(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水にオゾンを添加するオゾン添加装置と、オゾンを添加された被処理水に紫外線を照射し水中の有機物を分解する第１の紫外線照射装置と、この紫外線照射装置によって処理された処理水を導入し水中の過酸化水素および不純物を活性炭または触媒で除去する過酸化水素除去装置と、この過酸化水素除去装置を経た処理水を導入し水中のイオンを除去する第１のイオン交換装置と、このイオン交換装置を経た処理水を導入し紫外線を照射する第２の紫外線照射装置と、この第２の紫外線照射装置を経た処理水を導入し水中のイオンを除去する第２のイオン交換装置とを備えたことを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の水処理装置において、第１および第２の紫外線照射装置は、それぞれ低圧または中圧水銀ランプを用いることを特徴とする水処理装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の水処理装置において、第１および第２のイオン交換装置は、それぞれアニオン交換装置またはアニオン・カチオン混床式交換装置であることを特徴とする水処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の水処理装置において、第２の紫外線照射装置は、少なくとも１８５ｎｍの波長の紫外線を発生させることを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、水中の有機物を除去する水処理装置に係り、特に純水・超純水製造に好適な水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体製造においては、洗浄工程で著しく純度の高い純水・超純水が必要とされ、この純水・超純水を製造するために多くの研究がなされている。
【０００３】
純水・超純水の原料水として一般に市水または井水が使用されるが、このような原料水には腐敗した動植物や微生物に起因する有機物が含まれており、この有機物をほぼ完全に除去しなければならない。また、半導体製造の洗浄工程では、アルコール等の有機系洗浄剤を含む廃水が大量に発生しているが、廃棄物発生量を低減する上でもこの廃水再生利用が望まれている。
【０００４】
このような市水および再生水から純水を製造するにあたっては、通常凝集ろ過、逆浸透膜処理、イオン交換処理、限外ろ過膜処理などを組み合わせて用いているが、これらの方法によっても有機物は完全には除去することはできないため、この微量に残存する有機物濃度を減少させるために、従来は、被処理水に紫外線を照射して、水中の有機物を有機酸に酸化分解し、生成された有機酸を後段のイオン交換樹脂塔で除去するという方法をとっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
有機物を効率よく除去するには、有機物の一部の結合を解離して（例えばカルボキシル基に酸化して）有機物を有機酸にし、後段のイオン交換樹脂塔で吸着除去可能にすることが好ましい。
【０００６】
しかしながら、紫外線照射のみによって有機物を完全に分解するには、多量の電力消費量が必要になり、処理コストが高くつくという問題がある。
【０００７】
この紫外線照射にあたって有機物を効率よく適度に酸化するために、従来法では、酸化助剤として過酸化水素水を添加する試みもなされているが、必要以上の濃度を添加しなければならず、余剰の過酸化水素を除去するための処理が負担となっていた。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点を解消すべくなされたもので、紫外線照射により有機物を酸化分解するにあたって、効率よく有機酸に分解して電力消費量および処理コストを低減することのできる水処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の水処理装置は、被処理水にオゾンを添加するオゾン添加装置と、オゾンを添加された被処理水に紫外線を照射し水中の有機物を分解する紫外線照射装置とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また本発明の水処理装置は、被処理水にオゾンを添加するオゾン添加装置と、オゾンを添加された被処理水に紫外線を照射し水中の有機物を分解する紫外線照射装置と、この紫外線照射装置によって処理された処理水を導入し水中の過酸化水素および不純物を活性炭または触媒で除去する過酸化水素除去装置を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また本発明の水処理装置は、被処理水