TWI568686B

TWI568686B - 超純水製造方法

Info

Publication number: TWI568686B
Application number: TW100109382A
Authority: TW
Inventors: 新井伸說; 藤島繁樹; 育野望
Original assignee: 栗田工業股份有限公司
Priority date: 2010-10-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2017-02-01
Also published as: US20130292330A1; KR20130127456A; KR101840896B1; JP5914964B2; JP2012086124A; CN103168006B; WO2012053233A1; US9085475B2; CN103168006A; TW201217278A

Description

超純水製造方法

本發明是有關於一種將對包含有機物的原水進行生物處理而獲得的處理水在一次純水裝置及二次純水裝置中進行處理的超純水製造方法，尤其關於一種可高度去除原水中的尿素的超純水製造方法。

先前，由自來水、地下水、工業用水等原水來製造超純水的超純水製造裝置基本上是由前處理裝置、一次純水製造裝置及二次純水製造裝置所構成。其中，前處理裝置是由凝集、浮起、過濾裝置所構成。一次純水製造裝置例如是由2台逆滲透膜分離裝置及混合床式離子交換裝置、或者離子交換純水裝置及逆滲透膜分離裝置所構成。另外，二次純水製造裝置例如是由低壓紫外線氧化裝置、混合床式離子交換裝置及超濾膜分離裝置所構成。

此種超純水製造裝置中，對其純度提高的要求提高，且伴隨此而謀求總有機碳(Total Organic Carbon，TOC)成分的去除。超純水中的TOC成分中，尿素的去除特別困難，越減少TOC成分，尿素的去除對TOC成分的含有率造成的影響越大。因此，專利文獻1~專利文獻3中記載有藉由自供給至超純水製造裝置中的水中去除尿素而充分減少超純水中的TOC。

專利文獻1中揭示有，於前處理裝置中安裝生物處理裝置，利用該生物處理裝置來分解尿素。另外，專利文獻 2中揭示有，於前處理裝置中安裝生物處理裝置，通入被處理水(工業用水)與半導體清洗回收水的混合水。該半導體清洗回收水中所含有的有機物成為生物處理反應的碳源，提高尿素的分解速度。此外，存在該半導體清洗回收水中含有大量銨離子(NH₄+)的情況，該銨離子與尿素同樣地成為氮源而阻礙尿素的分解。進而，專利文獻3中記載有，為了解決專利文獻2的上述問題，而將被處理水(工業用水)與半導體清洗回收水分別進行生物處理後加以混合，通入一次純水製造裝置及二次純水製造裝置中。

先前技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平6-63592號公報

專利文獻2：日本專利特開平6-233997號公報

專利文獻3：日本專利特開平7-313994號公報

然而，若如專利文獻2所記載的水處理方法所述，於被處理水中添加碳源，則雖然生物處理裝置的尿素分解去除效率提高，但存在生物處理裝置內的菌體的增殖量增加，來自該生物處理裝置中的菌體的流出量增加的問題。一般認為其原因在於，專利文獻2的水處理方法為如下機構：當並非硝化細菌，而是生化需氧量(biochemical oxygen demand，BOD)利用細菌(異養細菌)將有機物分解、利用時，藉由將作為氮源的尿素及尿素衍生物分解，作為氨來攝取，而去除尿素及尿素衍生物。

因此，本發明者等人提出有可藉由向原水中添加氮源後，實施生物處理而將尿素以短時間去除至更低濃度的水處理方法以及超純水(日本專利特願2010-105151號等)。

但是已知，該方法中，由於藉由硝化細菌群的參與而獲得尿素分解效率的提高，故而於原水的有機物濃度高的情況，當易分解性有機物濃度特別高時，BOD利用細菌(異養細菌)的增殖、活性提高，因此硝化細菌群的增殖、活性下降，尿素分解效率下降，難以獲得尿素充分減少的超純水。具體而言，藉由BOD利用細菌的增殖、活性提高，導致作為營養源而添加的氮源被用於BOD利用細菌的情況，並且導致其他原水中所含的磷或微量金屬(礦物成分等)等營養源亦被用於BOD利用細菌的情況等，由此硝化細菌群的增殖、活性下降。

