特開 2022-187347 純水製造方法および純水製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022187347

(43)【公開日】2022-12-19

(54)【発明の名称】純水製造方法および純水製造装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/76 20060101AFI20221212BHJP

   C02F 3/10 20060101ALI20221212BHJP

   C02F 1/70 20060101ALI20221212BHJP

   C02F 3/06 20060101ALI20221212BHJP

【ＦＩ】

C02F1/76 Z

C02F3/10 Z

C02F1/70 Z

C02F3/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021095335

(22)【出願日】2021-06-07

(71)【出願人】

【識別番号】000004400

【氏名又は名称】オルガノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】油井 啓徳

(72)【発明者】

【氏名】菅 健太

(72)【発明者】

【氏名】吉田 一誠

(72)【発明者】

【氏名】須藤 史生

【テーマコード（参考）】

4D003

4D050

【Ｆターム（参考）】

4D003AA01

4D003BA02

4D003EA19

4D003EA20

4D003EA22

4D003EA25

4D003EA30

4D003FA06

4D050AA05

4D050AB17

4D050AB19

4D050BA04

4D050BB03

4D050BD06

4D050BD08

4D050CA03

4D050CA07

4D050CA08

4D050CA09

4D050CA15

4D050CA17

(57)【要約】

【課題】尿素を次亜ハロゲン酸で酸化分解処理した酸化処理水を生物活性炭で処理する方法において、純水製造プロセスでのイオン負荷の増大を抑制し、生物処理の効率化、微粉炭の発生量の緩和が可能な純水製造方法および純水製造装置を提供する。
【解決手段】尿素を含有する被処理水に次亜ハロゲン酸を添加して酸化処理装置１０で尿素の酸化処理を行う酸化処理工程と、酸化処理水の残留塩素濃度を測定し、測定した残留塩素濃度に応じて酸化処理水に過酸化水素を添加し、過酸化水素添加水について生物処理装置１２で生物活性炭による生物処理を行う生物処理工程と、を含む純水製造方法である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

尿素を含有する被処理水に次亜ハロゲン酸を添加して尿素の酸化処理を行う酸化処理工程と、
前記酸化処理工程で得られた酸化処理水の残留塩素濃度を測定し、測定した残留塩素濃度に応じて前記酸化処理水に過酸化水素を添加する過酸化水素添加工程と、
前記過酸化水素を添加した過酸化水素添加水について生物活性炭による生物処理を行う生物処理工程と、
を含むことを特徴とする純水製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の純水製造方法であって、
前記生物処理工程は、微生物が担持された生物活性炭が充填された複数の活性炭塔を用い、前記複数の活性炭塔は並列に配置されていることを特徴とする純水製造方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載の純水製造方法であって、
前記次亜ハロゲン酸は、次亜臭素酸であることを特徴とする純水製造方法。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の純水製造方法であって、
前記過酸化水素添加工程は、前記酸化処理工程に近い位置で前記酸化処理水の第１残留塩素濃度を測定し、測定した第１残留塩素濃度に応じて前記酸化処理水に過酸化水素を添加する第１過酸化水素添加工程と、前記生物処理工程に近い位置で前記酸化処理水の第２残留塩素濃度を測定し、測定した第２残留塩素濃度に応じて前記酸化処理水に過酸化水素を添加する第２過酸化水素添加工程と、を含むことを特徴とする純水製造方法。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の純水製造方法であって、
前記過酸化水素添加水または前記生物処理工程で得られた生物処理水の溶存酸素濃度を測定し、測定した溶存酸素濃度に応じて前記酸化処理水に前記過酸化水素を追加添加することを特徴とする純水製造方法。

【請求項6】

尿素を含有する被処理水に次亜ハロゲン酸を添加して尿素の酸化処理を行う酸化処理手段と、
前記酸化処理手段で得られた酸化処理水の残留塩素濃度を測定する残留塩素濃度測定手段と、
前記残留塩素濃度測定手段により測定された残留塩素濃度に応じて前記酸化処理水に過酸化水素を添加する過酸化水素添加手段と、
前記過酸化水素が添加された過酸化水素添加水について生物活性炭による生物処理を行う生物処理手段と、
を備えることを特徴とする純水製造装置。

【請求項7】

請求項６に記載の純水製造装置であって、
前記生物処理手段は、微生物が担持された生物活性炭が充填された複数の活性炭塔を備え、前記複数の活性炭塔は並列に配置されていることを特徴とする純水製造装置。

【請求項8】

請求項６または７に記載の純水製造装置であって、
前記次亜ハロゲン酸は、次亜臭素酸であることを特徴とする純水製造装置。

【請求項9】

請求項６～８のいずれか１項に記載の純水製造装置であって、
前記残留塩素濃度測定手段は、前記酸化処理手段に近い位置で前記酸化処理水の第１残留塩素濃度を測定する第１残留塩素濃度測定手段と、前記生物処理工程に近い位置で前記酸化処理水の第２残留塩素濃度を測定する第２残留塩素濃度測定手段と、を備え、
前記過酸化水素添加手段は、前記第１残留塩素濃度測定手段により測定された第１残留塩素濃度に応じて前記酸化処理水に過酸化水素を添加する第１過酸化水素添加手段と、前記第２残留塩素濃度測定手段により測定された第２残留塩素濃度に応じて前記酸化処理水に過酸化水素を添加する第２過酸化水素添加手段と、を備えることを特徴とする純水製造装置。

