易かつ効率的に処理することによ
り、高純度の超純水を製造することができることがわか
る。 【００５１】 【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の超純水製造
装置によれば、回収純水及び原水を処理する超純水製造
システムにおいて、設備の小型化及び簡略化を図ること
ができ、高純度超純水を低コストにて効率的に製造する
ことができる。
り、特に、半導体製造工程から排出される回収純水を、
河川水、工業用水、水道水などの原水と混合して再処理
することにより超純水を製造する装置であって、装置構
成を小型化、簡略化して処理コストの低減及び処理効率
の向上を図る超純水製造装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】河川水、工業用水、水道水などの原水か
ら、半導体製造工程等で使用される超純水を製造する場
合の一般的な製造システムを図６に示す。図６（ａ），
（ｂ）に示す如く、従来の超純水製造システムは、前処
理システムＩ，１次純水システムII及び２次純水システ
ムIII からなる。 【０００３】図６（ａ）に示す製造システムでは、原水
を凝集槽５１，浮上槽５２及び二層濾過器５３で構成さ
れる前処理システムＩで処理した後、多床式イオン交換
装置５４、脱気塔５５及びＲＯ装置（逆浸透膜分離装
置）５６で構成される１次純水システムIIで処理し、得
られた純水を更に低圧ＵＶ（紫外線）酸化装置５７、イ
オン交換装置５８及び外圧ＵＦ装置（限外濾過膜分離装
置）５９で構成される２次純水システムIII で処理し、
得られた超純水をユースポイントに送給する。 【０００４】また、図６（ｂ）に示す製造システムで
は、原水をＵＦ濾過装置６０よりなる前処理システムＩ
で処理した後、２段に設けたＲＯ装置５６Ａ，５６Ｂ、
脱気塔５５及びイオン交換脱塩装置６１で構成される１
次純水システムIIで処理し、得られた純水を更に低圧Ｕ
Ｖ酸化装置５７、イオン交換装置５８及び外圧ＵＦ装置
５９で構成される２次純水システムIII で処理し、得ら
れた超純水をユースポイントに送給する。 【０００５】このようにして供給された超純水は、半導
体製造工程において、半導体の洗浄等に使用された後、
回収及び処理され、超純水として再使用される。 【０００６】この回収純水を処理して超純水を製造する
方法として、本出願人は先に、回収純水を活性炭生物流
動層に通水処理して、回収純水中のＴＯＣ成分を活性炭
の表面に生息する貧栄養細菌により生物分解させる方法
を提案した（特開平１−２８６３７号公報）。また、こ
の活性炭生物流動層の流出水に塩素を加えて滅菌した後
膜分離処理することにより、流出水中の剥離菌体を効率
的に分離して処理水中のＴＯＣ成分を低減する装置を開
発した（特開平５−３２９４７７号公報）。 【０００７】図７は、このような回収純水の処理工程を
組み込んだ超純水製造システムを示す系統図であり、ユ
ースポイントからの回収純水は、生物活性炭流動層６２
に通水され、流出水はＵＦ膜分離装置６３で膜分離処理
される。そして、ＵＦ膜分離装置６３の透過水が、前処
理システムＩを経た原水の前処理水と共に、１次純水シ
ステムII及び２次純水システムIII で処理され、ユース
ポイントに送給される。 【０００８】この場合、原水は、回収純水から製造され
る超純水の不足量を補う補給水量分だけ導入される。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】図７に示す従来の超純
水製造システムでは、原水の処理のために、凝集槽や濾
過手段等からなる前処理システムが設けられ、また、回
収純水の処理のために生物活性炭流動層及び膜分離装置
が設けられており、工程数及び部材数が多く、装置が複
雑である。 【００１０】しかも、原水の前処理システムは、起動時
等の最大補給水量に対応した設計とされているため、定
常運転となって補給水量が低減した場合においても、最
大補給水量に対応して設計された前処理システムにより
少量の補給原水を処理することとなり、装置が必要以上
に大型化するという欠点がある。 【００１１】また、回収純水には、一般に、過酸化水素
が含有されているため、生物活性炭流動層に流入した回
収純水中の過酸化水素により、流動層の菌が悪影響を受
け、生物活性が阻害されるという問題もある。 【００１２】本発明は上記従来の問題点を解決し、回収
純水の処理工程を組み込んだ超純水製造装置において、
装置設備の小型化及び簡略化を図ると共に、回収純水中
の過酸化水素による不具合等を解消する超純水製造装置
を提供することを目的とする。 【００１３】 【課題を解決するための手段】本発明の超純水製造装置
