JPH11226569A - 水中の有機物除去装置及び超純水製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 界面活性剤及びその他の有機物を含む被処理
水（例えば超純水製造装置の超純水製造系で製造した超
純水を使用場所で使用することにより発生した排水等）
に含まれる界面活性剤及びその他の有機物を効率的に除
去することが可能な有機物除去装置、並びに、この有機
物除去装置を用いた超純水製造装置を提供する。 【解決手段】 塩形のイオン交換樹脂を用いたイオン交
換装置であって、界面活性剤及びその他の有機物を含む
被処理水を通水することにより、被処理水中に含まれる
界面活性剤を塩形のイオン交換樹脂で吸着除去するイオ
ン交換装置３２と、イオン交換装置３４の処理水中に残
留する有機物を酸化分解する有機物酸化装置３６とを具
備する有機物除去装置とする。また、超純水製造装置に
おいて、排水回収系の純水用排水回収系、雑用水用排水
回収系及び廃水処理系の１以上に、前記有機物除去装置
を設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理水中に含ま
れる界面活性剤及びその他の有機物を効率的に除去する
ための有機物除去装置に関する。本発明の有機物除去装
置は、例えば、半導体デバイスや液晶ディスプレイの製
造工程で洗浄水として用いられる超純水の製造装置にお
いて、界面活性剤及びその他の有機物を含む被処理水を
処理する経路（例えば排水回収系）に好適に使用され
る。なお、本明細書においては、一般には必ずしも明確
に定義分けされていない純水、超純水等の語で説明され
る高純度な水を総称して「超純水」という。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスや液晶ディスプレイの製
造工程において洗浄水として使用される超純水の製造装
置は、一般に図７に示すように、一次純水系２及び二次
純水系（サブシステム）４からなる超純水製造系と、排
水回収系の一部をなす純水用排水回収系６とを備えてい
る。一次純水系２は、例えば逆浸透膜装置、真空脱気装
置、イオン交換装置などを備えた経路であり、市水、工
業用水等の原水中に含まれる懸濁物質及び有機物の一部
が前処理系（図示せず）で除去された後、その処理水８
が一次純水系２に供給される。二次純水系４は、例えば
紫外線酸化装置、カートリッジポリッシャ、限外濾過膜
装置などを備えた経路であり、一次純水系２の処理水３
（一次純水）が純水貯槽１０を経由して二次純水系４に
供給される。二次純水系４で得られた超純水１２の一部
は使用場所１４に送られて使用され、残部は純水貯槽１
０に循環される。純水用排水回収系６は、例えば活性炭
濾過装置、イオン交換装置、紫外線酸化装置などを備え
た経路であり、使用場所１４で超純水を使用することに
より生じた排水１６の処理を行う。純水用排水回収系６
の処理水１８は、一次純水系２に戻されて再利用され
る。

【０００３】また、図示していないが、一般的な超純水
製造装置では、使用場所１４から排出された超純水の排
水１６を処理する排水回収系として、適当な処理を施し
てから一次純水系に戻す前記純水用排水回収系６の外
に、排水の清浄度に応じて、何ら処理を施すことなく直
接一次純水系に戻す経路、適当な処理を施してから雑用
水として使用する経路（雑用水用排水回収系）、及び、
適当な処理を施してから放流する経路（廃水処理系）を
備えている。この場合、前記純水用排水回収系、雑用水
用排水回収系、廃水処理系では、通常、使用場所からの
排水中に含まれる有機物を適当な有機物除去手段によっ
て除去している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】半導体デバイスや液晶
ディスプレイの製造工程等で使用される超純水の製造装
置は、前述したように、使用場所から排出された超純水
の排水を処理して、超純水製造用原水や雑用水として再
利用するための排水回収系を備えることが一般的になっ
ている。排水回収系を備えることで、市水、工業用水と
いった超純水製造用原水の不足の解消や、廃水の放流規
制に対応できるようになるので、水資源の有効利用や環
境保全を図ることができるといった利点が得られる。し
かし、その一方で、排水回収系を構成する装置の健全な
運転管理が重要となっている。

【０００５】ところで、近年の半導体デバイス製造工程
や液晶ディスプレイ製造工程では、薬品を用いた洗浄工
程において、洗浄効果を向上させるために界面活性剤を
使用しており、その使用量も増大してきている。そのた
め、使用場所から排出される超純水の排水中に含まれる
界面活性剤の濃度は高くなってきている。また、使用場
所から排出される超純水の排水中には、有機物として界
面活性剤の他にイソプロピルアルコール等が含まれてい
るのが通常である。