【請求項10】

請求項６～９のいずれか１項に記載の純水製造装置であって、
前記過酸化水素添加水または前記生物処理手段で得られた生物処理水の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度測定手段をさらに備え、前記過酸化水素添加手段は、測定された溶存酸素濃度に応じて前記酸化処理水に前記過酸化水素を追加添加することを特徴とする純水製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、純水を製造する純水製造方法および純水製造装置に関し、特に尿素を除去可能な純水製造方法および純水製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体装置の製造工程や液晶表示装置の製造工程等における洗浄水として、有機物、イオン成分、微粒子、細菌等が高度に除去された超純水等の純水が使用されている。特に、半導体装置を含む電子部品を製造する際には、その洗浄工程等において多量の純水が使用されており、その水質に対する要求も年々高まっている。電子部品の製造の洗浄工程等において使用される純水では、純水中に含まれる有機物がその後の熱処理工程において炭化して絶縁不良等を引き起こすことを抑制するため、水質管理項目の一つである全有機炭素（ＴＯＣ：Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）濃度を極めて低いレベルとすることが求められるようになってきており、特に有機物として尿素が着目されている。

【0003】

尿素を安価で効率的に処理する方法として、臭化ナトリウム等の臭化物塩と次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤とで生成される次亜臭素酸によって酸化分解処理した処理水を生物活性炭で処理する方法がある（特許文献１参照）。特許文献１の方法では、物理化学処理と生物処理とを組み合わせることによって安定して尿素を処理することを目的としているが、酸化分解処理で残存した酸化剤が生物活性炭に流入する場合がある。活性炭によって酸化剤が除去されることになるが、酸化剤による生物処理性能への影響、微粉炭の発生による後段処理への影響については課題が残る。また、生物処理の前段で還元剤を添加することによって上記影響を緩和することが可能であるが、還元剤の種類によっては、その後の純水製造プロセスでのイオン負荷増大に伴う処理コスト増大、処理効率低下が懸念される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１－１８３２７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、尿素を次亜ハロゲン酸で酸化分解処理した酸化処理水を生物活性炭で処理する方法において、純水製造プロセスでのイオン負荷の増大を抑制し、生物処理の効率化、微粉炭の発生量の緩和が可能な純水製造方法および純水製造装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、尿素を含有する被処理水に次亜ハロゲン酸を添加して尿素の酸化処理を行う酸化処理工程と、前記酸化処理工程で得られた酸化処理水の残留塩素濃度を測定し、測定した残留塩素濃度に応じて前記酸化処理水に過酸化水素を添加する過酸化水素添加工程と、前記過酸化水素を添加した過酸化水素添加水について生物活性炭による生物処理を行う生物処理工程と、を含む、純水製造方法である。

【0007】

前記純水製造方法において、前記生物処理工程は、微生物が担持された生物活性炭が充填された複数の活性炭塔を用い、前記複数の活性炭塔は並列に配置されていることが好ましい。

【0008】

前記純水製造方法において、前記次亜ハロゲン酸は、次亜臭素酸であることが好ましい。

【0009】

前記純水製造方法において、前記過酸化水素添加工程は、前記酸化処理工程に近い位置で前記酸化処理水の第１残留塩素濃度を測定し、測定した第１残留塩素濃度に応じて前記酸化処理水に過酸化水素を添加する第１過酸化水素添加工程と、前記生物処理工程に近い位置で前記酸化処理水の第２残留塩素濃度を測定し、測定した第２残留塩素濃度に応じて前記酸化処理水に過酸化水素を添加する第２過酸化水素添加工程と、を含むことが好ましい。

【0010】

前記純水製造方法において、前記過酸化水素添加水または前記生物処理工程で得られた生物処理水の溶存酸素濃度を測定し、測定した溶存酸素濃度に応じて前記酸化処理水に前記過酸化水素を追加添加することが好ましい。

【0011】

本発明は、尿素を含有する被処理水に次亜ハロゲン酸を添加して尿素の酸化処理を行う酸化処理手段と、前記酸化処理手段で得られた酸化処理水の残留塩素濃度を測定する残留塩素濃度測定手段と、前記残留塩素濃度測定手段により測定された残留塩素濃度に応じて前記酸化処理水に過酸化水素を添加する過酸化水素添加手段と、前記過酸化水素が添加された過酸化水素添加水について生物活性炭による生物処理を行う生物処理手段と、を備える、純水製造装置である。

