JPH0760280A

JPH0760280A - 超純水製造プロセスにおける原水の前処理装置

Info

Publication number: JPH0760280A
Application number: JP5211314A
Authority: JP
Inventors: Hirotake Miyake; 尋偉三宅
Original assignee: Nomura Micro Science Co Ltd
Current assignee: Nomura Micro Science Co Ltd
Priority date: 1993-08-26
Filing date: 1993-08-26
Publication date: 1995-03-07

Abstract

(57)【要約】【目的】微量有機物の処理を確実に行って微量有機物
の存在による問題を解消し、原水の水質変動による影響
を受け難く、生物反応のための特別の設備を必要としな
い超純水製造プロセスにおける前処理装置を提供するこ
とを目的とする。【構成】密集した繊維質固定化材をばっ気手段を備え
た槽本体内２２ａに充填しモール状固定化材２９の表面
に貧栄養性の微生物を固定化させてなる生物化学反応槽
２１と、多孔質ガラス２２ｃを槽本体２２ａ内に充填し
多孔質ガラス２２ｃの表面に貧栄養性の微生物を固定化
させてなる生物濾過槽２と、殺菌用ラインミキサー２３
と凝集用ラインミキサー２４と、圧力濾過器２５とを流
路に沿って順に配置するとともに、圧力濾過器２５に逆
洗手段である限外濾過逆洗配管４１ａとを設け、限外濾
過逆洗配管４１ａの逆洗水を生物化学反応槽に返送する
よう構成してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超純水製造プロセスに
用いられる原水の前処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、超純水を大量に使用する半導
体装置の製造工場や液晶表示装置の製造工場において
は、超純水製造プロセスが設置されている。

【０００３】従来から、超純水製造プロセスの前段に
は、製造プロセスで使用する圧力濾過器の逆洗回数を少
なくし、逆浸透膜装置の負荷を軽減する目的で、原水中
の微量の濁質、懸濁固形物、浮遊物質等を除去する前処
理装置が配置されている。

【０００４】図３及び図４は、従来超純水製造プロセス
の前処理装置として用いられていた凝集濾過及び沈殿濾
過を用いた前処理装置である。

【０００５】図３に示す凝集濾過を用いた前処理装置
は、原水貯槽１、殺菌用ラインミキサー２、凝集用ライ
ンミキサー３、圧力濾過器４、限外濾過膜装置５、前処
理水貯槽６を順に配設して構成されている。

【０００６】原水貯槽１は、原水流入配管７から流入す
る原水がストップしたときの異常時対策のために設けら
れているもので、原水貯槽１の原水は送水ポンプＰ１に
より殺菌用ラインミキサー２へ送水される。殺菌用ライ
ンミキサー２には、次亜塩素酸ナトリウム配管８から次
亜塩素酸ナトリウムが添加され、被処理水中のすべての
微生物が死滅する。次段の凝集用ラインミキサー３に
は、ポリ塩化アルミニウム配管９からポリ塩化アルミニ
ウムが添加され被処理水中の死菌が核となって半凝集及
び凝集フロックが形成される。半凝集及び凝集フロック
を含む被処理水は圧力濾過器送水配管１０から圧力濾過
器４に送水されて濾過され、限外濾過送水配管１１から
限外濾過膜装置５に送水されて精密濾過され前処理水貯
槽送水管１２から前処理水貯槽６に送水されて貯留され
る。なお、圧力濾過器４と限外濾過膜装置５には、それ
ぞれ圧力濾過器逆洗配管１３、限外濾過逆洗配管１４が
設けられており、それぞれ入口と出口に相当な差圧を生
じた場合には逆洗が行われ、逆洗水は原水貯槽１に返送
されるようになっている。また、前処理水貯槽６の処理
水は、その後、ｐＨ、水温などの条件を整えて１次純水
システム送水ポンプＰ２により１次純水システム送水配
管１５を介して図示を省略した逆浸透膜装置等からなる
１次純水システムに供給される。