本發明是鑒於上述課題而成，目的在於提供一種可將原水中的TOC、尤其是尿素高度分解、去除，可製造更高純度的超純水的超純水製造方法。

為了解決上述問題，本發明提供一種超純水製造方法，用純水製造裝置對包含有機物的原水進行生物處理而獲得的處理水進行處理，該超純水製造方法的特徵在於：上述生物處理包括第一生物處理機構、及第二生物處理機構，並且向上述第一生物處理機構的處理水中添加上述第二生物處理機構的營養源(發明1)。

依據上述發明(發明1)，首先於第一生物處理機構中，藉由去除原水中的有機物、尤其是易分解性有機物，可削減供給至後續的第二生物處理機構的易分解性有機物量，抑制BOD利用細菌的增殖、活性的提高。如此不僅抑制BOD利用細菌的增殖、活性的提高，並且可藉由向第一生物處理機構的處理水中添加第二生物處理機構的氨性氮源等營養源，而實施以硝化細菌群為主體的生物處理，可成為高尿素去除效率。另外，由於可抑制第二生物處理機構中的BOD利用細菌所引起的營養源的消耗，故而亦發揮可以更少的營養源進行處理的效果。

上述發明(發明1)中，較佳為上述第一生物處理為具有承載生物載體的固定床的生物處理機構(發明2)。另外，上述發明(發明1)中，較佳為上述第二生物處理為具有承載生物載體的固定床的生物處理機構(發明3)。

依據該發明(發明2、發明3)，由於生物處理機構包括承載生物載體的固定床，故而與流動床的情況相比更可抑制來自生物處理機構的菌體的流出，處理的效果高，且可長時間維持該效果。

上述發明(發明1~發明3)中，較佳為上述第二生物處理機構的營養源為氮源(發明4)。

依據該發明(發明4)，氯化銨等銨鹽適合於硝化細菌群的活性化，另外，該銨鹽的添加、控制亦容易，適合於將尿素的濃度維持為較低。

依據本發明的超純水製造方法，當將對包含有機物的原水進行生物處理而獲得的處理水在純水製造裝置中進行處理來製造超純水時，上述生物處理包括第一生物處理機構、及第二生物處理機構，並且向上述第一生物處理機構的處理水中添加上述第二生物處理機構的營養源，因此可以高尿素去除效率來製造超純水。另外，由於可抑制第二生物處理機構中的BOD利用細菌所引起的營養源的消耗，故而亦發揮可以更少的營養源進行處理的效果。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

以下，參照隨附圖式，對本發明的實施形態進行說明。圖1是表示實施本發明的超純水製造方法的一實施形態的水處理方法的生物處理裝置的概略圖。

圖1中，1為由未圖示的原水儲存槽所供給的原水W的前處理系統，該前處理系統1中所處理的原水W於熱交換器2中經調整為預定溫度後，供給至第一生物處理機構3，進而連接於第二生物處理機構4。而且，該第二生物處理機構4連接於菌體分離裝置5，於該些各種裝置中進行處理後，作為處理水W1而供給至一次純水裝置。

而且，於第一生物處理機構3的前段設置有添加易分解性有機物、氧化劑及殺菌劑的第一供給機構6，並且於第二生物處理機構4的前段設置有添加作為營養源的氮源、及氧化劑(殺菌劑)的第二供給機構7。進而，於第二生物處理機構4的後段設置有供給還原劑及殺黏菌劑 (slime control agent)的第三供給機構8。此外，9為輸送原水W等的配管。

於如上所述的構成的生物處理裝置中，成為處理對象的原水W可使用地下水、河水、自來水、其他的工業用水、來自半導體製造步驟的回收水等。原水(處理對象水)W中的尿素濃度較佳為5μg/L~200μg/L，特佳為5μg/L~100μg/L左右。

另外，前處理系統1較佳為超純水製造步驟中的一般前處理系統或者與其相同的處理。具體而言，可使用包括凝集、加壓浮起、過濾等的處理系統。

第一生物處理機構3是進行藉由生物學作用來使污水等廢水中的污濁物質分解、穩定化的處理的單元，分為好氧處理及厭氧處理。通常，有機物藉由生物處理而於有氧呼吸、硝酸呼吸、醱酵過程等中分解、氣化，或進入微生物的體內，作為污泥而被去除。另外，亦可進行氮(硝化脫氮法)或磷(生物學的磷去除法)的去除處理。通常將進行此種生物處理的機構稱為生物反應槽。此種第一生物處理機構3並無特別限制，較佳為具有承載生物載體的固定床的單元。特佳為菌體的流出少的下向流方式的固定床。