【0012】

前記純水製造装置において、前記生物処理手段は、微生物が担持された生物活性炭が充填された複数の活性炭塔を備え、前記複数の活性炭塔は並列に配置されていることが好ましい。

【0013】

前記純水製造装置において、前記次亜ハロゲン酸は、次亜臭素酸であることが好ましい。

【0014】

前記純水製造装置において、前記残留塩素濃度測定手段は、前記酸化処理手段に近い位置で前記酸化処理水の第１残留塩素濃度を測定する第１残留塩素濃度測定手段と、前記生物処理工程に近い位置で前記酸化処理水の第２残留塩素濃度を測定する第２残留塩素濃度測定手段と、を備え、前記過酸化水素添加手段は、前記第１残留塩素濃度測定手段により測定された第１残留塩素濃度に応じて前記酸化処理水に過酸化水素を添加する第１過酸化水素添加手段と、前記第２残留塩素濃度測定手段により測定された第２残留塩素濃度に応じて前記酸化処理水に過酸化水素を添加する第２過酸化水素添加手段と、を備えることが好ましい。

【0015】

前記純水製造装置において、前記過酸化水素添加水または前記生物処理手段で得られた生物処理水の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度測定手段をさらに備え、前記過酸化水素添加手段は、測定された溶存酸素濃度に応じて前記酸化処理水に前記過酸化水素を追加添加することが好ましい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によって、尿素を次亜ハロゲン酸で酸化分解処理した酸化処理水を生物活性炭で処理する方法において、純水製造プロセスでのイオン負荷の増大を抑制し、生物処理の効率化、微粉炭の発生量の緩和が可能な純水製造方法および純水製造装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係る純水製造装置の一例を示す概略構成図である。

【図2】本発明の実施形態に係る純水製造装置の他の例を示す概略構成図である。

【図3】本発明の実施形態に係る純水製造装置の他の例を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

【0019】

本発明の実施形態に係る純水製造装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。

【0020】

図１に示す純水製造装置１は、尿素を含有する被処理水に次亜ハロゲン酸を添加して尿素の酸化処理を行う酸化処理手段として、酸化処理装置１０、次亜ハロゲン酸添加配管４２と、酸化処理装置１０で得られた酸化処理水の残留塩素濃度を測定する残留塩素濃度測定手段として、残留塩素濃度測定装置２４と、残留塩素濃度測定装置２４により測定された残留塩素濃度に応じて酸化処理水に過酸化水素を添加する過酸化水素添加手段として、過酸化水素添加配管４４と、過酸化水素が添加された過酸化水素添加水について生物活性炭による生物処理を行う生物処理手段として、生物処理装置１２と、を備える。

【0021】

純水製造装置１は、生物処理装置１２で得られた生物処理水について第１のイオン交換処理を行う第１のイオン交換処理手段として、第１イオン交換処理装置１４と、第１イオン交換処理装置１４で得られた第１イオン交換処理水について逆浸透膜処理を行い、ＲＯ透過水とＲＯ濃縮水とを得る逆浸透膜処理手段として、逆浸透膜処理装置１６と、逆浸透膜処理装置１６で得られたＲＯ透過水について紫外線照射処理（紫外線酸化処理）を行う紫外線照射処理手段として、紫外線照射処理装置１８と、紫外線照射処理装置１８で得られた紫外線照射処理水について第２のイオン交換処理を行う第２イオン交換処理手段として、第２イオン交換処理装置２０と、第２イオン交換処理装置２０で得られた第２イオン交換処理水について脱気処理を行う脱気処理装置２２と、を備えてもよい。生物処理装置１２の前段に被処理水のろ過を行うろ過手段として、ろ過装置（図示せず）を備えてもよい。

【0022】

図１の純水製造装置１において、酸化処理装置１０の入口には、配管２６が接続されている。酸化処理装置１０の出口と生物処理装置１２の入口とは、配管２８により接続されている。生物処理装置１２の出口と第１イオン交換処理装置１４の入口とは、配管３０により接続されている。第１イオン交換処理装置１４の出口と逆浸透膜処理装置１６の入口とは、配管３２により接続されている。逆浸透膜処理装置１６のＲＯ透過水出口と紫外線照射処理装置１８の入口とは、配管３４により接続されている。紫外線照射処理装置１８の出口と第２イオン交換処理装置２０の入口とは、配管３６により接続されている。第２イオン交換処理装置２０の出口と脱気処理装置２２の入口とは、配管３８により接続されている。脱気処理装置２２の出口には、配管４０が接続されている。配管２６には、次亜ハロゲン酸添加配管４２が接続されている。配管２８には、残留塩素濃度測定装置２４が設置され、残留塩素濃度測定装置２４の後流側には過酸化水素添加配管４４が接続されている。

【0023】

本実施形態に係る純水製造方法および純水製造装置１の動作について説明する。

【0024】

純水製造装置１（１次システム）は、上流側の前処理システムと下流側のサブシステム（２次システム）とともに超純水製造システムを構成する。前処理システムで製造された原水（以下、被処理水という）は尿素を含む有機物を含有している。