は、半導体製造工程から排出される回収純水と原水とを
混合した水を１次純水システム及び２次純水システムに
順次通水して超純水を製造する超純水製造装置におい
て、該回収純水中のフッ素を除去するフッ素除去手段
と、フッ素を除去した該回収純水と原水とを混合した水
に粒径１５０μｍ以下の粒子状活性炭又は繊維長さが１
５０μｍ以下の繊維状活性炭よりなる粉末活性炭を供給
する活性炭供給手段と、粉末活性炭を添加した水に酸素
を供給する酸素供給手段と、酸素を供給した水を固液分
離する膜分離装置とを設け、該膜分離装置の濃縮水を前
記酸素供給手段との間で循環して、該粉末活性炭表面に
付着した微生物により水中の有機物を分解するようにす
ると共に、該膜分離装置の透過水を１次純水システムに
供給するようにしたことを特徴とする。 【００１４】本発明では、フッ素を除去した回収純水と
原水とを混合して処理するため、原水量（補給水量）に
左右されることなく、常に一定量の水を処理するように
設備を設ければ良い。 【００１５】また、本発明では従来の粒状活性炭による
生物活性炭流動層に代えて、粉末活性炭を用いているの
で、流動層を形成する反応塔を省略することができる。 【００１６】本発明において、粉末活性炭の機能は、吸
着と生物作用による原水及び回収純水の処理であり、主
として水中に含まれる有機物を除去するものである。 【００１７】即ち、原水及び回収純水の混合水に添加さ
れた粉末活性炭は、原水（補給水）及び回収純水中の有
機物を吸着する。また、この粉末活性炭の添加後、更
に、酸素が供給され好気条件とされるため、粉末活性炭
の表面には微生物（貧栄養細菌：微量有機物を資化する
細菌）が付着、生育し、この微生物が粉末活性炭の表面
に吸着された有機物を分解する。このため、活性炭は吸
着能力を失うことなく、常に有機物を吸着して、微生物
によりこれを分解することができる。 【００１８】従って、原水と回収純水との混合水に、粉
末活性炭を供給し、更に酸素を供給して有機物を効率的
に吸着ないし分解除去した水を膜分離装置で固液分離し
て粉末活性炭を除去することにより、１次純水システム
の被処理水として十分に高い水質の透過水を得ることが
できる。 【００１９】しかも、本発明における膜分離装置による
固液分離では、濃縮水を循環水として膜分離装置と酸素
供給手段との間を循環させるようにするため、該濃縮水
が循環する間に、粉末活性炭表面に貧栄養細菌が増殖
し、回収純水及び原水中の有機物を効率的に分解してＴ
ＯＣの低い処理水とすることができる。また、このよう
に、濃縮水を循環させることにより、この循環時間も有
機物分解のための滞留時間に含めることができ、有機物
分解のための反応槽として大きな槽を設ける必要がなく
なる。 【００２０】加えて、濃縮水を循環させることで、回収
純水中の有機物濃度が増大して必要酸素量が増えた場合
でも循環系内を安定に好気条件に維持することができる
ため、有機物分解効率を高く維持することが可能とな
る。 【００２１】上記循環系からは、濃縮水の一部が排出さ
れ、この濃縮水中に含有される活性炭も系外へ排水され
る。このため、この活性炭の排出量に見合う量の粉末活
性炭を回収純水と原水との混合水に補給することになる
が、この補給された活性炭による分解作用で、回収純水
中の過酸化水素は効率的に分解除去される。そして、こ
の過酸化水素が分解除去された水に酸素が供給されて上
述のような生物分解を受けることとなる。即ち、本発明
では、貧栄養細菌が付着した後の粉末活性炭が過酸化水
素に接触することがないため、過酸化水素により生物活
性が阻害されることはない。しかも後段の膜分離装置が
過酸化水素により劣化することもない。 【００２２】更に、本発明においては、膜分離装置に流
入した粉末活性炭が、分離膜の表面に懸濁された状態で
存在し、膜面と接触することで、膜表面の汚れ成分を掃
流除去することができ、これにより膜汚染が防止され
る。 【００２３】 【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。 【００２４】図１は本発明の超純水製造装置の実施の形
態を示す系統図である。 【００２５】この超純水製造装置では、ユースポイント
からの回収純水をまずフッ素吸着塔１で処理してフッ素
を除去した後、原水（河川水、工業用水、水道水等）と
混合する。 【００２６】このように本発明においては、フッ素吸着
塔１等のフッ素除去手段を設け、原水と混合する前に回
収純水中からフッ素を除去する。フッ素除去手段として
は特に制限はないが、炭酸カルシウム充填層を有するフ
ッ素吸着塔が好適である。このようなフッ素吸着塔であ