【０００６】上述したような界面活性剤及びその他の有
機物を含む排水を超純水製造装置の排水処理系で処理す
る場合、界面活性剤及びその他の有機物、特に界面活性
剤をほぼ完全に除去する必要がある。すなわち、純水用
排水回収系の処理水中に界面活性剤が残留していると、
その処理水を超純水製造系に設置された脱塩処理用のイ
オン交換装置や逆浸透膜装置に通水した場合、界面活性
剤がこれらの装置を汚染し、その性能を著しく低下させ
る。例えば、イオン交換装置では、界面活性剤がイオン
交換樹脂の表面に不可逆的に吸着し、再生剤である酸や
アルカリでは溶離しなくなり、その結果反応速度が低下
して処理水の純度が低下してしまう。逆浸透膜装置で
は、界面活性剤が膜表面に不可逆的に吸着して蓄積し、
透過水量が低下してしまう。また、雑用水用排水回収系
や廃水処理系の処理水中に界面活性剤が残留している
と、環境汚染等の点で問題となる。

【０００７】そのため、従来の超純水製造装置の各排水
回収系では、入口に活性炭濾過装置を設置し、被処理水
中の界面活性剤を活性炭に吸着させて除去した後、さら
に有機物酸化装置によって残留する界面活性剤を酸化分
解することにより、排水回収系の処理水中に界面活性剤
が残留することを防止しようとしている。

【０００８】しかし、実際には、排水回収系の処理水中
に界面活性剤が残留することによると思われる問題が発
生していた。例えば、超純水製造系のイオン交換装置や
逆浸透膜装置では、純水用排水回収系の処理水中に含ま
れる界面活性剤との接触が原因と思われる性能低下がし
ばしば生じていた。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、界面活性剤及びその他の有機物を含む被処理水、例
えば前述した使用場所で超純水を使用することにより生
じた超純水の排水などに含まれる界面活性剤及びその他
の有機物を効率的に除去することが可能な有機物除去装
置、並びに、この有機物除去装置を用いた超純水製造装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために、まず、活性炭濾過装置及び有機物酸
化装置を用いた従来の界面活性剤除去方法について検討
を行った。その結果、(1)活性炭濾過装置では界面活性
剤を十分に吸着除去することができず、界面活性剤が活
性炭濾過装置から容易に漏出すること、(2)界面活性剤
は一般に分子量が大きい有機物であるため、後段の有機
物酸化装置で界面活性剤が有機酸及び／又は炭酸にまで
分解されることは希であり、有機物酸化装置の処理水中
には界面活性剤の分解生成物である分子量がかなり大き
い有機物が残留し、この界面活性剤の分解生成物が後段
のイオン交換装置や逆浸透膜装置等を汚染して性能低下
を生じさせること、(3)上記のように有機物酸化装置で
活性炭濾過装置から漏出した界面活性剤の酸化分解が行
われるので、有機物酸化装置における酸化エネルギーの
多くが界面活性剤の酸化分解のために消費され、その結
果有機物酸化装置における界面活性剤以外の有機物の除
去効率が低下し、有機物酸化装置で界面活性剤以外の有
機物を十分に除去できなくなることを知見した。

【００１１】そして、本発明者らは、上記(1)〜(3)の問
題を解決するためにさらに検討を行った結果、界面活性
剤及びその他の有機物を含む被処理水を処理する経路に
おいて、塩形のイオン交換樹脂によって界面活性剤を吸
着除去するイオン交換装置を有機物酸化装置の前段に設
置し、このイオン交換装置によって被処理水中に含まれ
る界面活性剤を予め除去した後、該イオン交換装置の流
出水を有機物酸化装置に導入するようにした場合、上記
イオン交換装置によって被処理水中から界面活性剤をほ
ぼ完全に除去することができるとともに、有機物酸化装
置に界面活性剤がほとんど流入しなくなり、界面活性剤
の酸化分解のために酸化エネルギーが消費されなくなる
ので、有機物酸化装置における有機物の除去効率が向上
し、有機物酸化装置で界面活性剤以外の有機物を十分に
除去できることを知見し、本発明をなすに至った。

【００１２】したがって、本発明は、塩形のイオン交換
樹脂を用いたイオン交換装置であって、界面活性剤及び
その他の有機物を含む被処理水を通水することにより、
該被処理水中に含まれる界面活性剤を前記イオン交換樹
脂で吸着除去するイオン交換装置と、前記イオン交換装
置の処理水中に残留する有機物を酸化分解する有機物酸
化装置とを具備することを特徴とする水中の有機物除去
装置を提供する。

【００１３】以下、本発明につきさらに詳しく説明す
る。本発明の有機物除去装置では、前述したように、塩
形のイオン交換樹脂を用いたイオン交換装置を前段に設
置する。この場合、上記イオン交換樹脂の塩形として
は、陰イオン交換樹脂では例えばＣｌ形、ＨＣＯ₃形等
が挙げられ、陽イオン交換樹脂では例えばＮａ形、Ｋ形
等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、塩形のイオン交換樹脂としては、ゲル型樹脂を用
いてもよいが、ＭＲ型樹脂（巨大網目構造樹脂）又はマ
クロポーラス型樹脂を用いることが、界面活性剤の吸着
性に優れている点及び吸着した界面活性剤を脱離し易い
点で好ましい。また、同様な理由で、樹脂母体がスチレ
ン系のイオン交換樹脂より、樹脂母体がアクリル系のも
のの方が好ましい。