【0025】

尿素を含有する被処理水は、ポンプ（図示せず）で昇圧された後、配管２６を通して酸化処理装置１０へ送液される。ここで、配管２６において次亜ハロゲン酸が次亜ハロゲン酸添加配管４２を通して被処理水に添加される（次亜ハロゲン添加工程）。酸化処理装置１０において、被処理水について、次亜ハロゲン酸によって酸化処理が行われる（酸化処理工程）。酸化処理によって、被処理水中の尿素等が酸化処理され、分解される。

【0026】

酸化処理装置１０で得られた酸化処理水は、配管２８を通して生物処理装置１２へ送液される。ここで、配管２８において、残留塩素濃度測定装置２４によって酸化処理水の残留塩素濃度が測定され（残留塩素濃度測定工程）、測定された残留塩素濃度に応じて、酸化処理水に過酸化水素が過酸化水素添加配管４４を通して添加される（過酸化水素添加工程）。過酸化水素によって、酸化処理水に残存した次亜ハロゲン酸が還元される。

【0027】

生物処理装置１２において、過酸化水素が添加された過酸化水素添加水について生物活性炭による生物処理が行われる（生物処理工程）。生物処理によって、過酸化水素添加水中の高分子有機物等が除去される。生物処理が行われた生物処理水は、配管３０を通して第１イオン交換処理装置１４へ送液される。

【0028】

第１イオン交換処理装置１４において、生物処理水について第１イオン交換処理が行われる（第１イオン交換処理工程）。第１イオン交換処理装置１４は、例えば、カチオン交換樹脂が充填されたカチオン塔（図示せず）と、脱炭酸塔（図示せず）と、アニオン交換樹脂が充填されたアニオン塔（図示せず）と、を有し、これらは上流から下流に向けてこの順で直列に配置されている。第１イオン交換処理によって、生物処理水について、カチオン塔でカチオン成分が、脱炭酸塔で炭酸が、アニオン塔でアニオン成分がそれぞれ除去される。第１イオン交換処理が行われた第１イオン交換処理水は、配管３２を通して逆浸透膜処理装置１６へ送液される。

【0029】

逆浸透膜処理装置１６において、第１イオン交換処理水について逆浸透膜処理が行われ、ＲＯ透過水とＲＯ濃縮水とが得られる（逆浸透膜処理工程）。逆浸透膜処理によって、第１イオン交換処理水中のイオン成分等が除去される。逆浸透膜処理で得られたＲＯ透過水は、配管３４を通して紫外線照射処理装置１８へ送液される。

【0030】

紫外線照射処理装置１８において、ＲＯ透過水について紫外線照射処理が行われる（紫外線照射処理工程）。紫外線照射処理装置１８は、例えば、ステンレス製の反応槽と、反応槽内に設置された管状の紫外線ランプと、を備える。紫外線ランプとしては、例えば、２５４ｎｍと１８５ｎｍの少なくとも一方の波長を含む紫外線を発生する紫外線ランプ、２５４ｎｍと１９４ｎｍと１８５ｎｍの各波長を有する紫外線を発生する低圧紫外線ランプ等が使用される。紫外線照射処理によって、ＲＯ透過水中のＴＯＣ（全有機炭素）成分等が分解される。紫外線照射処理で得られた紫外線照射処理水は、配管３６を通して第２イオン交換処理装置２０へ送液される。

【0031】

第２イオン交換処理装置２０において、紫外線照射処理水について第２イオン交換処理が行われる（第２イオン交換処理工程）。第２イオン交換処理装置２０は、例えば、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが充填された再生式イオン交換樹脂塔である。第２イオン交換処理装置によって、紫外線照射処理によって紫外線照射処理水中に発生する有機物等の分解生成物（二酸化炭素や有機酸等）等が除去される。第２イオン交換処理が行われた第２イオン交換処理水は、配管３８を通して脱気処理装置２２へ送液される。

【0032】

脱気処理装置２２において、第２イオン交換処理水について脱気処理が行われる（脱気処理工程）。脱気処理によって、第２イオン交換処理水中の溶存酸素等が除去される。脱気処理が行われた脱気処理水は、配管４０を通して次工程（例えば、サブシステム（２次システム））へ送液される。

【0033】

本実施形態に係る純水製造方法および純水製造装置では、尿素を次亜ハロゲン酸で酸化分解処理した酸化処理水を生物活性炭で処理する方法において、酸化処理水に過酸化水素を添加する工程を設けて次亜ハロゲン酸を還元し、生物処理を行うことによって、純水製造プロセスでのイオン負荷の増大を抑制し、生物処理の効率化、微粉炭の発生量の緩和が可能となる。