れば、回収純水中のフッ素イオンは炭酸カルシウム粒子
と反応してフッ化カルシウムを生成し、これが未反応の
炭酸カルシウム粒子の表面に析出する。そして、炭酸カ
ルシウム粒子の表面から順次炭酸カルシウムとフッ化カ
ルシウムとが置換する形で反応が進行し、炭酸カルシウ
ム粒子は最終的にはフッ化カルシウム粒子となる。従っ
て、常時薬品添加の必要もなく、また、沈殿槽のような
大型の設備を用いることなく、小型の吸着塔を用いて簡
単な操作でフッ素を効率的に除去することができる。 【００２７】なお、フッ素吸着塔１からは、微細な炭酸
カルシウム粉やフッ化カルシウム粉が流出する場合があ
るが、これらは後段の膜分離装置３で固液分離されるた
め、１次純水システムIIに流入することはなく、後段の
ＲＯ装置等でフッ化カルシウムが析出するなどの問題を
引き起こすことはない。 【００２８】フッ素吸着塔１でフッ素が除去された回収
純水は原水と混合されるが、この回収純水と原水との混
合水量は、ユースポイントで使用する超純水量であり、
ほぼ一定の水量であることから、この混合水が流入する
酸素溶解槽２及び膜分離装置３は、この一定の水量を処
理する設備容量となるように設計することができる。 【００２９】フッ素吸着塔１の流出水と原水との混合水
に粉末活性炭を添加する。ここで、粉末活性炭は、後段
の循環系内の粉末活性炭の濃度が１００〜３０００ｍｇ
／Ｌ程度となるように添加するのが好ましい。即ち、後
述の如く、膜分離装置３の濃縮水の一部が排出水として
系外へ排出されることにより、循環系内の粉末活性炭の
一部が系外へ排出されることとなる。従って、この排出
される粉末活性炭量に見合う量の粉末活性炭を添加して
循環系内の粉末活性炭濃度を１００〜３０００ｍｇ／Ｌ
となるようにする。 【００３０】なお、添加する粉末活性炭としては、粒径
１５０μｍ以下の粒子状、もしくは繊維長さが１５０μ
ｍ以下の繊維状のものを用いる。 【００３１】混合水に添加された粉末活性炭は、前述の
如く、回収純水中に含まれる過酸化水素を効率的に分解
除去し、過酸化水素による生物活性阻害及び膜劣化の問
題を解消する。 【００３２】粉末活性炭が添加された水は、次いで酸素
溶解槽２に導入され、空気吹き込みにより酸素が供給さ
れる。これにより、好気条件下、混合水中の有機物が生
物処理される。なお、この酸素溶解槽２（酸素溶解槽２
の流入水又は後述の循環水）には、原水中の有機成分の
組成に応じて炭素源や窒素源等の微量の栄養源を供給し
ても良い。 【００３３】酸素溶解槽２の流出水は、次いで膜分離装
置３で膜分離処理され、透過水は、常法に従って、１次
純水システムII及び２次純水システムIII で処理され、
得られた超純水はユースポイントに送給される。 【００３４】一方、膜分離装置３の濃縮水は一部が排出
水として系外へ排出され、残部は循環水として酸素溶解
槽２に循環される。 【００３５】前述の如く、膜分離装置３の濃縮水が酸素
溶解槽２と膜分離装置３との間を循環されることで、こ
の循環系内滞留時間が生物反応時間となるが、通常の場
合、この滞留時間は１５分〜３時間の範囲となるように
設定するのが好ましい。 【００３６】本発明において、膜分離装置の分離膜とし
ては、ＭＦ（精密濾過）、ＵＦ（限外濾過）、ＮＦ（ナ
ノ濾過）膜等を用いることができ、また、膜モジュール
の形状は平膜、スパイラル、チューブラ、中空糸等を膜
の種類及び膜分離装置の形式に応じて選定使用すること
ができる。 【００３７】膜分離装置の形式も任意であり、例えば、
駆動圧の付与手段としても、加圧供給ポンプで圧送する
形式、エアリフト循環流で給水する形式、槽内に膜モジ
ュールを浸漬して水頭差や透過水側からの吸引負圧で透
過水を得るものなどを採用することができる。 【００３８】以下に、図２〜図５を参照して、この酸素
供給手段と膜分離装置の好適例を説明する。 【００３９】図２は、酸素供給手段としてブロワＢによ
る散気管１１を備える酸素溶解槽１０を設け、酸素溶解
槽１０の流出水をポンプＰでクロスフロー型の膜分離装
置２０に供給して処理するものである。クロスフロー型
膜分離装置２０では膜面の原水側は常時流れており、一
部が透過水として膜を通過し、残部は濃縮水として循環
される。 【００４０】図３は、膜分離装置としてデッドエンド型
の膜分離装置２１を設けた点が図２に示すものと異な
り、その他は同様の構成である。デッドエンド型の膜分
離装置２１では、通水中、膜分離装置２１に流入して膜
を通過した水を透過水として取り出すのみで、原水側が
所定の濃度となるまで膜分離を継続し、通水停止後、バ
ルブＶを開として濃縮水及び膜逆洗水を循環する。 【００４１】図４は、酸素溶解槽１０内に浸漬型膜分離