【００１４】前記イオン交換樹脂の内、陰イオン交換樹
脂としては、強塩基性陰イオン交換樹脂でも弱塩基性陰
イオン交換樹脂でも使用することができるが、界面活性
剤の吸着性に優れている点及び吸着した界面活性剤を脱
離しやすい点で、強電解質陰イオン交換樹脂である強塩
基性陰イオン交換樹脂が好ましい。また、その形態は、
粒状、繊維状等の任意のものを選択することができる。
陰イオン交換樹脂として、具体的には、ＭＲ型樹脂であ
るアンバーライト（登録商標、以下同様）ＩＲＡ−９０
０、ＩＲＡ−９１１、ＩＲＡ−９５８（いずれも強塩基
性陰イオン交換樹脂）、ＩＲＡ−９６ＳＢ（弱塩基性陰
イオン交換樹脂）や、マクロポーラス型樹脂であるダイ
ヤイオン（登録商標、以下同様）ＰＡ−３０６、ＰＡ−
３１２（いずれも強塩基性陰イオン交換樹脂）等を使用
することができる。

【００１５】また、前記イオン交換樹脂の内、陽イオン
交換樹脂としては、強酸性陽イオン交換樹脂でも弱酸性
陽イオン交換樹脂でも使用することができるが、上記陰
イオン交換樹脂の場合と同様な理由で強電解質陽イオン
交換樹脂である強酸性陽イオン交換樹脂が好ましい。ま
た、、その形態は、粒状、繊維状等の任意のものを選択
することができる。陽イオン交換樹脂として、具体的に
は、ＭＲ型樹脂であるアンバーライト２００Ｃ、２０１
Ｂ、ゲル型樹脂であるアンバーライトＩＲ−１２０Ｂ、
ＩＲ−１１８（いずれも強酸性陽イオン交換樹脂）、ア
ンバーライトＩＲＣ−５０、ＩＲＣ−７６（いずれも弱
酸性陽イオン交換樹脂）や、マクロポーラス型樹脂であ
るダイヤイオンＰＫ−２０８、ＰＫ−２１６（いずれも
強酸性陽イオン交換樹脂）等を使用することができる。

【００１６】本発明において、被処理水が界面活性剤と
して主にカオチン系界面活性剤を含む場合には、カオチ
ン系界面活性剤を効果的に吸着除去できる点で、前記イ
オン交換装置として塩形の陽イオン交換樹脂を単床で用
いたものを使用することが好ましい。

【００１７】また、本発明において、被処理水が界面活
性剤として主にアニオン系界面活性剤を含む場合には、
アニオン系界面活性剤を効果的に吸着除去できる点で、
前記イオン交換装置として塩形の陰イオン交換樹脂を単
床で用いたものを使用することが好ましい。

【００１８】さらに、本発明において、被処理水が界面
活性剤として主にカオチン系界面活性剤及びアニオン系
界面活性剤を含む場合には、これら両界面活性剤を効果
的に吸着除去できる点で、前記イオン交換装置として塩
形の陽イオン交換樹脂及び塩形の陰イオン交換樹脂を混
床又は複床で用いたものを使用することが好ましい。

【００１９】なお、上記のイオン交換装置内に充填され
ている塩形のイオン交換樹脂が使用している内にその吸
着能力が低下した場合は、例えばＮａＣｌ水溶液やＮａ
ＣｌとＮａＯＨとの混合水溶液を通薬する方法、あるい
は最初にＮａＯＨ水溶液を通薬し、次いでＨＣｌ水溶液
を通薬する方法等によりイオン交換樹脂の再生を行う。

【００２０】また、上記塩形のイオン交換樹脂として
は、新品のイオン交換樹脂に限らず、例えば純水製造装
置のイオン交換樹脂として長期間使用され、廃棄処分に
されるべき廃イオン交換樹脂を用いることもできる。

【００２１】本発明の有機物除去装置では、前記塩形の
イオン交換樹脂を用いたイオン交換装置の後段に、有機
物を酸化分解する有機物酸化装置を設置する。この場
合、好適な有機物酸化装置としては、まず、例えば下記
（ａ）〜（ｃ）のものが挙げられる。これらの装置にお
いては、有機物と、オゾンとアルカリとの反応又はオゾ
ン若しくは過酸化水素と紫外線との反応によって生じる
ヒドロキシラジカルとの反応によって、有機物が酸化分
解されるものである。 （ａ）被処理水にアルカリ性条件下でオゾンを添加する
ことにより被処理水中に含まれる有機物を酸化分解する
有機物酸化装置。 （ｂ）被処理水に過酸化水素を添加するとともに、過酸
化水素を添加した被処理水に紫外線を照射することによ
り被処理水中に含まれる有機物を酸化分解する有機物酸
化装置。 （ｃ）被処理水にオゾンを添加するとともに、オゾンを
添加した被処理水に紫外線を照射することにより被処理
水中に含まれる有機物を酸化分解する有機物酸化装置。