【0034】

次亜ハロゲン酸で酸化分解処理を行って、尿素を処理し、残存する次亜ハロゲン酸を過酸化水素で還元処理することによって、酸化剤の残存を抑制する。酸化分解処理では処理効率の観点から残留ハロゲンが流出することになり、残留ハロゲンは過酸化水素より酸化還元電位が高いため、過酸化水素は還元剤として機能する。過酸化水素以外の還元剤として亜硫酸ナトリウムや重亜硫酸ナトリウム等が挙げられるが、後段処理へのイオン負荷増大に繋がる懸念がある。

【0035】

例えば、次亜塩素酸ナトリウムと過酸化水素の還元反応は、以下の式で示される。
ＮａＣｌＯ＋Ｈ_２Ｏ_２→ＮａＣｌ＋Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２

【0036】

残留した過酸化水素は、後段の生物処理工程における活性炭と接触することによって以下の式で表される還元反応により分解される。
２Ｈ_２Ｏ_２→２Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２

【0037】

過酸化水素の添加量は次亜ハロゲン酸の残留塩素濃度に応じて決定すればよい。残留塩素は、残留塩素濃度測定装置２４によって測定することが可能である。

【0038】

また、過酸化水素で還元処理を行うことによって次亜ハロゲン酸の残存による金属類の腐食を抑制することも可能となる。

【0039】

生物処理に対して、酸化剤である次亜ハロゲン酸の流入を抑制することによって残留した尿素の処理性能が向上する。尿素は有機態窒素であり、生物処理工程において、例えば硝化菌の場合、分解酵素によりアンモニアと二酸化炭素に分解され、アンモニアはさらに亜硝酸、硝酸に分解される。従属栄養細菌の場合は有機物を分解する過程で尿素がアンモニアに分解され菌体合成に活用する。生物処理工程において酸化剤である次亜ハロゲン酸が存在すると、菌体の活性が低下し、生物処理の処理性能が低下することとなる。

【0040】

過酸化水素は次亜ハロゲン酸で酸化分解処理後に残存する酸化剤よりも酸化還元電位が低く、かつ添加した過酸化水素は酸化剤で消費されることから生物処理工程における活性炭への影響が小さく、微粉炭の発生量が抑制される。微粉炭は後段処理、例えば逆浸透膜処理における閉塞要因となりうることから、過酸化水素の添加はファウリング抑制に寄与することが可能である。

【0041】

生物処理では酸素が必要であり、酸化処理後に酸素濃度が低い場合、過酸化水素と活性炭の反応で生じる酸素を生物処理で利用することが可能となる。あらかじめ生物処理で消費するＤＯ（溶存酸素）濃度を確認しておくことによって、ＤＯ濃度の閾値を判断することができる。例えば、酸化処理水のＤＯ濃度２ｍｇ／Ｌ、生物処理後のＤＯ濃度１ｍｇ／Ｌの場合、１ｍｇ／ＬのＤＯを生物処理で消費することから、酸化処理水において１ｍｇ／Ｌ以下のＤＯ濃度の場合に不足する分を過酸化水素の添加で補うことが可能となる。ＤＯ濃度の監視にはＤＯ計を用いることができる。その他、生物処理後のＤＯ濃度を監視し、ＤＯ濃度を所定の値以上に保つべく過酸化水素の添加量を調整することもできる。

【0042】

［次亜ハロゲン酸について］
次亜ハロゲン酸としては、次亜臭素酸、次亜塩素酸、次亜ヨウ素酸等が挙げられ、尿素除去能等の点から、次亜臭素酸が好ましい。次亜ハロゲン酸添加手段は、例えば、臭化ナトリウム（ＮａＢｒ）の貯蔵タンク（臭化ナトリウムの供給手段）と、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）の貯蔵タンク（次亜塩素酸ナトリウムの供給手段）と、臭化ナトリウムと次亜塩素酸ナトリウムの撹拌槽（臭化ナトリウムと次亜塩素酸ナトリウムの混合手段）と、移送ポンプとを有する。次亜臭素酸は長期間の保存が困難であるため、使用するタイミングに合わせて臭化ナトリウムと次亜塩素酸ナトリウムとを混合して生成すればよい。例えば、撹拌槽（混合手段）で生成された次亜臭素酸は、移送ポンプで昇圧され、酸化処理までの配管２６を通る被処理水に添加される。臭化ナトリウムと次亜塩素酸ナトリウムを直接、配管２６に供給し、配管２６内の被処理水の流れによってこれらを撹拌して、次亜臭素酸を生成してもよい。

【0043】

［過酸化水素について］
過酸化水素添加手段は、例えば、過酸化水素の貯蔵タンクと、移送ポンプとを有する。例えば、過酸化水素は、移送ポンプで昇圧され、酸化処理と生物処理との間で配管２８を通る酸化処理水に添加される。過酸化水素添加後に還元槽を設けてもよいし（図示せず）、過酸化水素を直接配管２８に供給し、配管２８内の酸化処理水の流れによってこれらを撹拌して酸化剤を還元してもよい。