にオゾンを添加するオゾン添加装置と、オゾンを添加された被処理水に紫外線を照射し水中の有機物を分解する紫外線照射装置と、この紫外線照射装置によって処理された処理水を導入し水中の過酸化水素および不純物を活性炭または触媒で除去する過酸化水素除去装置と、この過酸化水素除去装置を経た処理水を導入し水中のイオンを除去するイオン交換装置とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また本発明の水処理装置は、被処理水にオゾンを添加するオゾン添加装置と、オゾンを添加された被処理水に紫外線を照射し水中の有機物を分解する紫外線照射装置と、この紫外線照射装置によって処理された処理水を導入し水中の過酸化水素および不純物を活性炭または触媒で除去する過酸化水素除去装置と、この過酸化水素除去装置を経た処理水を導入し水中のイオンを除去するイオン交換装置とからなる水処理系を複数直列に連設したことを特徴とする。
【００１３】
また本発明の水処理装置は、被処理水にオゾンを添加するオゾン添加装置と、オゾンを添加された被処理水に紫外線を照射し水中の有機物を分解する第１の紫外線照射装置と、この紫外線照射装置によって処理された処理水を導入し水中の過酸化水素および不純物を活性炭または触媒で除去する過酸化水素除去装置と、この過酸化水素除去装置を経た処理水を導入し水中のイオンを除去する第１のイオン交換装置と、このイオン交換装置を経た処理水を導入し紫外線を照射する第２の紫外線照射装置と、この第２の紫外線照射装置を経た処理水を導入し水中のイオンを除去する第２のイオン交換装置とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記水処理装置において、紫外線照射装置は、３１０  ｎｍ以下の波長の紫外線を発生する低圧または中圧水銀ランプを用いることが好ましい。特に前段にオゾン添加装置を設けていない紫外線照射装置は、１８５  ｎｍの波長の紫外線を発生するものが好ましい。
【００１５】
また、上記水処理装置において、イオン交換装置には、アニオン交換樹脂を充填したアニオン交換装置またはアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との混床からなるアニオン・カチオン混床式交換装置が用いられる。
【００１６】
また、上記水処理装置において、オゾン添加装置に用いられるオゾンガスは、無声放電法、電解法、光化学反応法、高周波電解法などのいずれの生成方法によっても好ましく用いられる。
【００１７】
【作用】
各種の酸化剤のポテンシャルに着目した場合、
【化１】
0003560631.tif 000002
となり、・ＯＨ（以下ヒドロキシラジカルという）の酸化力が最も強いことが分かる。したがって、有機物を効率よく酸化するためには、ヒドロキシラジカルをいかに効率よく生成するかが重要である。
【００１８】
従来は、過酸化水素に４００ｎｍ以上の波長の紫外線を照射して次式のごとく、
【化２】
0003560631.tif 000003
ヒドロキシラジカルを生成するか、あるいは水に波長１８５ｎｍの紫外線を照射してヒドロキシラジカルを生成する方法がとられていた。
【００１９】
本発明においては、オゾン添加装置により被処理水にオゾンを添加し、ついで紫外線照射装置により紫外線を照射することにより、水中のオゾン（Ｏ３）は励起酸素分子に分解され、励起酸素分子は直ちに水と反応してヒドロキシラジカルを生成する。この生成されたヒドロキシラジカルによって被処理水中の有機物は有機酸に酸化分解される。特に、中・低圧水銀ランプで例えば波長３１０ｎｍ以下の紫外線を発生させることにより、効率よくヒドロキシラジカルを生成することができ、低コストで有機物分解処理を行うことができる。
【００２０】
また、紫外線照射装置を経た処理水のオゾン添加に伴って若干残存していた過酸化水素は、次の過酸化水素除去装置で活性炭または触媒により分解され除去される。ついで過酸化水素を除去された処理水は、イオン交換装置に通水され、紫外線照射装置によって分解生成された有機酸が効率よく吸着除去される。
【００２１】
このようにして、被処理水中の有機物はオゾンの添加のもとに紫外線照射することにより効率よく酸化分解され、さらにイオン交換樹脂の吸着能を著しく低下させる過酸化水素は過酸化水素除去装置で前もって除去されるため、水中の有機物濃度を有効に減少させることができる。
【００２２】
さらにこのような水処理系を連続して設けることにより、さらに水の純度を高めることができる。
【００２３】
また、上記の水処理系の後段に紫外線照射装置とイオン交換装置のみ付加しても同様な効果を上げることができる。この場合には、後段の紫外線照射装置は、有機物分解能の高い波長（１８５  ｎｍ）を有する紫外線を発生するものが好ましい。