【０００７】図４に示す沈殿濾過を用いた前処理装置
は、図３の圧力濾過器４と限外濾過膜装置５を、それぞ
れ沈殿槽１６と重力濾過器１７に置き換えた構造のもの
で、図４において、図３と同一部分には同一符号を付し
て説明を省略する。なお、図４において符号１８は重力
濾過器送水配管、１９はかき混ぜ機、２０は重力濾過器
逆洗配管、Ｐ３は重力濾過器ポンプである。

【０００８】しかしながら、これら従来の原水の前処理
装置では、図３に示す凝集濾過を用いた前処理装置で
は、微量有機物の処理が確実に行われないため、微量有
機物による圧力濾過器のろ材のつまりによる逆洗回数が
多くなったり、１次純水製造プロセス中の逆浸透膜（Ｒ
Ｏ）装置やイオン交換樹脂等の寿命を短くしたりしてラ
ンニングコストを増大させるという問題があるうえに、
被処理水の水質変動が発生したとき等に凝集剤を誤って
過剰に注入した場合には、凝集濾過後の濾過水槽滞留中
にフロックを再度生ずる、いわゆるアフタデポジット現
象を生じそれらが水質の低下を招くという問題があっ
た。

【０００９】また、二次純水システムを含む超純水製造
プロセス全体からすれば、前処理が確実になされていな
いので、一次純水システムや二次純水システムのイニシ
アルコスト及びランニングコストが超微細化時代の水質
要求に対応して高価すぎるという問題があった。そして
また一方で、水質的なことであるが、特定のＴＯＣ成分
はＲＯ・ＵＶ酸化等従来の方法では処理できず、生物化
学処理のみ特定のＴＯＣ成分が分解される事実があっ
た。どちらにしても超純水製造プロセスに関して最新の
ニーズは、イニシアルコスト、ランニングコスト及びグ
レードの高い水質要求であり、それらに対応した超純水
製造プロセスにおける前処理装置が求められていたが、
存在していなかった。

【００１０】また、図４に示す凝集沈殿を用いた前処理
装置でも、微量有機物の処理が確実に行われないため、
１次純水製造プロセス中の逆浸透膜（ＲＯ）装置やイオ
ン交換樹脂等の寿命を短くしたりしてランニングコスト
を増大させるという問題や梅雨時の降雨等により原水の
水質が変動した場合に濾過器出口のＦＩ値が激しく変動
するという問題があるうえに、沈殿槽における滞留時間
が３時間以上と長いためそれら凝集沈殿設備と濾過設備
に必要な面積が大きくなって、大規模な半導体工場や液
晶工場を計画する場合、とりわけ凝集沈殿スペ−スの確
保が困難であるという問題があった。

【００１１】微量の有機物を吸着除去方法としては、紫
外線酸化法、活性炭吸着法、イオン交換などを組合わせ
た方法が知られているが、ランニングコストが高い上
に、活性炭濾過器は塩素も除いてしまうため、濾過槽で
発生したバクテリアが逆浸透膜（ＲＯ）装置のファリン
グの原因となるという問題があった。

【００１２】さらに、貧栄養細菌を用いた生物処理によ
る方法も提案されているが（特開昭６２−２５８７９８
号公報）、このような通常の生物処理による前処理方法
では、別の生物反応槽が必要になって設備が大型化する
上に、生菌や死菌が担体から分離して処理水中に混入し
てしまうおそれがあり、信頼性に欠けるという問題があ
った。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】前述したとおり、従来
の超純水製造プロセスにおける原水の前処理装置のう
ち、凝集圧力濾過式のものでは、微量有機物の処理が確
実に行われないため微量有機物による圧力濾過器のろ材
のつまりによる逆洗回数が多くなったり、１次純水製造
プロセス中の逆浸透膜（ＲＯ）装置やイオン交換樹脂等
の寿命を短くしたりしてランニングコストを増大させる
という問題があるうえに、被処理水の水質変動が発生し
たとき等に凝集剤を誤って過剰に注入した場合には、凝
集濾過後の濾過水槽滞留中にフロックを再度生ずる、い
わゆるアフタデポジット現象を生じそれらが水質の低下
を招くという問題があった。

【００１４】また、凝集沈殿式のものでも、微量有機物
の処理が確実に行われず凝集圧力式と同様の問題がある
上に、原水の水質が変動した場合に濾過器出口のＦＩ値
が激しく変動するという問題や、沈殿槽における滞留時
間が３時間以上と長いためそれら凝集沈殿設備と濾過設
備に必要な面積が大きくなるという問題があった。