於將第一生物處理機構3設為固定床的情況，較佳為視需要清洗固定床。藉此，防止產生由生物(菌體)的增殖引起的固定床的閉塞、泥球化、尿素的分解去除效率下降等。對該清洗方法並無特別限制，例如較佳為進行逆洗，即，向與原水的通水方向相反的方向通入清洗水而使載體流動化，來進行堆積物向系統外的排出、泥球的粉碎、生物的一部分的剝離等。

另外，對固定床的載體的種類並無特別限制，可使用活性碳、無煙煤(anthracite)、砂、沸石(zeolite)、離子交換樹脂、塑膠製成形品等，但為了於氧化劑的存在下實施生物處理，較佳為使用氧化劑的消耗量少的載體。其中，於存在向生物處理機構中流入高濃度氧化劑的可能性的情況，較佳為使用可分解氧化劑的活性碳等載體。於如上所述使用活性碳等的情況，即便為被處理水中的氧化劑的濃度高的情況，亦防止菌體失活、滅絕。

由第一供給機構6添加於該第一生物處理機構3中的易分解性有機物可適宜使用：乙酸(acetic acid)、檸檬酸(citric acid)等有機酸，乙酸鈉等有機酸鹽，甲醇(methanol)、乙醇(ethanol)等醇類，丙酮(acetone)等有機溶劑，其他廣泛使用的易分解性有機物。該些有機物中，就即便於所添加的有機物未經完全處理而殘留於生物處理水中的情況，亦可於作為後段處理而實施的逆滲透膜處理或利用離子交換樹脂的離子交換處理中去除的觀點而言，可更適宜使用作為具有離子性的有機物的乙酸鈉等有機酸鹽。

另外，氧化劑可使用次氯酸鈉(sodium hypochlorite)、二氧化氯(chlorine dioxide)等氯系氧化劑等。進而，殺菌劑可使用例如包含氯系氧化劑及磺胺酸(sulfamic acid)化合物的化合氯劑(combined chlorine agent)(穩定性高於氯胺(chloramine)的化合氯劑)、過氧化氫等。

其次，第二生物處理機構4可使用與上述第一生物處理機構3相同的單元，同樣較佳為具有承載生物載體的固定床的單元。特佳為菌體的流出少的下向流方式的固定床。

由第二供給機構7添加於該第二生物處理機構4的前段的作為營養源的氮源較佳為氨性氮源，有機性、無機性中任一種氨性氮源均可適宜使用。該些氮源中，就即便於所添加的氨性氮源未經完全處理而殘留於生物處理水中的情況，亦於後段的處理中容易去除的觀點而言，可適宜使用作為具有離子性的氨性氮源的氯化銨、硫酸銨等銨鹽。

此外，本實施形態的目的為尿素去除，較佳為獲得、保持尿素去除性更優異的菌體，就該觀點而言，可添加尿素及尿素衍生物作為氨性氮源。其中，尿素及尿素衍生物的一部分由於不具有離子性，故無法期待於後段的處理中去除，因此於大量添加該尿素及尿素衍生物的情況，於生物處理及後段處理中均未去除而殘留至末端的可能性高。因此，於添加尿素及尿素衍生物的情況，較佳為使添加濃度為最小限度，且以銨鹽等來補充作為氨性氮源的必需量。

另外，氧化劑可使用次氯酸鈉、二氧化氯等氯系氧化劑等。另外，殺菌劑可使用例如包含氯系氧化劑及磺胺酸化合物的化合氯劑(穩定性高於氯胺的化合氯劑)、過氧化氫等。

進而，第二生物處理機構4的後段中由第三供給機構8向配管9中的還原劑及/或殺黏菌劑的添加、以及菌體分離裝置5未必需要，可視情況而適當設置其中任一種以上。具體而言，於在第二生物處理機構4的後段確認氧化劑等流出的情況、或確認菌體流出的情況，可視需要而由第三供給機構8向配管9中添加還原劑及/或殺黏菌劑。