【００２２】有機物酸化装置（ａ）の構成に限定はない
が、下記、の条件の一方、特に両方を備えたもので
あることが好ましい。 気液撹拌混合手段によって被処理水にオゾンを添加す
ること。 被処理水のｐＨが９．７以上のアルカリ性条件下で被
処理水にオゾンを添加すること。

【００２３】すなわち、被処理水にオゾンを添加する場
合、オゾンは水に対する溶解性が低いため、散気板を用
いるバブリングでは水に十分に溶解せず、有機物の酸化
分解反応が効率良く行われにくいが、気液撹拌混合手段
を用いれば被処理水にオゾンを十分に溶解させることが
でき、有機物の酸化分解反応が効率的に行われる。した
がって、有機物酸化装置（ａ）としてはの条件を備え
ることが好ましい。

【００２４】ここで、気液撹拌混合手段とは、気体と液
体とを撹拌しながら混合して、液体中に気体を溶解させ
る手段をいう。このような手段を用いたオゾン溶解方法
としては、例えば、回転翼を備えたポンプの吸引側に被
処理水及びオゾンを導入し、回転翼の回転により被処理
水とオゾンを撹拌混合し、この撹拌混合により被処理水
中にオゾンを溶解せしめ、このオゾンを溶解した被処理
水をポンプの吐出側に連結された配管を通して処理系に
送液するという方法（オゾン溶解ポンプ）や、上記ポン
プに代えてエゼクター等で加圧水流を供給し、この水流
の動きで被処理水とオゾンとを撹拌混合し、被処理水中
にオゾンを溶解させる方法等がある。また、配管の途中
に密閉容器を形成し、この密閉容器の内部に回転翼を備
えた攪拌機構を有したラインミキサー等も用いることが
できる。

【００２５】また、有機物酸化装置（ａ）においては、
ｐＨ９．７以上、特にｐＨ９．７〜１１．０、中でもｐ
Ｈ１０．０〜１０．５の範囲で有機物の分解速度が大き
い。したがって、有機物酸化装置（ａ）としてはの条
件を備えることが好ましい。

【００２６】なお、有機物酸化装置（ａ）では、被処理
水のｐＨ調整を行った後に被処理水へのオゾン溶解を行
ってもよく、被処理水へのオゾン溶解を行った後に被処
理水のｐＨ調整を行ってもよく、被処理水のｐＨ調整と
被処理水へのオゾン溶解とを同時に行ってもよい。被処
理水にアルカリ性条件下でオゾンを添加すると、被処理
水中の有機物の酸化分解反応は直ちに開始するが、被処
理水を加熱することにより、有機物の酸化分解速度を速
めることができる。

【００２７】有機物酸化装置（ｂ）としては、被処理水
に過酸化水素を添加する過酸化水素添加機構と、過酸化
水素を添加した被処理水に紫外線を照射する紫外線照射
機構とを備えたものを使用することができる。この場
合、被処理水への過酸化水素の添加量は、除去すべき有
機物の量に応じて適宜決定すればよい。また、紫外線照
射機構としては、被処理水に少なくとも３６５ｎｍ付近
の波長の紫外線を照射可能な高圧紫外線ランプを備えた
ものを用いることが適当である。

【００２８】有機物酸化装置（ｃ）としては、被処理水
にオゾンを添加するオゾン添加機構と、オゾンを添加し
た被処理水に紫外線を照射する紫外線照射機構とを備え
たものを使用することができる。この場合、被処理水へ
のオゾンの添加量は、除去すべき有機物の量に応じて適
宜決定すればよい。また、紫外線照射機構としては、被
処理水に少なくとも３６５ｎｍ付近の波長の紫外線を照
射可能な高圧紫外線ランプを備えたものを用いることが
適当である。

【００２９】本発明に好適に用いることができる有機物
酸化装置としては、さらに、下記（ｄ）のものが挙げら
れる。 （ｄ）被処理水に酸化剤として過硫酸及び／又は過硫酸
塩を添加するとともに、過硫酸及び／又は過硫酸塩を添
加した被処理水を加熱処理することにより被処理水中に
含まれる有機物を酸化分解する有機物酸化装置。

【００３０】有機物酸化装置（ｄ）としては、被処理水
に過硫酸（Ｈ₂Ｓ₂Ｏ₈）及び／又は過硫酸塩を添加する
酸化剤添加機構と、過硫酸及び／又は過硫酸塩を添加し
た被処理水を加熱処理する加熱処理機構とを備えたもの
を使用することができる。この場合、過硫酸塩として
は、パーオキシ二硫酸ナトリウム（Ｎａ₂Ｓ₂Ｏ₈）、パ
ーオキシ二硫酸カリウム（Ｋ₂Ｓ₂Ｏ₈）、パーオキシ二
硫酸アンモニウム（（ＮＨ₄）₂Ｓ₂Ｏ₈）等を用いること
ができる。また、加熱処理機構における被処理水の加熱
温度は９０℃以上、特に１１０〜１５０℃とし、加熱処
理時間は１〜１５分とすることが適当である。