【0044】

過酸化水素の添加量は、酸化剤である残留塩素濃度に応じて添加すればよい。残留塩素は、残留塩素濃度測定装置２４によって測定することが可能である。

【0045】

生物処理のときのＤＯ供給も可能となるため、生物処理の前または後でＤＯ計を設置し、残留塩素濃度測定装置２４の値に加えてＤＯ濃度に応じて過酸化水素の添加量を制御してもよい。このような構成の純水製造装置を図２に示す。

【0046】

図２に示す純水製造装置３は、図１に示す純水製造装置１の構成に加えて、過酸化水素添加水の溶存酸素濃度または生物処理装置１２で得られた生物処理水の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度測定手段として、溶存酸素濃度測定装置４６をさらに備える。純水製造装置３において、配管３０に溶存酸素濃度測定装置４６が設置されている。配管２８における過酸化水素添加配管４４の接続点の下流側に溶存酸素濃度測定装置４６が設置されていてもよい。

【0047】

純水製造装置３において、配管２８において、残留塩素濃度測定装置２４によって酸化処理水の残留塩素濃度が測定され（残留塩素濃度測定工程）、測定された残留塩素濃度に応じて、酸化処理水に過酸化水素が過酸化水素添加配管４４を通して添加される（過酸化水素添加工程）。過酸化水素によって、酸化処理水に残存した次亜ハロゲン酸が還元される。配管３０において、溶存酸素濃度測定装置４６によって生物処理装置１２で得られた生物処理水の溶存酸素濃度が測定され（溶存酸素濃度測定工程）、測定された溶存酸素濃度に応じて酸化処理水に過酸化水素が過酸化水素添加配管４４を通して追加添加される（過酸化水素追加添加工程）。すなわち、還元に必要な過酸化水素の十分量を残留塩素濃度に応じて添加し、その上で生物処理装置１２のＤＯ濃度を所定の値以上に維持するために過酸化水素の追加添加を行うように制御してもよい。

【0048】

酸化処理装置１０と生物処理装置１２との間には金属配管やポンプ類を設置しているため、過酸化水素で酸化剤を還元することによって腐食の影響を最小限に抑えることが可能となる。過酸化水素の添加位置は、酸化処理装置１０に近い位置または生物処理装置１２に近い位置に添加することができる。

【0049】

酸化処理装置１０に近い位置で過酸化水素の添加を行う場合は、金属配管やポンプ類への影響を最小限に抑えることができるが、その後の配管内にスライムが発生しやすくなる可能性がある。生物処理装置１２に近い位置で過酸化水素の添加を行う場合は、スライム発生を抑えることができるが、金属配管やポンプ類への影響は大きくなる可能性がある。これらの影響の度合いによって設置個所を選定すればよい。

【0050】

または、残留塩素濃度測定装置２４を酸化処理装置１０に近い位置と生物処理装置１２に近い位置の２ヶ所に設置し、さらに過酸化水素の添加位置も各残留塩素濃度測定装置の後に２ヶ所設置し、過酸化水素を２段注入とすることによって、残留塩素濃度を所定の値に制御することで対応可能となる。このような構成の純水製造装置を図３に示す。

【0051】

図３に示す純水製造装置５は、残留塩素濃度測定手段として、酸化処理装置１０に近い位置で酸化処理水の第１残留塩素濃度を測定する第１残留塩素濃度測定手段として、第１残留塩素濃度測定装置４８と、生物処理装置１２に近い位置で酸化処理水の第２残留塩素濃度を測定する第２残留塩素濃度測定手段として、第２残留塩素濃度測定装置５０と、を備える。また、純水製造装置５は、過酸化水素添加手段として、第１残留塩素濃度測定装置４８により測定された第１残留塩素濃度に応じて酸化処理水に過酸化水素を添加する第１過酸化水素添加手段として、第１過酸化水素添加配管５２と、第２残留塩素濃度測定装置５０により測定された第２残留塩素濃度に応じて酸化処理水に過酸化水素を添加する第２過酸化水素添加手段として、第２過酸化水素添加配管５４と、を備える。その他は、図１に示す純水製造装置１の構成と同様である。

【0052】

純水製造装置５において、酸化処理装置１０で得られた酸化処理水は、配管２８を通して生物処理装置１２へ送液される。ここで、配管２８において、酸化処理装置１０に近い位置で第１残留塩素濃度測定装置４８によって酸化処理水の第１残留塩素濃度が測定され（第１残留塩素濃度測定工程）、測定された第１残留塩素濃度に応じて酸化処理水に過酸化水素が第１過酸化水素添加配管５２を通して添加され（第１過酸化水素添加工程）、生物処理装置１２に近い位置で第２残留塩素濃度測定装置５０によって酸化処理水の第２残留塩素濃度が測定され（第２残留塩素濃度測定工程）、測定された第２残留塩素濃度に応じて酸化処理水に過酸化水素が第２過酸化水素添加配管５４を通して添加される（第２過酸化水素添加工程）。過酸化水素によって、酸化処理水に残存した次亜ハロゲン酸が還元される。