装置２２を設けたものであり、水頭圧又は透過水側に設
けた減圧ポンプにより、透過水を取り出す。 【００４２】図５は、エアーリフト・クロスフロー循環
型膜分離装置２３を設け、循環槽３０から膜分離装置２
３に原水を供給する配管にブロワＢで酸素を供給するよ
うにしたものである。この膜分離装置２３は、ポンプで
加圧注入する代わりに吹き込んだ空気のエアリフト効果
で膜面に流速を与えるものであり、圧力に限界がある
が、エアリフト用の空気の吹き込みと酸素供給とを兼用
できるという利点がある。 【００４３】図２〜５のいずれの構成においても、循環
系内（図４においては酸素溶解槽１０内）で生物分解が
効率的に進行し、膜分離装置からは高水質の透過水を得
ることができる。 【００４４】従って、この透過水を常法に従って１次純
水システムII及び２次純水システムIII で処理すること
により、高純度の超純水を得ることができる。 【００４５】 【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。 【００４６】実施例１ 図１に示す本発明の超純水製造装置により、半導体製造
工程からの回収純水をフッ素吸着塔で処理し、これを原
水（工業用水）と回収純水：原水＝５０：５０（容量
比）の割合で混合した後、粉末活性炭を添加し、酸素溶
解槽及び膜分離装置で処理し、透過水を１次純水システ
ム及び２次純水システムで処理した。 【００４７】１次純水システム及び２次純水システム
は、図６（ｂ）に示す構成のものを採用した。また、各
工程の装置仕様及び処理条件は次の通りとした。なお、
流量は５０ｍ3 ／Ｈｒとした。 【００４８】 フッ素吸着塔 粒径３００μｍの炭酸カルシウムを高さ１５００ｍｍに
充填したもの 通水条件：ＳＶ＝０．６（１／Ｈｒ） 粉末活性炭供給 平均粒径１００メッシュの粉末活性炭を、循環系内の活
性炭濃度が５００ｍｇ／Ｌとなるように添加 酸素溶解槽 容量：２５ｍ3 循環系内の滞留時間：２０分（充填材当りの滞留時間） 膜分離装置 スパイラルＵＦ型膜分離装置 膜の種類：ポリスルホン膜 供給圧力：２．５ｋｇ／ｃｍ2 流入水量：２００ｍ3 ／Ｈｒ 透過水量：５０ｍ3 ／Ｈｒ 循環水量：１５０ｍ3 ／Ｈｒ 排出水量：２．５ｍ3 ／Ｈｒ 原水、回収純水及び各工程の処理水の水質を表１に示
す。 【００４９】 【表１】【００５０】表１より、本発明によれば、回収純水及び
原水を簡易な装置で容易かつ効率的に処理することによ
り、高純度の超純水を製造することができることがわか
る。 【００５１】 【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の超純水製造
装置によれば、回収純水及び原水を処理する超純水製造
システムにおいて、設備の小型化及び簡略化を図ること
ができ、高純度超純水を低コストにて効率的に製造する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超純水製造装置の一実施例を示す系統
図である。 【図２】本発明の超純水製造装置の前処理システムの一
実施例を示す系統図である。 【図３】本発明の超純水製造装置の前処理システムの他
の実施例を示す系統図である。 【図４】本発明の超純水製造装置の前処理システムの別
の実施例を示す系統図である。 【図５】本発明の超純水製造装置の前処理システムの異
なる実施例を示す系統図である。 【図６】一般的な超純水製造システムを示す系統図であ
る。 【図７】従来の超純水製造装置を示す系統図である。 【符号の説明】 １ フッ素吸着塔 ２ 酸素溶解槽 ３ 膜分離装置 １０ 酸素溶解槽 ２０，２１，２２，２３ 膜分離装置 Ｉ 前処理システム II １次純水システム III ２次純水システム
図である。 【図２】本発明の超純水製造装置の前処理システムの一
実施例を示す系統図である。 【図３】本発明の超純水製造装置の前処理システムの他
の実施例を示す系統図である。 【図４】本発明の超純水製造装置の前処理システムの別
の実施例を示す系統図である。 【図５】本発明の超純水製造装置の前処理システムの異
なる実施例を示す系統図である。 【図６】一般的な超純水製造システムを示す系統図であ
る。 【図７】従来の超純水製造装置を示す系統図である。 【符号の説明】 １ フッ素吸着塔 ２ 酸素溶解槽 ３ 膜分離装置 １０ 酸素溶解槽 ２０，２１，２２，２３ 膜分離装置 Ｉ 前処理システム II １次純水システム III ２次純水システム