【００３１】本発明の有機物除去装置において、有機物
酸化装置（ａ）〜（ｄ）を採用する場合、有機物酸化装
置（ａ）〜（ｄ）の下流側に、有機物酸化装置の処理水
中に残留するオゾン、過酸化水素、あるいは過硫酸塩等
の酸化剤を分解する分解手段を設けることができる。こ
れにより、有機物酸化装置の処理水中に残存する酸化剤
が後段のイオン交換装置や膜分離装置等に悪影響を及ぼ
すことを防止できる。この分解手段としては、例えば、
被処理水を活性炭や白金系触媒、パラジウム系触媒を充
填した充填塔に通水して酸化剤を還元分解する手段、被
処理水に還元剤を注入して酸化剤を還元分解する手段等
が挙げられる。なお、上記分解手段は、有機物酸化装置
の直後に設置することが、オゾンあるいは過酸化水素が
後段の装置に悪影響を及ぼすことを防止する点で好まし
い。

【００３２】本発明の超純水製造装置は、原水を処理し
て超純水を製造する超純水製造系と、超純水製造系で製
造した超純水を使用場所で使用することにより発生した
排水を処理する排水回収系とを備えた超純水製造装置に
おいて、排水回収系の内の、適当な処理を施してから一
次純水系に戻す経路（純水用排水回収系）、適当な処理
を施してから雑用水として使用する経路（雑用水用排水
回収系）、及び、適当な処理を施してから放流する経路
（廃水処理系）の１以上に、前述したイオン交換装置及
び有機物酸化装置を備えた本発明の有機物除去装置を設
置したものである。この場合、本発明の有機物除去装置
を純水用排水回収系に設置すると、超純水製造系に設置
されたイオン交換装置や逆浸透膜装置の界面活性剤によ
る性能低下を防止できる。また、本発明の有機物除去装
置を雑用水用排水回収系や廃水処理系に設置すると、界
面活性剤による環境汚染を防止できる。

【００３３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る有機物除去
装置を排水回収系に組み込んだ超純水製造装置の一実施
形態例を示すフロー図である。図１の装置の超純水製造
系は、活性炭濾過装置（ＣＦ）、２床３塔式純水製造装
置（２Ｂ３Ｔ）、混床式純水製造装置（ＭＢＰ）、真空
脱気塔（ＶＤ）及び逆浸透膜装置（ＲＯ）を備えた一次
純水系と、タンク（ＴＫ）、紫外線殺菌装置（Ｕ
Ｖ_st）、混床式カートリッジポリッシャ（ＣＰ）及び限
外濾過膜装置（ＵＦ）を備えた二次純水系とから構成さ
れている。

【００３４】また、図１の装置では、使用場所で超純水
を使用することにより生じた排水を処理する排水回収系
として、排水の清浄度に応じて、何ら処理を施すことな
く直接一次純水系に戻す経路、適当な処理を施してか
ら一次純水系に戻す経路（純水用排水回収系）、適当
な処理を施してから雑用水としてユーティリティ設備に
供給する経路（雑用水用排水回収系）、及び、適当な
処理を施してから放流する経路（廃水処理系）を備え
ている。なお、使用場所から排出された超純水の排水の
前記経路〜への分別は、分別機構(1)〜(3)によって
行われる。

【００３５】図１の装置では、純水用排水回収系に、
上流側から下流側にかけて、塩形のイオン交換樹脂を用
いたイオン交換装置３２と、有機物酸化装置３４とを順
次設置してある。イオン交換装置３２は、被処理水中に
含まれる界面活性剤を塩形のイオン交換樹脂で吸着除去
するものである。有機物酸化装置３４は、前述した有機
物酸化装置（ａ）〜（ｄ）の内のいずれか１つを採用し
たもので、イオン交換装置３２の処理水中に残留する有
機物を酸化分解するものである。

【００３６】本例の超純水製造装置において、有機物酸
化装置３４として前記（ａ）のものを使用する場合、該
有機物酸化装置（ａ）としては、例えば図２に示す構造
のものを用いることができる。図２において５０は被処
理水が流れるラインであり、このライン５０にはアルカ
リ注入装置５２及びオゾン供給装置５４が連結されてい
る。アルカリ注入装置５２の注入管５６とライン５０と
の連結部５８のやや後方にはｐＨ測定部（図示せず）が
設置されており、このｐＨ測定部によって被処理水のｐ
Ｈを測定し、その測定結果を電気信号としてアルカリ注
入装置５２に出力し、それに基づき被処理水へのアルカ
リ注入量を自動的に制御するようになっている。