【００１５】さらに、微量の有機物を吸着除去方法とし
て、紫外線酸化法、活性炭吸着法、イオン交換などを組
合わせた方法が知られているが、ランニングコストが高
い上に、活性炭濾過器は塩素も除いてしまうため濾過槽
で発生したバクテリアが逆浸透膜（ＲＯ）装置のファリ
ングの原因となるという問題があった。

【００１６】さらに、貧栄養細菌を用いた生物処理によ
る方法も提案されているが、別に生物反応槽が必要にな
って設備が大型化する上に、生菌や死菌が担体から分離
して処理水中に混入してしまうおそれがあり、信頼性に
欠けるという問題があった。本発明は、かかる従来の問
題を解消すべくなされたもので、微量有機物の処理を確
実に行って微量有機物の存在による問題を解消し、原水
の水質変動による影響を受け難く、生物反応のための特
別の設備を必要とせず、コンパクトでランニングコスト
が安く処理の信頼性の高い超純水製造プロセスにおける
前処理装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の超純水製造プロ
セスにおける原水の前処理装置は、密集した繊維質固定
化材をばっ気手段を備えた槽本体内に充填し該繊維質固
定化材の表面に貧栄養性の微生物を固定化させてなる生
物化学反応槽と、多孔質ガラスを槽本体内に充填し該多
孔質ガラスの表面に貧栄養性の微生物を固定化させてな
る生物濾過槽と、殺菌及び凝集手段と、濾過手段とを流
路に沿って順に配置するとともに、前記濾過手段に逆洗
手段を設け、該逆洗手段の逆洗水を前記生物化学反応槽
に返送するよう構成してなることを特徴としている。

【００１８】本発明において生物反化学応槽に用いられ
る繊維質固定化材としては、紐状の支持体に多数のプラ
スチックモノフィラメントを放射状に固定してなるモー
ル状のものが適しているが、貧栄養性の微生物を固定可
能であって、かつ、逆洗水とともに返送された半凝集及
び凝集フロックを捕捉固定化可能なものであれば、この
ようなものに限定されず、例えばプラスチック単繊維を
ネット状に織成したものやプラスチック単繊維を単に密
集させたものであってもよい。プラスチックモノフィラ
メントの素材としては、塩化ビニリデン樹脂が特に適し
ており、塩化ビニル樹脂も使用可能である。この繊維質
固定化材は、生物化学反応槽本体内に設置した枠体に密
接懸架する等任意の方法で水流をさほど妨げない程度に
充填して用いられる。この生物化学反応槽の繊維質固定
化材には、ＢＯＤ数ｐｐｍ以下で繁殖する貧栄養性の微
生物がばっ気手段からの空気の存在下で固定化され、被
処理水中に溶解している微量の有機物を分解して固定化
材上で増殖する。

【００１９】また、後述するように、濾過手段からの逆
洗中に含まれる半凝集及び凝集フロックが固定化する
と、これらのフロック中の水酸化アルミニウム等が微量
濁質等を吸着処理する作用をする。

【００２０】貧栄養性の微生物は、例えば次のような方
法で、繊維質固定化材の表面に所定の厚さに固定化され
る。すなわち、超純水製造用の原水である工業用水、井
戸水、水道水、河川水等を繊維質固定化材を充填した生
物化学反応槽に流入させながら２か月以上散気管から空
気を放出してばっ気を行い攪拌と生物化学反応槽内の溶
存酸素を維持する。貧栄養性の微生物は通常、工業用
水、井戸水、河川水に含まれＢＯＤ数ｐｐｍ以下の条件
で増殖繁殖するので、この方法により自然に密接充填さ
れた繊維質固定化材の表面に所定の厚さに固定化され
る。この過程で、圧力濾過器からの半凝集及び凝集フロ
ックを含む逆洗水も生物化学反応槽に送入させると、逆
洗水中に含まれる半凝集及び凝集フロックも固定化材の
表面に固定化される。そして貧栄養性の微生物と未凝集
の凝集フロック及び凝集フロックが前記繊維質固定化材
に固定化されることによって、被処理水の生物化学反応
処理が可能となる。なお、生物化学反応槽においては貧
栄養性の微生物により生物反応処理が行われ、未凝集及
び凝集フロックにより被処理水中の微量懸濁物質の除去
と微細なコロイド物質の除去の化学反応処理が行われ
る。また、散気管によるばっ気により、栄養性の微生物
の好気性の増殖繁殖と生物化学槽内の撹拌及び酸化が促
進される。なお、生物化学反応槽の槽本体には、従来の
原水貯槽をそのまま使用することができ、したがって、
生物化学反応槽のための設置面積を別に必要としない。