該還原劑及殺黏菌劑中，還原劑可使用與上述由第二供給機構7所供給的還原劑相同的還原劑。另外，殺黏菌劑較佳為在後述的逆滲透膜(Reverse Osmosis Membrane，RO膜)處理、離子交換處理等中不會造成由氧化劣化等引起的不良影響的殺菌劑，例如可使用包含氯系氧化劑及磺胺酸化合物的化合氯劑(穩定性高於氯胺的化合氯劑)、過氧化氫等。

進而，於確認菌體流出的情況，較理想為設置菌體分離裝置5。該菌體分離裝置5是為了避免由第二生物處理機構4的處理水中所含的菌體(自生物載體上剝離的菌體)引起的一次純水裝置等後段處理中的故障(例如配管的堵塞、差壓上升之類的黏液故障，RO膜的生物污損等)而視需要設置，具體而言，可使用膜過濾(使用孔徑0.1μm左右的濾筒的膜過濾處理)、凝集過濾等。

以下，對使用如上所述的構成的裝置及添加劑等的水處理方法進行說明。

首先，藉由將原水W供給至前處理系統1，去除原水W中的濁質成分，來抑制由於該濁質成分而使後段的第一生物處理機構3中的有機物的分解去除效率下降，並且抑制第一生物處理機構3的壓力損失的增加。

而且，利用熱交換器2，對該經前處理的原水W，以於該原水W的水溫低的情況進行加溫，於水溫高的情況進行冷卻而成為預定水溫的方式，視需要實施溫度調節。即，原水W的水溫越高，反應速度越提高，且分解效率越提高。另一方面，於水溫高的情況，必需使第一生物處理機構3的處理槽或配管9等具有耐熱性，造成設備成本的增大。另外，於原水W的水溫低的情況，造成加溫成本的增大。具體而言，若水溫為40℃以下，則生物反應基本上是水溫越高，生物活性及去除速度越提高。然而，若水溫超過40℃，則相反，表現出生物活性及去除效率下降的傾向。由於以上原因，處理水溫較佳為20℃~40℃左右。因此，若原水W的初始溫度為上述範圍內，則可不作任何處理。

如上所述，將視需要經溫度調整的原水W供給至第一生物處理機構3，首先去除有機物、尤其是易分解性有機物，削減供給至後段的第二生物處理機構4中的供給水中的易分解性有機物量，抑制BOD利用細菌的增殖、活性的提高。此時，向第一供給機構6至視需要的第一生物處理機構3中添加易分解性有機物、氧化劑及/或殺菌劑。

此處，上述易分解性有機物的添加量只要設為0.1mg/L~2mg/L(asC=碳)即可。若易分解性有機物的添加量小於0.1mg/L，則將作為分解、利用該有機物時所必需的氮源(N源)的尿素攝取、分解的能力並不充分，另一方面，即便超過2mg/L，亦不僅未獲得進一步的尿素分解，並且來自第一生物處理機構3的洩漏量變得過多，因此欠佳。

另外，氧化劑的添加量根據所使用的氧化劑的種類而有所不同，例如於使用氯系氧化劑的情況，只要以游離有效氯濃度計設為1mg/L~10mg/L左右、尤其是1mg/L~5mg/L左右即可。若氧化劑的添加量小於1mg/L，則有機物成分的氧化分解並不充分，另一方面，即便超過10mg/L，亦不僅未獲得進一步的效果提高，並且殘存的氧化劑(包含游離氯)增加，因此為了去除該游離氯而必需的還原劑的量變得過多。此外，殺菌劑只要為了避免由第一生物處理機構3的處理水中所含的菌體引起的後段處理中的故障(例如配管的堵塞、差壓上升之類的黏液故障，RO膜的生物污損等)，而視需要適當添加即可。

將該第一生物處理機構3中所處理的原水W作為供給水，於第二生物處理機構4中進一步進行生物處理。此時，藉由自第二供給機構7添加氮源，可實施以硝化細菌群為主體的生物處理，可將尿素有效率地分解、去除。

此處，氮源的添加量只要設為0.1mg/L~5mg/L(NH₄+換算)即可。若原水W中的銨離子濃度小於0.1mg/L(NH₄+換算)，則變得難以維持硝化細菌群的活性，另一方面，即便超過5mg/L(NH₄+換算)，亦不僅未獲得進一步的硝化細菌群的活性，並且來自第二生物處理機構4的洩漏量變得過多，因此欠佳。