【００２４】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００２５】
図１は、本発明の水処理装置の一参考例を示すもので、原水１に、オゾン添加装置２によりオゾンが添加され、紫外線照射装置３により導かれる。ここで紫外線により原水１中の有機物が有機酸に酸化分解される。ついで活性炭または触媒を充填された過酸化水素除去装置４によりオゾン添加による水中の過酸化水素が分解されて除去され、アニオンまたはアニオン・カチオン混床式イオン交換装置５により、水中の有機酸が吸着され除去される。
【００２６】
図２は、本発明の水処理装置の他の参考例を示し、図１の構成の処理系の後に同じ構成の処理系を接続したものである。後段の処理系の前段と共通する部分には、′（ダッシュ）つきの同一番号を付している。
【００２７】
図３は、本発明の水処理装置の一実施例を示し、図１の装置構成の後に、紫外線照射装置３″およびイオン交換装置５″が設置されている。
【００２８】
（参考例１）
比抵抗17ＭΩ、ＴＯＣ160ppbの原水を、図１に示す構成の水処理装置により、紫外線照射量0.3kWh／ｍ3 、オゾン添加量１ppm の条件で処理した。
【００２９】
ここで、各装置の仕様は次の通りである。
オゾン添加装置２：電解発生式のオゾン発生器（ペルメレック社製「ＭＳ−２−Ｇ」
過酸化水素除去装置４：純水洗浄した活性炭（カルゴン社製「コールベース  Ｆ−４００」）を充填
イオン交換装置５：強塩基性アニオン交換樹脂（三菱化成社製「ダイヤイオン  ＳＡ−１０Ａ」）を充填
各処理後の流出水の水質を表１に示す。なお、表１において下段はオゾンを添加しないで同様の処理を行った場合の結果を比較して示すものである。
【００３０】
【表１】
0003560631.tif 000004
この結果からも明らかなように、本実施例によればＴＯＣの分解率は格段に向上する。
【００３１】
（参考例２）
参考例１と同じ装置を用い、オゾン添加量を変化させて紫外線照射後のＴＯＣの分解率を測定した。その結果を図４に示す。
【００３２】
この時の処理条件によれば、オゾン濃度は１．０ｐｐｍが最適であった。しかし、この最適オゾン濃度はＴＯＣの成分や濃度に依存すると予測される。
【００３３】
（参考例３）
参考例１の原水にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）をＴＯＣとして10ppm を添加し、この被処理水を、参考例１と同じ仕様の装置を用いて、図１、図２および図３の装置構成でそれぞれ処理した。図１、図２および図３の装置構成における最終処理水中のＴＯＣの濃度を表２に示す。なお、表２の最下欄は、図１の紫外線照射装置３におけるの紫外線照射量を２倍にした時の結果である。
【００３４】
【表２】
0003560631.tif 000005
（実施例１）
参考例３において、原水中のＩＰＡ添加量を１ppm とし、それぞれ行った処理結果を表３に示す。
【００３５】
【表３】
0003560631.tif 000006
参考例３および実施例１の処理結果からも明らかなように、ＩＰＡのような比較的難分解性の物が混入した場合、合計消費電力を同一とすると、図１の処理装置のように単段にするよりも、図２および図３のように複数段構成とする方がより効果がある。また、ＴＯＣ濃度が比較的高い（10 ppm）場合、図２の構成が図３の構成よりも効果があり、ＴＯＣ濃度が比較的低い（１ppm ）場合には、図２の構成も図３の構成もほとんど分解率に差がなく、そのためコスト的に図３の構成の方が有利である。
【００３６】
【発明の効果】
上記したように、本発明によれば、紫外線を照射する前にオゾンを添加することにより、有機物分解除去処理に要する消費電力量を少なくして効率よく水中の有機物を分解し除去することができる。もって、有機物分解除去処理コストを有効に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の水処理装置を示す模式図である。
【図２】本発明の他の実施例の水処理装置を示す模式図である。
【図３】本発明のさらに他の実施例の水処理装置を示す模式図である。
【図４】本発明におけるオゾン添加量によるＴＯＣの分解率の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１………原水
２、２′………オゾン添加装置
３、３′、３″………紫外線照射装置
４、４′………過酸化水素除去装置
５、５′、５″………イオン交換装置
【図１】
0003560631.tif 000007
【図２】
0003560631.tif 000008
【図３】
0003560631.tif 000009
【図４】
0003560631.tif 000010