【００２１】また、本発明の生物濾過槽に用いられる多
孔質ガラスとしては、例えば直径１５ないし３０mm、長
さ２０ないし３０mmの円柱状のものが適しており、その
表面に生物化学反応槽におけると同様の方法により、所
定の厚さに貧栄養性の微生物を固定して用いられる。な
お、多孔質ガラスとしては、孔径の分布が均一で、溶解
成分を含まず、かつ、浮遊している微生物を積極的にそ
の表面に固定化するものが好ましい。多孔質ガラスは、
被処理水中に浮遊している貧栄養性の微生物を積極的に
その孔に取り込み、その表面及びその多孔の内部で貧栄
養性の微生物を繁殖させ生物濾過体として機能する。そ
して多孔質ガラスの表面及びその多孔の内部に固定化さ
れた貧栄養性微生物は、被処理水の通水運転により自然
に被処理水中の有機物を栄養源に増殖繁殖する。この貧
栄養性の微生物の増殖繁殖により通水初期に白色を呈し
ていた多孔質ガラスは褐色に変化する。多孔質ガラス
は、もともと物理的な濾過機能を有しているが、本発明
における貧栄養性の微生物の固定した多孔質ガラスは表
面及び孔内に貧栄養性の微生物が固定されているので、
被処理水を生物学的にも濾過する。したがって、本発明
においては、被処理水は生物化学反応槽において生物・
化学的に処理され、生物濾過槽において生物・物理的に
処理されることになる。すなわち生物処理に関しては２
段階の貧栄養性の微生物処理による処理が行われること
になり、被処理水中の微量有機物は確実に分解除去され
る。なお、生物化学反応槽で捕捉されなかった半凝集フ
ロックは多孔質ガラスで捕捉固定化され、ここでも被処
理水中の微量懸濁物質の除去と微細なコロイド物質の除
去の化学反応処理が行われる。

【００２２】本発明の殺菌及び凝集手段は、一般に、生
物濾過槽の下流に順に配置された、殺菌剤ポンプにより
殺菌剤を送入する殺菌剤送入手段とラインミキサーと、
凝集剤ポンプにより凝集剤を送入する凝集剤送入手段と
ラインミキサーとから構成され、必要に応じてこれらは
同一槽で構成されることもある。

【００２３】生物濾過後の被処理水に添加する殺菌剤と
しては、次亜塩素酸ナトリウムが適しているが、塩素、
二酸化塩素、さらし粉なども使用可能である。また凝集
剤としては、ポリ塩化アルミニウムが適しているが、硫
酸アルミニウム等も使用可能である。凝集剤は、負の電
荷を帯びて水中に浮遊している死菌、ＳＳ（浮遊物）等
の微粒子の電荷を中和し、これらの微粒子を核として凝
集フロックを形成させる作用をする。

【００２４】濾過手段としては、通常圧力濾過器が使用
され、必要に応じて限外濾過膜装置による精密濾過手段
が併用される。

【００２５】圧力濾過器としては、１〜２mmの比較的粗
い砂を１〜２mmに積層したものが適しており、限外濾過
膜としては、ポリスルホンやポリアクリロニトリルから
なる中空糸膜タイプのものが適している。

