JP3468784B2 - 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】 【産業上の利用分野】本発明の超純水製造装置に係り、
特に、製造される超純水中のTOC(全有機体炭素)を
現状より大幅に低減化することができる超純水製造装置
に関する。 【0002】 【従来の技術】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。 【0003】これらの各装置単位において、原水中のT
OC成分を分離、吸着、分解等の手段で低減化するもの
は、逆浸透膜分離装置、イオン交換純水装置、低圧紫外
線酸化装置である。 【0004】各装置単位におけるTOC低減化機構は次
の通りである。 逆浸透膜分離装置:逆浸透膜を用いた濾過法であり、イ
オン性、コロイド性のTOCを除去する。 イオン交換純水装置:イオン交換樹脂に吸着又はイオン
交換されるTOC成分を除去する。 低圧紫外線酸化装置:低圧紫外線ランプより出される1
85nmの紫外線によりTOCを有機酸さらにはCO2
まで分解する。分解された有機物は後段のイオン交換樹
脂で除去する。特に、揮発性有機物の分解に用いられ
る。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の超純水製造装置により製造された超純水中には、T
OCが2〜5ppb程度存在する。この超純水中のTO
Cを更に低減するための方法として、逆浸透膜分離装置
の多段設置、低圧紫外線酸化装置の紫外線照射量の増大
といった手段が考えられるが、発明者らの研究により、
このような手段では、超純水中のTOCを更に低減する
ことはできないことが確認された。 【0006】この原因としては、超純水のようなTOC
の極微量域では、TOC成分の由来として、単に原水中
の除去不能成分のみならず、各装置単位本体や配管等の
水と接触する有機性部材からの溶出成分も考慮する必要
があり、従来技術の応用程度ではTOCの低減は図れな
いことも考えられる。 【0007】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、TOCが著しく低減された超純水を製造
することができる超純水製造装置を提供することを目的
とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明の超純水製造装置
は、原水の前処理装置、一次純水製造装置及び二次純水
製造装置を備える超純水製造装置において、該前処理装
置は、生物処理手段を含んでおり、該生物処理手段は、
活性炭を内蔵する生物分解槽と、曝気槽とを備えてお
り、該生物分解槽に原水が導入され、該生物分解槽の処
理水が該曝気槽に導入され、該曝気槽の処理水の一部
該生物分解槽に戻されると共に、残部が生物処理水とし
取り出されることを特徴とする。 【0009】 【作用】本発明者らは、超純水中のTOCを更に低減す
る技術の開発に先立ち、超純水中のTOC成分の由来が
原水であるか溶出であるかの検討を実施した。 【0010】まず、稼動中の超純水製造装置における超
純水中のTOCの年間データを整理した結果、TOCは
季節変動を繰り返すことが分かった。現状の超純水製造
装置は、水温が一定になるように制御されているため、
系内からの溶出量が変動することは考えにくい。そこ
で、原水由来の有機成分を対象として、原因物質を特定
すべく、鋭意検討した。 【0011】その結果、現状の超純水製造装置で除去で
きない成分として尿素(NH2 CONH2 )があり、し
かも、原水(市水、工水等)中には尿素が数十〜数百p
pb存在していることが判明した。 【0012】また、現状で得られている超純水を濃縮
(20〜30倍)して、超純水中に含有される尿素濃度
を測定した結果、超純水のTOCのうち50%以上を尿
素が占めていることが判明した。 【0013】以上より、現状の超純水製造装置は、原水
中に存在する尿素を除去し難く、これが超純水中のTO
Cの低減を阻む原因となっていることを見出した。 【0014】そして、原水中に存在する尿素を低減する
方法として、活性炭を微生物担体とする特定の生物処理
手段が好適であることを見出し、発明を達成した。 【0015】本発明の超純水製造装置によれば、原水
(市水、地下水、工業用水など)の前処理装置の一部と
して生物処理手段を組み込んだことにより、従来の前処
理装置では除去し得ず、超純水中のTOC源となる、原
水中の尿素を高度に除去することができ、TOC濃度が
著しく低減された超純水を得ることが可能とされる。 【0016】 【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例につい
て詳細に説明する。 【0017】図1は本発明の超純水製造装置の一実施例
を示す系統図、図2は本発明の超純水製造装置の前処理
装置として好適な上向流式生物分解装置の断面図であ
る。 【0018】図1(a)に示す超純水製造装置は、前処
理装置Aとして生物処理装置とメンブレンフィルター、
即ち限外濾過(UF)又は精密濾過(MF)膜分離装置
2を、一次純水製造装置Bとして第1逆浸透(RO)膜
分離装置3と第2逆浸透(RO)膜分離装置4と混床式
イオン交換装置5を、また、二次純水製造装置Cとして
(タンク6と)低圧紫外線酸化装置7と、混床式イオン
交換装置8とUF膜分離装置9を設け、この順で直列に
設置したものである。 【0019】即ち、市水、工水、地下水等の原水は、ま
ず生物処理装置1に導入されて生物処理され、尿素等の
有機物が分解除去される。生物処理水は生物処理装置か
ら流出する菌体の除去のためにUF又はMF膜分離装置
2に導入され、膜分離される。 【0020】このような前処理装置Aで処理された前処
理水は、次いで一次純水製造装置Bにおいて、まず、第
1RO膜分離装置3及び第2RO膜分離装置4にて2段
RO膜分離処理され、更に混床式イオン交換装置5でイ
オン交換される。 【0021】更に、一次純水製造装置Bの処理水は、二
次純水製造装置Cにて、タンク6を経て低圧紫外線酸化
装置7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8で除去される。この混床式イオ