【００３７】オゾン供給装置５４としては、オゾン発生
機構を備えたオゾン発生装置や、オゾン発生装置で製造
されたオゾン含有ガスを充填したオゾンタンクが使用さ
れる。オゾン供給装置５４の供給管６０には気液撹拌混
合装置６２（例えばラインミキサーやオゾン溶解ポン
プ）が連結されているとともに、この気液撹拌混合装置
６２はライン５０に連結されている。また、気液撹拌混
合装置６２の出口側におけるライン５０の所定長さ部分
が、有機物の酸化分解反応が行われる反応管部６６とし
て構成されている。

【００３８】本例の有機物酸化装置（ａ）では、まず、
ライン５０を流れる被処理水にアルカリ注入装置５２よ
りアルカリが注入されて被処理水のｐＨが９．７以上、
好ましくは９．７〜１１．０に調整される。次いで、被
処理水にオゾン供給装置５４よりオゾンが供給され、気
液撹拌混合装置６２によってオゾンと被処理水とが撹拌
混合され、オゾンの大部分が被処理水中に溶解する。こ
こで、被処理水中へのオゾン添加量は３〜４０ｐｐｍ、
好ましくは７〜３０ｐｐｍに調整される。被処理水中で
は、反応管部６６において速やかに有機物の酸化分解反
応が進行する。

【００３９】本例の超純水製造装置において、有機物酸
化装置３４として前記（ｂ）のものを使用する場合、該
有機物酸化装置（ｂ）としては、例えば図３に示す構造
のものを用いることができる。図３において７２は紫外
線照射槽、７４は紫外線照射槽７２内に挿入された少な
くとも３６５ｎｍ付近の波長の紫外線を照射可能な高圧
紫外線ランプ、７６は紫外線照射槽７２に連結された被
処理水流入管、７８は被処理水流入管７６を流れる被処
理水に過酸化水素を添加する過酸化水素添加機構、８０
は紫外線照射槽７２に連結された処理水流出管を示す。
本例の有機物酸化装置（ｂ）では、過酸化水素添加機構
７８によって被処理水に過酸化水素を添加し、さらに過
酸化水素を添加した被処理水に紫外線照射槽７２と高圧
紫外線ランプ７４とからなる紫外線照射機構によって紫
外線を照射することにより、被処理水中に含まれる有機
物を分解する。

【００４０】本例の超純水製造装置において、有機物酸
化装置３４として前記（ｃ）のものを使用する場合、該
有機物酸化装置（ｃ）としては、例えば図４に示す構造
のものを用いることができる。ただし、図４において図
３の装置と同一構成の部分には、同一参照符号を付して
その説明を省略する。図４の装置では、被処理水流入管
７６に気液撹拌混合装置８６（例えばラインミキサーや
オゾン溶解ポンプ）が介装されているとともに、この気
液撹拌混合装置８６にオゾン供給管８８が連結され、こ
れら気液撹拌混合装置８６及びオゾン供給管８８によっ
て被処理水流入管７６を流れる被処理水にオゾンを添加
するオゾン添加機構９０が構成されている。本例の有機
物酸化装置（ｃ）では、オゾン添加機構９０によって被
処理水にオゾンを添加し、さらにオゾンを添加した被処
理水に紫外線照射槽７２と高圧紫外線ランプ７４とから
なる紫外線照射機構によって紫外線を照射することによ
り、被処理水中に含まれる有機物を分解する。

【００４１】本例の超純水製造装置において、有機物酸
化装置３４として前記（ｄ）のものを使用する場合、該
有機物酸化装置（ｄ）としては、例えば図５に示す構造
のものを用いることができる。図５において９２は加温
熱交換器、９３は加熱分解反応器、９４は冷却熱交換
器、９５は活性炭塔、９６は酸化剤添加機構、９７は中
和剤添加機構を示す。本例の有機物酸化装置（ｄ）で
は、被処理水を加温熱交換器９２で加熱した後、酸化剤
としてＮａ２Ｓ２Ｏ８を添加し、加熱分解反応器９３で
有機物の加熱分解を行う。加熱分解反応器９３の処理水
は、冷却熱交換器９４で冷却した後、中和用のＮａＯＨ
を添加し、活性炭塔９５で残留Ｎａ２Ｓ２Ｏ８の除去を
行う。

【００４２】

【実施例】（実施例１，２及び比較例１〜３）図６
（Ａ）及び（Ｂ）に示すフローの実験装置を作製した。
図６（Ａ）の装置は、上流側から下流側にかけて、塩形
のイオン交換樹脂を用いたイオン交換装置３２、有機物
酸化装置３４及び陰イオン交換樹脂を用いた陰イオン交
換装置３６を順次設置したものである。図６（Ｂ）の装
置は、図６（Ａ）の装置において、イオン交換装置３２
を省略したものである。