【００２６】凝集手段で生じたフロックは、圧力濾過器
により濾過され、限外濾過膜装置を用いた場合には、
０．０２ミクロン以下の微生物や微粒子まで除去され
る。

【００２７】なお、濾過手段には逆洗手段が設けられて
おり、その逆洗水の一部または全部は化学反応槽に返送
される。このとき、濾過器手段の出口にはＦＩ測定手段
が配置され出力信号により被処理水の送水量及び／また
は凝集剤送入量が制御される。限外濾過膜装置の限外
濾過膜としては、中空糸タイプ等のものを選定すること
ができ、その材質としては例えばポリスルホンを選ぶこ
とができる。また、限外濾過膜としては、膜の洗浄が容
易でハウジングの最高使用圧力が５kg/cm ²程度のもの
が装置設計の上で利用しやすいし経済的でもある。

【００２８】

【作用】本発明においては、生物化学反応槽中の繊維質
固定化材に固定化された貧栄養性の微生物が、ばっ気手
段から供給される空気の存在下で被処理水に含まれる微
量の有機物を分解除去する生物反応処理を行い、繊維質
固定化材に固定化された半凝集及び凝集フロックが、被
処理水中の微量懸濁物質の除去と微細なコロイド物質の
除去の化学反応処理を行い、さらに、生物濾過槽では、
生物化学反応槽から剥離した貧栄養性の微生物が、多孔
質ガラスの多数の微細な孔に付着繁殖し、被処理水はこ
の多数の孔を通過する過程で、なお残存する微量の有機
物や半凝集及び凝集フロックを除去し、生物化学反応槽
の固定化材から剥離した生菌及び死菌も除去する。

【００２９】さらに、生物濾過槽の処理水は、殺菌及び
凝集手段により殺菌、凝集されて半凝集及び凝集フロッ
クが生成され、濾過手段においてこれらの半凝集及び凝
集フロックが濾過される。

【００３０】このように、本発明においては、原水貯槽
がそのまま生物化学反応槽として用いられるので、スペ
ースファクターが良好であり、かつ生物化学反応槽にお
いて微量の有機物及び微量懸濁物質、微細なコロイド物
質等が効率よく除去され、さらに、次段の生物濾過槽に
おいて、固定化された貧栄養性の微生物により残存する
微量有機物も効果的に分解除去される。

【００３１】したがって、濾過装置の負荷を大幅に軽減
することができる。

【００３２】

【実施例】次に本発明の詳細を、図示の実施例を参照し
つつ説明する。

【００３３】図１に示す実施例の装置は、主として、生
物化学反応槽２１、生物濾過槽２２、殺菌用ラインミキ
サー２３、凝集用ラインミキサー２４、圧力濾過器２
５、限外濾過膜装置２６、前処理水貯槽２７を被処理水
の流路に順に配設して構成されている。

【００３４】生物化学反応槽２１は、従来の原水貯槽中
に多数の孔を設けたプラスチック板材を用いて枠体２８
を組立て、この中に、図３（ａ），（ｂ）に拡大して示
す、紐状の支持体２９ａに多数の塩化ビニリデンモノフ
ィラメント２９ｂの一端を放射状に固定してなるモール
状固定化材２９を多数垂直に配列して密接充填し、底部
に空気の気泡を噴出する散気管３０を配設して構成され
ている。生物化学反応槽２１の容量は、原水の流入条件
によっても異なるが、一般的に３時間以上とされること
が多い。３１はブロアー、３２はブロアーからの空気を
圧送する空気配管である。

【００３５】生物濾過槽２は、濾過槽本体２２ａの底部
近傍に格子板２２ｂを水平に配設し、この格子板２２ｂ
上に、直径１５ないし３０mm、長さ２０ないし３０mmの
円柱状の多孔質ガラス２２ｃを多数充填して構成されて
おり、上部から生物化学反応槽１の被処理水が流入し、
送水ポンプＰ４により底部から送水されるように構成さ
れている。

【００３６】殺菌用ラインミキサー２３は、送水ポンプ
Ｐにより圧送されてくる被処理水に、殺菌剤ポンプ（図
示せず。）により殺菌剤配管３３を通って供給される次
亜塩素酸ナトリウムのような殺菌剤を所定の比率で均一
に混合するよう構成されている。凝集用ラインミキサ
ー２４は、殺菌用ミキサー２３から送られる処理水に、
ポリ塩化アルミニウムのような凝集剤を収容する凝集剤
タンク３５から凝集剤ポンプＰ５により凝集剤配管３６
を通って供給される凝集剤を所定の比率で混合するよう
構成されている。