對以第一生物處理機構3所處理的原水W中，以上述範圍添加氮源、尤其是氨性氮源，則即便是例如含有大量易分解性有機物的原水W的TOC濃度高至1.0mg/L以上、尤其是約1.5mg/L~2.0mg/L的情況，亦可將尿素的濃度維持在2μg/L以下。

上述氮源、尤其是氨性氮源無需經常添加，例如可使用僅於第二生物處理機構4的生物載體交換時的起動期間添加的方法，或者每隔一定期間反覆進行添加、不添加的方法等。藉由如上所述不經常添加氮源，亦發揮可減少氮源的添加成本的效果。進而，藉由於第一生物處理機構3中去除易分解性有機物，來抑制第一生物處理機構3中的BOD利用細菌的活性，故而可抑制第二生物處理機構4中的BOD利用細菌所引起的營養源的消耗，因此亦發揮可以更少的營養源進行處理的效果。

此外，殺菌劑是以避免由第二生物處理機構4的處理水中所含的菌體引起的後段處理中的故障(例如配管的堵塞、差壓上升之類的黏液故障，RO膜的生物污損等)為目的，而視需要適當添加即可。

接著，向該第二生物處理機構4中所處理的原水W中，由第三供給機構8視需要添加還原劑及/或殺黏菌劑。

具體而言，於生物處理的給水中存在游離氯，且添加銨鹽等作為氨性氮源的情況，游離氯與銨離子反應而生成化合氯(氯胺)。化合氯與游離氯相比較，是利用活性碳亦難以去除的成分，造成化合氯洩漏至生物處理水中。化合氯與游離氯相比較，被稱為氧化力低的成分，但亦已知藉由平衡反應而由化合氯再次生成游離氯，存在引起後段的一次純水處理系統等中的氧化劣化的可能性。於添加還原劑的情況，例如於使用亞硫酸鈉來還原殘留氯的情況，還原劑的添加量只要以亞硫酸離子(SO₃ ^2-)與次氯酸離子(ClO^-)成為等莫耳的方式添加即可，考慮到安全性，添加1.2倍量~3.0倍量即可。由於處理水的氧化劑濃度存在變動，故而更佳為監視處理水的氧化劑濃度，較佳為根據氧化劑濃度來控制還原劑添加量。另外，為簡便起見，亦可使用定期測定氧化劑濃度，適當設定符合測定濃度的添加量的方法。

另外，殺黏菌劑是以避免由第二生物處理機構4的處理水中所含的菌體(自生物載體上剝離的菌體)引起的後段處理中的故障(例如配管的堵塞、差壓上升之類的黏液故障，RO膜的生物污損等)為目的，而視需要適當添加即可。

進而，視需要利用菌體分離裝置5來去除第二生物處理機構4的處理水中所含的菌體。

該些還原劑及/或殺黏菌劑的添加或利用菌體分離裝置5的處理可根據來自第二生物處理機構4的生物處理水的水質，適當進行1種或2種以上即可，若水質良好，則亦可不進行。

以上述方式獲得高度去除尿素的處理水W1，因此藉由利用純水製造裝置對該處理水W1進一步處理，可製造尿素經高度去除的超純水。

其次，參照圖2，對利用本發明一實施形態的水處理方法的超純水製造方法進行說明。本實施形態的超純水製造方法中，將原水W在具備上述第一生物處理機構3及第二生物處理機構4的水處理裝置21中進行處理後，將處理水W1在具備一次純水裝置22及次系統(二次純水裝置)23的純水製造裝置中進一步處理。

一次純水裝置22是將第1逆滲透膜(RO)分離裝置24、混合床式離子交換裝置25、及第2逆滲透膜(RO)分離裝置26依此順序配置而成。其中，該一次純水裝置22的裝置構成並不限制於此種構成，例如可將逆滲透膜分離裝置、離子交換處理裝置、電氣去離子交換處理裝置、紫外線(ultraviolet，UV)氧化處理裝置等適當組合而構成。