【００４３】図６（Ａ）の装置のイオン交換装置３２で
は、Ｃｌ形のＭＲ型アクリル系強塩基性陰イオン交換樹
脂であるアンバーライトＩＲＡ−９５８を単床で用い
た。図６（Ａ）、（Ｂ）の装置の有機物酸化装置３４と
しては、図３に示した有機物酸化装置（ｂ）又は図４に
示した有機物酸化装置（ｃ）を用いた。ただし、有機物
酸化装置（ｂ）、（ｃ）において、紫外線照射機構には
低圧紫外線ランプを用いた。

【００４４】また、有機物酸化装置（ｂ）では、過酸化
水素添加機構７８からの被処理水への過酸化水素の添加
量を４０ｍｇ／ｌとし、紫外線照射槽７２での紫外線照
射量を被処理水１ｍ³当たり３ＫＷｈとした。図４に示
した有機物酸化装置では、被処理水へのオゾンの添加量
を２０ｍｇ／ｌとし、紫外線照射槽７２での紫外線照射
量を被処理水１ｍ³当たり０．６ＫＷｈとした。陰イオ
ン交換装置３６では、ＯＨ形の強塩基性陰イオン交換樹
脂であるアンバーライトＩＲＡ−４０２ＢＬを単床で用
いた。

【００４５】アニオン系界面活性剤及びその他の有機物
を含む原水を図６（Ａ）及び（Ｂ）の実験装置にそれぞ
れ通水して処理を行った。原水中のＴＯＣ濃度を表１に
示す。表１における界面活性剤によるＴＯＣ濃度とは、
全ＴＯＣ濃度中における界面活性剤に起因するＴＯＣ濃
度を示す。また、イオン交換装置３２、有機物酸化装置
３４及び陰イオン交換装置３６の流出水中のＴＯＣ濃度
を表１に示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】表１より、本発明による図６（Ａ）の装置
では、塩形のイオン交換樹脂を用いたイオン交換装置３
２によって原水中の界面活性剤が良好に除去されるこ
と、また有機物酸化装置３４に界面活性剤が流入しない
ため、有機物酸化装置３４における有機物の除去効率が
向上し、有機物酸化装置３４の流出水中に残留する有機
物が有機酸及び／又は炭酸にまで分解され、したがって
陰イオン交換樹脂を汚染するような有機物が陰イオン交
換装置３６に流入しないとともに、上記有機酸及び／又
は炭酸が陰イオン交換装置３６の陰イオン交換樹脂によ
って吸着除去されることが分かる。

【００４８】これに対し、塩形のイオン交換樹脂を用い
たイオン交換装置３２を省略した図６（Ｂ）の装置は、
有機物酸化装置３４に界面活性剤が流入し、しかもこの
界面活性剤が有機酸及び／又は炭酸にまで分解されない
ため、界面活性剤の分解生成物である分子量がかなり大
きい有機物が有機物酸化装置３４の流出水中に残留し、
この分解生成物が陰イオン交換装置３６に流入してイオ
ン交換樹脂を汚染する上、有機物酸化装置３４に界面活
性剤が流入するために有機物酸化装置３４における有機
物の除去効率が低下し、界面活性剤以外の有機物が有機
物酸化装置３４で十分に有機酸及び／又は炭酸にまで分
解されず、この分解不十分な有機物が陰イオン交換装置
３６から漏出するものであった。

【００４９】（実施例３，４及び比較例４，５）上記実
施例１，２及び比較例１〜３と同様な実験を、アニオン
界面活性剤及びカチオン界面活性剤が重量比で１：１の
割合で含まれる原水を用いて行った。イオン交換装置３
２としては、Ｃｌ形のゲル型強塩基性陰イオン交換樹脂
アンバーライトＩＲＡ−４０２ＢＬと、Ｎａ形のゲル型
強酸性陽イオン交換樹脂アンバーライトＩＲ−１２４と
を容量比でＩＲＡ−４０２ＢＬ：ＩＲ−１２４＝３：１
の割合で混合して充填したものを用いた。原水中のＴＯ
Ｃ濃度、イオン交換装置３２、有機物酸化装置３４及び
陰イオン交換装置３６の流出水中のＴＯＣ濃度を表２に
示す。

【００５０】なお、実施例３，４及び比較例４，５にお
ける過酸化水素添加量、オゾン添加量、紫外線照射量は
上記実施例１，２あるいは比較例１〜３と同じであり、
また、陰イオン交換装置３６に使用した陰イオン交換樹
脂も実施例１，２の場合と同じである。

【００５１】

【表２】

【００５２】表２より、本発明による図６（Ａ）の装置
では、塩形の強塩基性陰イオン交換樹脂と塩形の強酸性
陽イオン交換樹脂との混合樹脂を用いたイオン交換装置
３２によって原水中のカチオン系及びアニオン系界面活
性剤が良好に除去されることが分かる。

【００５３】これに対し、イオン交換装置３２を省略し
た比較例４，５の場合は、前記比較例１〜３と同様に、
有機物酸化装置３４に界面活性剤が流入するために該有
機物酸化装置３４における有機物の分解が不十分とな
り、そのため、後段の陰イオン交換装置３６の流出水中
のＴＯＣ濃度も実施例３，４に比べて高くなっている。