【0053】

酸化処理装置１０に近い位置では、例えば、残留塩素濃度として１ｍｇ／Ｌとなるように過酸化水素を添加し、生物処理装置１２に近い位置では、例えば、残留塩素が残らないように過酸化水素を添加することによって、金属配管やポンプ類の腐食抑制と配管内のスライム対策とをともに行うことが可能となる。

【0054】

上記は一例であり、酸化処理装置１０と生物処理装置１２との距離が長い場合は設定点、設定値を任意に変更して対応することができる。

【0055】

［生物処理装置について］
生物処理装置１２についてさらに詳細に説明する。生物処理装置１２は、例えば、生物活性炭塔を有し、生物活性炭塔には、微生物が担持された担体が充填されている。微生物は生物活性炭塔内を流動していてもよいが、微生物の流出を抑えるため、生物保持担体に担持されていることが好ましく、特に担体保持量が多い固定床式を用いることが好ましい。担体の種類としては、プラスチック製担体、スポンジ状担体、ゲル状担体、ゼオライト、イオン交換樹脂、活性炭等が挙げられるが、安価で、比表面積が大きく、保持量がより多い活性炭が用いられる。生物活性炭塔には、微生物の流出が少ない下降流で酸化処理水が通水されるが、上向流で酸化処理水が通水されてもよい。生物活性炭塔への通水速度は、例えば、４～２０ｈｒ^－１の範囲である。酸化処理水の水温は、例えば、１５～３５℃の範囲であり、酸化処理水の水温がこの範囲から外れる場合には、生物活性炭塔の前段に熱交換機（図示せず）を設けてもよい。

【0056】

微生物は、尿素を分解するウレアーゼ活性を有する酵素を含んでいればよく、特に限定されず、独立栄養細菌と従属栄養細菌のいずれも用いることができる。従属栄養細菌は有機物を栄養物として与えることが望ましいため、水質への影響等の観点からは独立栄養細菌を用いることが好ましい。独立栄養細菌の好ましい例として、例えば、硝化菌が挙げられる。有機態窒素である尿素は、硝化菌の分解酵素（ウレアーゼ）によってアンモニアと二酸化炭素に分解され、アンモニアがさらに亜硝酸や硝酸に分解される。従属栄養細菌を用いた場合、硝化菌と同様に分解酵素（ウレアーゼ）によって尿素がアンモニアに分解され、生成されたアンモニアは有機物を分解する過程で菌体合成に利用される。微生物は市販のものを用いてもよいが、例えば下水処理場の汚泥（種汚泥）に含まれる微生物を利用してよい。

【0057】

固定床式の場合、担体中または担体間で微生物が増殖することによって流路が閉塞し、それによって、微生物と酸化処理水との接触効率が低下し、処理性能が低下する可能性がある。そうした閉塞を抑制するために逆洗を行うことが好ましい。逆洗水としては、純水製造装置に供給される原水や、純水製造装置で製造された処理水（純水）が用いられる。逆洗水を酸化処理水の通水方向と逆方向に通水することによって、担体中または担体間で増殖した微生物を水流により剥離し、閉塞を抑制することができる。通常、逆洗は１週間に１～２回程度実施すればよいが、閉塞が改善されない場合は頻度を増やして１日に１回程度実施してもよい。

【0058】

生物活性炭塔の塔数は、特に限定されない。メンテナンス性等の点から、複数の生物活性炭塔を備え、複数の生物活性炭塔は並列に配置されていることが好ましい。生物活性炭塔は、定期的に活性炭の交換を行うことが望ましく、微生物も活性炭の交換に合わせて再担持されればよい。微生物が活性化し、尿素の効率的な除去が可能となるためには、例えば、数十日の時間を要する。複数の生物活性炭塔に対して、活性炭の交換と微生物の再担持を交代で順次行うことによって、生物活性炭塔の全体的な尿素除去率を所定のレベルに維持することができる。すなわち、いずれかの生物活性炭塔の尿素除去率が低くても、他の生物活性炭塔の尿素除去率が高く維持されているので、処理水の尿素濃度は所定のレベルに抑えられる。または、活性炭の交換と微生物の再担持を実施する生物活性炭塔を純水製造装置から隔離して、尿素除去率が所定のレベルに達したときに純水製造装置に接続してもよい。いずれの方法を採用する場合も、純水製造装置の連続運転が可能となる。

【実施例0059】

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

【0060】

純水に尿素濃度１００μｇ／Ｌとなるように試薬尿素を添加し、生物処理に必要な微量元素を添加したものを模擬被処理水とした。この模擬被処理水に対して、次亜ハロゲン酸として次亜臭素酸を選定して酸化処理を行った。次亜臭素酸は、ＮａＢｒとＮａＣｌＯを混合し、生成して添加した。

【0061】

次亜臭素酸の濃度は、試料水にグリシンを添加し、遊離塩素を結合塩素に変化させた後、遊離塩素試薬にて、残塩濃度計（ＨＡＮＮＡ製）を用いて測定した。この方法で、次亜臭素酸濃度を測定することが可能である。遊離残留塩素濃度は、ＤＰＤ法を用いて測定した。