【００３７】圧力濾過器２５は、凝集用ラインミキサー
２４から圧力濾過器送水配管３７により送水される半凝
集あるいは凝集フロックを含む被処理水を濾過する。な
お、この圧力濾過器２５には、凝集用ラインミキサー２
４からの処理水を底部へ送入する逆洗配管３８ａと、上
部からこの逆洗水を生物化学反応槽２１に導く逆洗配管
３８ｂが設けられている。

【００３８】また、圧力濾過器２５の出口近傍の配管に
は、ＦＩ（ファリングインデックス）計（ＦＩ）が設置
されており、ＦＩ計（ＦＩ）の値が所定の値、例えばＦ
Ｉが４以上になると、その出力信号により凝集剤供給量
制御装置３９が被処理水の水質が悪化したと判断して凝
集剤の供給量を増加するように凝集剤ポンプＰ５の回転
数を制御する。なお、ＦＩの増加により凝集剤の供給量
を増加させる代わりに被処理水の通水量を減少させた
り、あるいは凝集剤の供給量の増加と通水量の減少とを
同時に行わせるようにすることもできる。

【００３９】限外濾過膜装置２６は、限外濾過配管４０
により送水されてきた被処理水中の圧力濾過器２５で濾
過し得なかった、さらに微細な０．０２ミクロン以上の
半凝集及び凝集フロック、微細な濁質、ファウリング成
分等を精密濾過する。限外濾過膜としては、中空糸タイ
プ、平膜タイプ等を用いることができるが、２Ｍ³／時
間程度の処理能力のものが適当である。なお、この限外
濾過膜装置２６には、前処理水貯槽２７の処理水を逆洗
水として送入する限外濾過逆洗配管４１ａと、この逆洗
水を生物化学反応槽２１に導く限外濾過逆洗配管４１ｂ
とが設けられている。

【００４０】前処理水貯槽２７は、限外濾過膜装置２６
で精密濾過され限外濾過送水配管４２により送水されて
くる処理水を一時貯蔵するための貯槽であり、必要に応
じて前処理水貯槽ポンプＰにより１次純水製造プロセス
送水配管４２から１次純水製造プロセスへ送水したり、
限外濾過逆洗配管４１ａから逆洗水として限外濾過膜装
置２６へ送水したりする。

【００４１】次に、図１の装置を用いた超純水製造プロ
セスにおける原水の前処理方法について説明する。

【００４２】まず、工業用水、井戸水、水道水、河川水
等の超純水製造のための原水を、ブロワ−３１からの空
気を空気配管３２を通じて散気管３０から噴出させて生
物化学反応槽２１内部の空気による攪拌と溶存酸素を維
持しつつ、工業用水、井戸水、水道水、河川水等の超純
水製造のための原水を流入配管４３を経て生物化学反応
槽１に流入させてシステム全体に通水させて所定の運転
動作を行わせる。通水初期には、モール状固定化材２９
と多孔質ガラス２２ｃには貧栄養性の微生物も半凝集及
び凝集フロックも固定されていないので、生物化学反応
槽１も生物濾過槽２も十分な機能を発揮しないが、約２
ケ月以上通水を続けていると原水に含まれている貧栄養
性の微生物がモール状固定化材２９の表面や多孔質ガラ
ス２２ｃの表面や多孔の孔の内面に固定化され、また、
圧力濾過器２５からの逆洗水に含まれる半凝集及び凝集
フロックも固定化されて、本来の生物反応、化学反応機
能を発揮するようになる。

