JPH0663592A - 超純水製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＴＯＣが著しく低減された超純水を製造す
る。 【構成】 生物処理手段１を含む原水の前処理装置Ａ、
一次純水製造装置Ｂ及び二次純水製造装置Ｃを備える超
純水製造装置。 【効果】 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。

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、生物処理手段を含むことを特徴とする。

【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内の活性炭２１又はアンスラサイ
ト、砂、ゼオライト、イオン交換樹脂、プラスチック製
成形品等の原水への溶出成分を無視し得るような担体表
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

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【手続補正書】

【提出日】平成４年９月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】

【表１】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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、生物処理手段を含むことを特徴とする
   超純水製造装置。