【0062】

模擬被処理水に対して、次亜臭素酸を６．４ｍｇ／Ｌ添加し、反応ｐＨは希釈塩酸を用いて５．０に調整して、尿素処理性能を確認した。反応時間は１０分とし、１０分後の処理水の尿素濃度は、約３０μｇ／Ｌとなり、遊離残留塩素濃度は、約２ｍｇ／Ｌとなった。酸化処理後の酸化処理水を、ＮａＯＨを用いてｐＨ７．５に調整し、生物処理装置に通水して処理性能を評価した。

【0063】

生物処理槽は、１．５Ｌの円筒カラムに嵩体積として１．０Ｌ分の粒状活性炭（オルビーズＱＨＧ（オルガノ製））を充填して固定床としたものを使用した。なお、硝化脱窒汚泥を２００ｍｇ／Ｌ分添加し、浸漬させた後に下降流で酸化処理水の通水を開始した。

【0064】

試験期間における水温は、２０℃、通水量は、ＳＶ５ｈｒ^－１（通水流量÷活性炭充填量）とした。

【0065】

逆洗は３日に１回の頻度で、１回当たり１０分間、処理水を用いて上向流でＬＶ２５ｍ／ｈ（通水流量÷円筒カラム断面積）となるように実施した。尿素濃度は、ＯＲＵＲＥＡ（オルガノ製）で測定した。

【0066】

［通水条件］
＜比較例１＞
酸化処理水に対し、還元処理を行わずに通水した。

【0067】

＜比較例２＞
酸化処理水に対して、重亜硫酸ナトリウムを添加し、還元処理を実施して通水した。還元に必要な濃度として、重亜硫酸ナトリウム６ｍｇ／Ｌを生物処理装置に通水するラインに注入し還元処理を実施した。あらかじめ遊離残留塩素濃度が検出されないことを確認し、検出された場合は重亜硫酸ナトリウム注入量を増加させて調節した。なお、重亜硫酸ナトリウムを添加することによって、比較例１、実施例１と比較して硫酸ナトリウムの分の後段処理のイオン負荷が増加する。

【0068】

＜実施例１＞
酸化処理水に対して、過酸化水素を添加し、還元処理を実施して通水した。還元に必要な濃度として、過酸化水素２ｍｇ／Ｌを生物処理装置に通水するラインに注入し、還元処理を実施した。あらかじめ残留塩素濃度が検出されないことを確認し、検出された場合は過酸化水素注入量を増加させて調節した。過酸化水素の場合は酸素が生成されるがイオン負荷の増加はほとんどない。

【0069】

［結果］
馴養期間として各条件で５０日間通水した後に水質分析を実施した。表１に水質分析結果を示す。これは、馴養後に２０日間通水した平均値である。

【0070】

【表1】

【0071】

尿素濃度は比較例１の場合、１９μｇ／Ｌ残存したが、比較例２、実施例１の場合は除去性能が向上した。

【0072】

逆洗水のＳＳ濃度は比較例１が５ｍｇ／Ｌと高く、実施例１は比較例２と同程度であったことから、微粉炭の生成を抑制できることを確認した。

【0073】

ＤＯ消費濃度は比較例１に対し、比較例２は重亜硫酸ナトリウムが酸素を消費したことで増加し、実施例１は過酸化水素から生じた酸素によって低下したことから、過酸化水素添加は酸素供給に寄与することを確認した。

【0074】

以上から、尿素処理性能は酸化剤を還元処理することによって増加し、微粉炭は抑制可能な結果が得られた。また、過酸化水素添加は重亜硫酸ナトリウム添加と比べて後段処理のイオン負荷がほとんど生じない、酸素供給に寄与する等の利点があることから、酸化処理後の還元処理として過酸化水素添加が望ましい。

【0075】

このように、尿素を次亜ハロゲン酸で酸化分解処理した酸化処理水を生物活性炭で処理する方法において、純水製造プロセスでのイオン負荷の増大を抑制し、生物処理の効率化、微粉炭の発生量の緩和が可能となった。

【符号の説明】

【0076】

１，３，５ 純水製造装置、１０ 酸化処理装置、１２ 生物処理装置、１４ 第１イオン交換処理装置、１６ 逆浸透膜処理装置、１８ 紫外線照射処理装置、２０ 第２イオン交換処理装置、２２ 脱気処理装置、２４ 残留塩素濃度測定装置、２６，２８，３０，３２，３４，３６，３８，４０ 配管、４２ 次亜ハロゲン酸添加配管、４４ 過酸化水素添加配管、４６ 溶存酸素濃度測定装置、４８ 第１残留塩素濃度測定装置、５０ 第２残留塩素濃度測定装置、５２ 第１過酸化水素添加配管、５４ 第２過酸化水素添加配管。

【図1】

【図2】

【図3】