【００５４】

【発明の効果】本発明の有機物除去装置によれば、被処
理水中に含まれる界面活性剤及びその他の有機物を効率
的に除去することができ、処理水中に界面活性剤及びそ
の他の有機物が残留することを防止することができる。
また、本発明の超純水製造装置によれば、界面活性剤及
びその他の有機物を含む被処理水を処理する経路におけ
る界面活性剤及びその他の有機物の除去の効率化を図
り、該経路の処理水中に界面活性剤及びその他の有機物
が残留することを防止できるため、超純水製造系に設置
されたイオン交換装置や逆浸透膜装置の界面活性剤によ
る性能低下や、界面活性剤による環境汚染を防止するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る有機物除去装置を排水回収系に組
み込んだ超純水製造装置の一実施形態例を示すフロー図
である。

【図２】本発明に係る有機物除去装置に用いる有機物酸
化装置の一例を示す概略図である。

【図３】本発明に係る有機物除去装置に用いる有機物酸
化装置の一例を示す概略図である。

【図４】本発明に係る有機物除去装置に用いる有機物酸
化装置の一例を示す概略図である。

【図５】本発明に係る有機物除去装置造装置に用いる有
機物酸化装置の一例を示す概略図である。

【図６】実施例で用いた実験装置を示すフロー図であ
る。

【図７】超純水製造装置の一例を示すフロー図である。

【符号の説明】

３２ イオン交換装置 ３４ 有機物酸化装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 1/28 Ｃ０２Ｆ 1/28 Ｄ 1/32 1/32 1/72 1/72 Ｚ １０１ １０１ 1/78 1/78 9/00 ５０２ 9/00 ５０２Ｒ ５０２Ｊ ５０２Ｎ ５０２Ｅ ５０３ ５０３Ｃ ５０３Ｂ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塩形のイオン交換樹脂を用いたイオン交
   換装置であって、界面活性剤及びその他の有機物を含む
   被処理水を通水することにより、該被処理水中に含まれ
   る界面活性剤を前記イオン交換樹脂で吸着除去するイオ
   ン交換装置と、前記イオン交換装置の処理水中に残留す
   る有機物を酸化分解する有機物酸化装置とを具備するこ
   とを特徴とする水中の有機物除去装置。
2. 【請求項２】 塩形のイオン交換樹脂が塩形の強電解質
   イオン交換樹脂である請求項１に記載の水中の有機物除
   去装置。
3. 【請求項３】 有機物酸化装置が、（ａ）被処理水にア
   ルカリ性条件下でオゾンを添加することにより被処理水
   中に含まれる有機物を酸化分解する有機物酸化装置、
   （ｂ）被処理水に過酸化水素を添加するとともに、過酸
   化水素を添加した被処理水に紫外線を照射することによ
   り被処理水中に含まれる有機物を酸化分解する有機物酸
   化装置、（ｃ）被処理水にオゾンを添加するとともに、
   オゾンを添加した被処理水に紫外線を照射することによ
   り被処理水中に含まれる有機物を酸化分解する有機物酸
   化装置、並びに、（ｄ）被処理水に酸化剤として過硫酸
   及び／又は過硫酸塩を添加するとともに、過硫酸及び／
   又は過硫酸塩を添加した被処理水を加熱処理することに
   より被処理水中に含まれる有機物を酸化分解する有機物
   酸化装置から選ばれる１つである請求項１又は２に記載
   の水中の有機物除去装置。
4. 【請求項４】 前記被処理水が界面活性剤として主にカ
   オチン系界面活性剤を含むものであり、かつ、前記イオ
   ン交換装置が塩形の陽イオン交換樹脂を単床で用いたも
   のである請求項１〜３のいずれか１項に記載の水中の有
   機物除去装置。
5. 【請求項５】 前記被処理水が界面活性剤として主にア
   ニオン系界面活性剤を含むものであり、かつ、前記イオ
   ン交換装置が塩形の陰イオン交換樹脂を単床で用いたも
   のである請求項１〜３のいずれか１項に記載の水中の有
   機物除去装置。
6. 【請求項６】 前記被処理水が界面活性剤として主にカ
   オチン系界面活性剤及びアニオン系界面活性剤を含むも
   のであり、かつ、前記イオン交換装置が塩形の陽イオン
   交換樹脂及び塩形の陰イオン交換樹脂を混床又は複床で
   用いたものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の
   水中の有機物除去装置。
7. 【請求項７】 原水を処理して超純水を製造する超純水
   製造系と、前記超純水製造系で製造した超純水を使用場
   所で使用することにより発生した排水を処理する排水回
   収系とを備えた超純水製造装置において、前記排水回収
   系の純水用排水回収系、雑用水用排水回収系及び廃水処
   理系の１以上に、請求項１〜６のいずれか１項に記載の
   水中の有機物除去装置を設置したことを特徴とする超純
   水製造装置。