次系統23是將次槽27、熱交換器28、低壓紫外線氧化裝置29、膜除氣裝置30、混合床式離子交換裝置31、及超濾膜裝置(微粒子去除)32依此順序配置而成。其中，該次系統23的裝置構成並不限制為此種構成，例如亦可將UV氧化處理裝置、離子交換處理裝置(非再生式)、超濾膜(ultrafiltration membrane，UF膜)分離裝置等組合而構成。

以下對利用上述超純水製造系統的超純水製造方法進行說明。首先，將水處理裝置21中所處理的處理水W1在一次純水裝置22中，利用第1逆滲透膜(RO)分離裝置24、混合床式離子交換裝置25、第2逆滲透膜(RO) 分離裝置26來去除處理水W1中殘存的離子成分等。

進而，於次系統23中，將一次純水裝置22的處理水經過次槽27及熱交換器28而導入至低壓紫外線氧化裝置29中，將所含有的TOC成分離子化或者分解。進而於膜除氣裝置30中，去除氧或二氧化碳，接著將經離子化的有機物於後段的混合床式離子交換裝置31中去除。該混合床式離子交換裝置31的處理水可進而於超濾膜裝置(微粒子去除)32中進行膜分離處理而獲得超純水。

若利用如上所述的超純水製造方法，則於水處理裝置21中，將尿素充分地分解去除，於其後段的一次純水裝置22及次系統23中去除其他的TOC成分、金屬離子、其他的無機、有機離子成分，藉此可效率良好地製造高純度的超純水。

以上，已參照隨附圖式對本發明進行說明，但本發明並不限定於上述實施形態，可實施各種變形。例如，第一生物處理機構3可製成通常的生物處理裝置，另外，添加於第二生物處理機構4的供給水中的營養源並不限定於氨性氮源，亦可添加其以外的氮源，亦可根據情況而添加易分解性有機物。

實例

利用以下的實例，對本發明進行更詳細的說明。

[實例1]

使用在自來水(野木町水：平均尿素濃度為10μg/L，平均TOC濃度為0.7mg/L，氨性氮濃度小於0.1mg/L，平均總殘留氯濃度為0.6mg/LasCl₂)中視需要添加有適量的試劑尿素(Kishida Chemical公司製造)的水，來作為模擬原水1。

使用在模擬原水1中進而添加乙酸鈉(Kishida Chemical製造)而將TOC濃度調整為約2mg/L的水，來作為模擬原水2。

試驗期間自來水的水溫為25℃~30℃，因此未利用熱交換器2來調整模擬原水1及模擬原水2的水溫。另外，自來水的pH值為6.8~7.3，因此添加硫酸(工業用稀硫酸，Tsurumi Soda公司製造)將模擬原水1及模擬原水2的pH值調整為約6.0。

於圖1所示的構成的裝置中，第一生物處理機構3是使用將作為生物載體的粒狀活性碳(「Kuricoal WG160，10/32網眼」，栗田工業公司製造)於圓筒容器中填充2L而製成固定床的機構。此外，第一生物處理機構3的粒狀活性碳是使用已表現出有機物的分解能力的活性碳。

進而，第二生物處理機構4是使用將作為生物載體的粒狀活性碳(「Kuricoal WG160，10/32網眼」，栗田工業公司製造)於圓筒容器中填充2L而製成固定床的機構。此外，第二生物處理機構4的粒狀活性碳是使用利用試劑尿素實施馴養而已表現出尿素分解能力的活性碳。

於上述生物處理裝置中，將模擬原水1在前處理系統1中進行前處理後，並不由第一供給機構6添加任何成分，而以下向流通入第一生物處理機構3中。通水速度SV為 20/hr(每小時通水流量/填充活性碳量)。此外，上述第一生物處理機構3的通水處理中，一天一次實施10分鐘的逆洗。逆洗是利用生物處理水，自圓筒容器下部朝向上部，以上向流且以LV=25m/hr(每小時通水流量/圓筒容器截面積)來實施。該第一生物處理機構的處理水(第二生物處理機構4的給水)的TOC濃度為0.4mg/L~0.6mg/L。