【００４３】このような状態において、生物化学反応槽
２１に流入した原水中の微量の有機物は酸素の存在化で
モール状固定化材２９の表面に固定化された貧栄養性の
微生物により分解され、また、原水中の微量懸濁物質や
微細なコロイド物質は、モール状固定化材２９に固定さ
れた半凝集及び凝集フロックにより捕捉除去される。次
いで、生物濾過槽２２で生物濾過された被処理水は、送
水ポンプＰ４で殺菌用ラインミキサー２３に送水され、
殺菌剤として添加される次亜塩素酸ナトリウムにより水
中の貧栄養性の微生物を含むすべての微生物（生菌）が
死滅する。次いで処理水は凝集用ラインミキサー２４に
送られ、凝集剤として添加されるポリ塩化アルミニウム
の作用により被処理水中の死菌が核となって半凝集及び
凝集フロックが形成される。すなわち、凝集用ラインミ
キサー２４においては、一般の凝集反応におけるＳＳ
（浮遊物質）が凝集反応における核となることと同様
に、微細な死菌等が核となって凝集反応が効果的に行わ
れる。凝集用ラインミキサー２４で形成された半凝集及
び凝集フロックを含む被処理水は、圧力濾過器２５に送
られ半凝集及び凝集フロックが濾過される。

【００４４】半凝集及び凝集フロックの濾過により、圧
力濾過器２５内部の濾材表面には半凝集及び未凝集フロ
ックが堆積し、圧力濾過器２５の入口と出口の圧力差を
生じるようになる。このようなＦＩ値の変化はＦＩ計
（ＦＩ）が検知しており、例えばＦＩが４以上になる
と、その出力信号により凝集剤供給量制御装置３９が凝
集剤ポンプＰ５の回転数を増加させ、必要に応じて送水
ポンプＰ４の回転数を原則させて正常なＦＩ値の範囲に
復帰させる。

【００４５】さらに、所定時間処理を行った後は、圧力
濾過器逆洗配管３８ａを通じて逆洗を行うようにして、
堆積した凝集フロックと未凝集フロックを生物化学反応
槽２１に返送する。返送された凝集フロックと未凝集フ
ロックは、生物化学反応槽２１に充填されたモール状固
定化材２９に固定化され、被処理水の化学的処理に役立
つ。

【００４６】圧力濾過器５で濾過された被処理水は、限
外濾過膜装置２６に送水され、圧力濾過器２５で除去で
きなかった、より微細な０．０２ミクロン以上の半凝集
フロック、微細な濁質、ファウリング成分等を除去する
精密濾過が行われ処理の完了した水が前処理水貯槽２７
に貯留され、その後、ｐＨ、水温などの条件を整えて１
次純水システムポンプＰ６により１次純水システム配管
４２から逆浸透膜装置等からなる１次純水システムに供
給される。なお、一定時間経過後、入口と出口に相当な
差圧を生じた場合には前処理水貯槽ポンプ６で限外濾過
逆洗配管を経て、限外濾過膜が逆洗され、かなり、長時
間運転した後には、限外濾過膜装置２６を洗浄剤で洗浄
することも必要である。

【００４７】［実験例］図１に示す本発明の系統図に基
づく実験設備を準備した。なお、主要装置である生物化
学反応槽の容量を１．５Ｍ³、生物濾過槽の容量を０．
２Ｍ³、圧力濾過器の容量を１Ｍ³、限外濾過膜の容量
を０．１６５Ｍ³とした。

【００４８】また本発明と従来の方法との比較をするた
め、図３に示す系統図に基づく実験設備を準備した。主
要装置は原水貯槽１．５Ｍ³、圧力濾過器１Ｍ³、限外
濾過膜０．１６５Ｍ³で図１の系統図に示す実験設備の
主要装置と同仕様とした。

【００４９】また、図４に示す系統図に基づく水質の測
定値は実装置の値である。実装置での原水貯槽の容量は
約１０００Ｍ³、沈殿槽約６００Ｍ³、重力濾過槽約２
００Ｍ³である。

【００５０】図１、図３、図４のそれぞれの系統図に流
入する原水の水質ｐＨ７．４ＦＩ２０濁度６．０≦ ＴＯＣ３．２ｐｐｍ生菌Ｔ．Ｎ．Ｔ．Ｃ図１に基づく本発明による処理水水質ｐＨ６．９ＦＩ１．８濁度＜１．０ＴＯＣ１．４ｐｐｍ生菌０図３に基づく従来方法による処理水水質ｐＨ６．８ＦＩ３．２濁度＜１．０ＴＯＣ２．８ｐｐｍ生菌０図４に基づく従来方法による処理水水質ｐＨ６．５ＦＩ３．１濁度＜１．０ＴＯＣ１．８ｐｐｍ生菌０