ン交換装置8の処理水は更にUF膜分離装置で膜分離処
理され、超純水が得られる。 【0022】図1(b)に示す超純水製造装置は、一次
純水製造装置Bがイオン交換純水装置10とRO膜分離
装置11で構成されること以外は図1(a)に示す超純
水製造装置と同様の構成とされている。 【0023】即ち、本発明の超純水製造装置において
は、原水を直接通水する前処理装置として生物処理装置
を設けること以外は、基本的に従来の超純水製造装置と
同様の構成とすることができ、一次純水製造装置及び二
次純水製造装置におけるRO膜分離装置やイオン交換純
水装置等の各装置単位の組み合せや構成は従来のものを
そのまま採用することができる。 【0024】ところで、通常、有機廃水を処理する生物
処理手段としては活性汚泥法等があるが、超純水製造用
の原水として用いられる市水、地下水、工業用水といっ
た低濃度有機含有水にこのような方法を適用しても、菌
体を保持することが不可能で、TOC低減化法としては
利用できない。 【0025】これに対して、本発明者らは菌体を流出さ
せない生物処理手段として、図2に示す如く、特殊担体
を上向流で流動化させ、担体表面に菌体を固定化させる
上向流式生物分解装置20が有効であることを確認し
た。 【0026】図2に示す上向流式生物分解装置20は、
活性炭を内蔵する生物分解槽22と曝気槽23とを備え
てなり、生物分解槽22は下部に原水の導入管22A、
上部に処理水の排出管22Bがそれぞれ接続されてい
る。曝気槽23は下部に流出管23Aを備えると共に、
上部にオーバーフロー水の流出管23Bを備え、流出管
23Aは生物分解槽22の下部に接続されている。図2
中、24,25はポンプ、26は多孔板である。 【0027】本実施例の上向流式生物分解装置20で
は、生物分解槽22内の、原水への溶出成分を無視し得
る担体である活性炭21表面に菌体を保持させ、下部
より導入された原水及び曝気槽23の流出液による上向
流で流動させて生物処理を行なう。 【0028】生物分解槽20より排出され、排出管23
Bを経て曝気槽23に導入され、更に、流出管23Bよ
り排出されるオーバーフロー水は、生物処理水として次
工程へ送給される。 【0029】即ち、原水中には溶存酸素が存在するの
で、生物処理は好気的に進行するが、この溶存酸素量が
少ない場合には、曝気槽にて曝気を行なって、好気的条
件を与えることが必要である。この反応により菌体は活
性化し、原水中の尿素等のTOC成分を資化する。 【0030】なお、このような生物処理に当り、原水中
の栄養源が不足し、菌体を維持して十分な生物処理を行
なえない場合には、適宜、窒素、リンを原水に補給す
る。 【0031】図示の超純水製造装置は本発明の一実施例
であって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示
のものに限定されるものではない。 【0032】例えば、生物処理装置は上向流通水方式の
ものに限らず、下向流通水方式のものであっても良い。
生物処理装置の前段又は後段に凝集沈殿装置や凝集濾過
装置を設けても良い。 【0033】また、生物処理装置の後段に設ける生物処
理装置から流出する菌体の除去手段としては、メンブレ
ンフィルターの他、砂濾過装置等を用いても良い。 【0034】以下に具体的な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。 【0035】実施例1 図1(a)に示す超純水製造装置により原水(厚木市水
(平成4年4月〜6月))の処理を行なった。なお、生
物処理装置としては、図2に示す、活性炭に菌体を担持
させた上向流式生物分解装置を用い、その後段にUF膜
分離装置を設けた。上向流式生物分解装置の原水滞留時
間(HRT)は30分とした。 【0036】その結果、得られた超純水のTOCを表1
に示す。 【0037】比較例1 生物処理装置を設けなかったこと以外は実施例1と同様
に処理を行なった。得られた超純水のTOCを表1に示
す。 【0038】 【表1】 【0039】表1より明らかなように、本発明の超純水
製造装置によれば、TOCが0.5〜0.8ppbまで
低下し、著しく高水質の超純水が得られる。 【0040】 【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、市水、地下水、工業用水を原水として超
純水を製造するに当り、得られる超純水に含まれるTO
Cを著しく低減し、極めて純度の高い超純水を製造する
ことが可能とされる。
【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装置として好
適な上向流式生物分解装置の断面図である。 【符号の説明】 A 前処理装置 B 一次純水製造装置 C 二次純水製造装置 1 生物処理装置 2 UF又はMF膜分離装置 3 第1RO膜分離装置 4 第2RO膜分離装置 5,8 混床式イオン交換装置 6 タンク 7 低圧紫外線酸化装置 9 UF膜分離装置 10 イオン交換純水装置 11 RO膜分離装置 20 上向流式生物分解装置 21 活性炭 22 生物分解槽 23 曝気槽
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−111198(JP,A) 特開 平6−63592(JP,A) 特開 昭62−282689(JP,A) 特開 平3−232598(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 原水の前処理装置、一次純水製造装置及
    び二次純水製造装置を備える超純水製造装置において、 該前処理装置は、生物処理手段を含んでおり、 該生物処理手段は、活性炭を内蔵する生物分解槽と、曝
    気槽とを備えており、 該生物分解槽に原水が導入され、 該生物分解槽の処理水が該曝気槽に導入され、 該曝気槽の処理水の一部が該生物分解槽に戻されると共
    に、残部が生物処理水として取り出されることを特徴と
    する超純水製造装置。
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