其次，對該第一生物處理機構3的處理水，由第二供給機構7添加氯化銨(Kishida Chemical公司製造)作為氨性氮源，使氨性氮(NH₃-N)濃度為約0.2mg/LasN。另外，添加次氯酸鈉(商品名：SunLuck，工業用12%次氯酸鈉，Honcho Chemical工業公司製造)作為氧化劑，使總殘留氯濃度為約0.5mg/LasCl₂。將添加有該些的處理水以下向流通入第二生物處理機構4中。通水速度SV是設為20/hr(每小時通水流量/填充活性碳量)。此外，上述第二生物處理機構4的通水處理中，一天一次實施10分鐘的逆洗。逆洗是利用生物處理水，自圓筒容器下部朝向上部，以上向流且以LV=25m/hr(每小時通水流量/圓筒容器截面積)來實施。此外，並未由第二生物處理機構4的後段的第三供給機構8供給還原劑及殺黏菌劑。

將對在如上所述的通水條件下實施兩週的模擬原水1的連續通水後的處理水W1的尿素濃度進行測定的結果示於表1。另外，將處理水W1更改為模擬原水2，利用相同的條件進一步進行兩週的連續通水。將對所得處理水W1的尿素濃度進行測定的結果一併示於表1。此外，此時的第一生物處理機構的處理水(第二生物處理機構4的給水)的TOC濃度為0.3mg/L~0.5mg/L。

尿素濃度的分析順序如下所述。即，首先利用DPD法來測定試驗水的總殘留氯濃度，以相當量的亞硫酸氫鈉進行還原處理(其後，利用DPD法來測定總殘留氯，確認為小於0.02mg/L)。其次，將該經還原處理的試驗水以50/hr的SV通入離子交換樹脂(「KR-UM1」，栗田工業公司製造)中，進行去離子處理並利用旋轉蒸發器濃縮至10倍~100倍後，利用二乙醯基單肟法(diacetylmonoxime method)來定量尿素濃度。

[比較例1]

於實例1中，除了不設置第一生物處理機構3以外，以相同的方式進行模擬原水1及模擬原水2的處理。此外，此時由第二供給機構7添加氯化銨，但不添加次氯酸鈉。將對該些模擬原水1及模擬原水2的處理水W1的尿素濃度進行測定的結果示於表1。

如表1所明示，以二段進行生物處理的實例1中，於TOC濃度低的模擬原水1的情況，處理水W1的尿素濃度小於2μg/L，於TOC濃度高的模擬原水2的情況，處理水 W1的尿素濃度亦小於2μg/L，可將尿素濃度維持為較低。相對於此，以一段進行生物處理的比較例1中，於TOC濃度低的模擬原水1的情況，處理水W1的尿素濃度小於2μg/L，但於TOC濃度高的模擬原水2中，處理水W1的尿素濃度成為10μg/L~20μg/L。

一般認為其原因在於，實例1中，即便於原水W中包含易分解性有機物，亦可藉由在第一生物處理機構3中去除該易分解性有機物而維持第二生物處理機構4中的尿素分解性能，相對於此，比較例1中，由於不具有第一生物處理機構3，故而由於易分解性有機物而使第二生物處理機構4中BOD利用細菌的增殖、活性提高，由此造成尿素去除效率高的硝化細菌群的失活，尿素去除性能下降。

藉由將如上所述的生物處理裝置應用於超純水的製造，可成為可高度去除原水中的尿素的超純水製造方法。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧前處理系統

2‧‧‧熱交換器

3‧‧‧第一生物處理機構

4‧‧‧第二生物處理機構

5‧‧‧菌體分離裝置/生物處理機構

6‧‧‧第一供給機構

7‧‧‧第二供給機構

8‧‧‧第三供給機構

9‧‧‧配管

21‧‧‧水處理裝置

22‧‧‧一次純水裝置

23‧‧‧次系統

24‧‧‧第1逆滲透膜(RO)分離裝置

25、31‧‧‧混合床式離子交換裝置

26‧‧‧第2逆滲透膜(RO)分離裝置

27‧‧‧次槽

28‧‧‧熱交換器

29‧‧‧低壓紫外線氧化裝置

30‧‧‧膜除氣裝置

32‧‧‧超濾膜裝置

W‧‧‧原水

W1‧‧‧處理水

圖1是表示本發明的一實施形態的超純水製造方法中的生物處理裝置的系統圖。

圖2是表示可實施利用上述實施形態的生物處理裝置的超純水製造方法的裝置的系統圖。