【００５１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の超純水
製造プロセスにおける原水の前処理装置は、生物化学反
応槽と生物濾過槽を含む前処理を行うため、微量有機
物、微量濁質等の処理が確実にでき、１次純水における
ＲＯ膜、イオン交換樹脂等の寿命を長くしてランニング
コストを低減することができ、また、原水の水質変動に
よる影響を受け難く、生物反応のための特別の設備を必
要とせず、コンパクトでイニシアルコストは言うまでも
なく、ランニングコストまでも低減でき、かつ水質も向
上させる。

【００５２】そしてより具体的には、１次純水のみなら
ず、２次純水においても生菌の発生とＴＯＣを可能なか
ぎり低減でき、ひいては２次純水の水質向上にきわめて
有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の超純水製造プロセスにおけ
る前処理装置の構成を概略的に示す図。

【図２】（ａ）は本発明の一実施例に使用するモール状
固定化材の側面図。（ｂ）は本発明の一実施例に使用す
るモール状固定化材の横断面図。

【図３】従来の凝集圧力濾過式の超純水製造プロセスに
おける前処理装置の構成を概略的に示す図。

【図４】従来の凝集重力濾過式の超純水製造プロセスに
おける前処理装置の構成を概略的に示す図。

【符号の説明】

２１………生物化学反応槽２２………生物濾過槽２３………殺菌用ラインミキサー２４………凝集用ラインミキサー２５………圧力濾過器２６………限外濾過膜装置２７………前処理水貯槽２８………枠体２９………モール状固定化材２９ａ……紐状の支持体２９ｂ……多数の塩化ビニリデンモノフィラメント３０………散気管３１………ブロアー３２………空気配管３３………殺菌剤配管３６………凝集剤配管３７………圧力濾過器送水配管３８ａ、３８ｂ…逆洗配管３９………凝集剤供給量制御装置４０………限外濾過送水配管４１ａ、４１ｂ…限外濾過逆洗配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０２Ｆ 1/50 ５５０Ｈ 9045−4Ｄ５６０Ｈ 9045−4Ｄ 1/74 １０１ 1/76 Ａ 3/06 ＺＡＢ 3/08 ＺＡＢＺ 9/00 ５０１Ｂ 7446−4Ｄ５０２Ｐ 7446−4Ｄ５０３Ｂ 7446−4Ｄ５０４Ａ 7446−4Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密集した繊維質固定化材をばっ気手段を
備えた槽本体内に充填し該繊維質固定化材の表面に貧栄
養性の微生物を固定化させてなる生物化学反応槽と、多
孔質ガラスを槽本体内に充填し該多孔質ガラスの表面に
貧栄養性の微生物を固定化させてなる生物濾過槽と、殺
菌及び凝集手段と、濾過手段とを流路に沿って順に配置
するとともに、前記濾過手段に逆洗手段を設け、該逆洗
手段の逆洗水を前記生物化学反応槽に返送するよう構成
してなることを特徴とする超純水製造プロセスにおける
原水の前処理装置。
【請求項２】固定化材が、紐状の支持体に多数のプラ
スチックモノフィラメントを放射状に固定してなるモー
ル状固定化材からなる請求項１記載の超純水製造プロセ
スにおける原水の前処理装置。
【請求項３】プラスチックモノフィラメントが、塩化
ビニリデンからなる請求項１または２記載の超純水製造
プロセスにおける原水の前処理装置。
【請求項４】殺菌及び凝集手段が、生物濾過槽の下流
に順に配置された、殺菌剤ポンプにより殺菌剤を被処理
水へ送入する殺菌剤送入手段と、凝集剤ポンプにより凝
集剤を被処理水へ送入する凝集剤送入手段とからなる請
求項１ないし３のいずれか１記載の超純水製造プロセス
における原水の前処理装置。
【請求項５】濾過手段の出口にＦＩ（ファウリングイ
ンデックス）測定手段が配置され、このＦＩ測定手段の
出力信号により被処理水の送水量及び／または凝集剤送
入手段の凝集剤送入量が制御される請求項４記載の超純
水製造プロセスにおける原水の前処理装置。