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(56)参考文献 特開 平７−39870（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−57273（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−39062（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−226294（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−39058（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−111192（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−111198（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C02F 1/44
C02F 1/28
C02F 3/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 半導体製造工程から排出される回収純水
と原水とを混合した水を１次純水システム及び２次純水
システムに順次通水して超純水を製造する超純水製造装
置において、該回収純水中のフッ素を除去するフッ素除去手段と、フ
ッ素を除去した 回収純水と原水とを混合した水に粒径１
５０μｍ以下の粒子状活性炭又は繊維長さが１５０μｍ
以下の繊維状活性炭よりなる粉末活性炭を供給する活性
炭供給手段と、粉末活性炭を添加した水に酸素を供給す
る酸素供給手段と、酸素を供給した水を固液分離する膜
分離装置とを設け、該膜分離装置の濃縮水を前記酸素供給手段との間で循環
して、該粉末活性炭表面に付着した微生物により水中の
有機物を分解するようにすると共に、 該膜分離装置の透
過水を１次純水システムに供給するようにした超純水製
造装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP10000496A JP3387311B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | 超純水製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10000496A JP3387311B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | 超純水製造装置 |
Publications (2)
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| JPH09285787A JPH09285787A (ja) | 1997-11-04 |
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Family
ID=14262440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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|---|---|
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| JP2003024754A (ja) * | 2001-07-17 | 2003-01-28 | Maezawa Ind Inc | 膜モジュールの洗浄方法 |
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| JPWO2006057249A1 (ja) * | 2004-11-24 | 2008-06-05 | 日立造船株式会社 | 逆浸透膜法海水淡水化装置 |
| AU2007228330B2 (en) * | 2006-03-20 | 2011-07-07 | B.P.T. - Bio Pure Technology Ltd. | Hybrid membrane module, system and process for treatment of industrial wastewater |
-
1996
- 1996-04-22 JP JP10000496A patent/JP3387311B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH09285787A (ja) | 1997-11-04 |
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