申请日2011.03.16
公开(公告)日2013.01.09
IPC分类号C02F3/34; C02F9/00; C02F1/70
摘要
在水处理方法中，从蓄存原水(W)的给水槽(1)供给的原水(W)被用生物处理设备(2)生物处理后，供给于一次纯水装置(3)。而且，在生物处理设备(2)的前级添加尿素或尿素衍生物、和/或氨性的氮源(NH3-N)。在这样的处理流程中，优选在生物处理设备(2)的后级且在一次纯水装置(3)的前级具有还原处理设备(4)。通过所述水处理方法，可以将原水中的TOC，特别是尿素高度分解。
权利要求书 [支持框选翻译]
1.一种水处理方法，其对含有有机物的原水进行生物处理，其特征在于， 其在原水中添加尿素或尿素衍生物、和/或氨性的氮源，然后，进行生物处理。
2.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，其在所述原水中添加 所述尿素或所述尿素衍生物、和/或所述氨性的氮源，然后，将pH调整为5～ 6.5，进行所述生物处理。
3.如权利要求1或2所述的水处理方法，其特征在于，相对于所述尿素 的浓度，所述氨性的氮源以NH4+-N/尿素计是100以下。
4.如权利要求1～3中任一项所述的水处理方法，其特征在于，所述氨 性的氮源是铵盐。
5.如权利要求1～4中任一项所述的水处理方法，其特征在于，其通过 具有负载生物的载体的生物处理设备进行所述生物处理。
6.如权利要求5所述的水处理方法，其特征在于，其通过具有所述负载 生物的载体的固定床的生物处理设备进行所述生物处理。
7.如权利要求5或6所述的水处理方法，其特征在于，所述负载生物的 载体是活性炭。
8.如权利要求1～7中任一项所述的水处理方法，其特征在于，其在所 述生物处理的后级进行还原处理。
9.一种超纯水制造方法，其特征在于，其将通过权利要求1～8中任一 项所述的水处理方法得到的处理水用一次纯水装置和二次纯水装置进行处 理，制造超纯水。
说明书 [支持框选翻译]
水处理方法和超纯水制造方法
技术领域
本发明涉及原水的水处理方法和使用利用该水处理方法处理的处理水的 超纯水制造方法，特别是涉及可以高度除去原水中的尿素的水处理方法和使 用利用该水处理方法处理的处理水的超纯水制造方法。
背景技术
以往，从市政水、地下水、工业水等原水制造超纯水的超纯水制造装置， 基本上由前处理装置、一次纯水制造装置和二次纯水制造装置构成。其中， 前处理装置通过凝聚、浮上、过滤装置构成。一次纯水制造装置例如通过作 为两台装置的反渗透膜分离装置和混床式离子交换装置、或离子交换纯水装 置和反渗透膜分离装置构成。另外，二次纯水制造装置例如通过低压紫外线 氧化装置、混床式离子交换装置和超滤膜分离装置构成。
对于如此的超纯水制造装置，增高了对提高其纯度的要求，并且与之相 伴，要求除去总有机碳(TOC)成分。超纯水中的TOC成分之中，尤其尿素 的除去有困难，TOC成分越降低，尿素的除去对TOC成分含量产生的影响越 大。因此，在专利文献1～3中记载了，通过从供给于超纯水制造装置的水中 除去尿素，来充分降低超纯水中的TOC。
在专利文献1中公开了，在前处理装置中组装生物处理装置，用该生物 处理装置分解尿素。另外，在专利文献2中公开了，在前处理装置中组装生 物处理装置，向其中通入被处理水(工业水)和半导体清洗回收水的混合水， 在该半导体清洗回收水中含有的有机物成为生物处理反应的碳源，使尿素的 分解速度提高。予以说明的是，有时在该半导体清洗回收水中含有大量铵离 子(NH4+)，其与尿素同样成为氮源，有时阻碍了尿素的分解。进而，在专 利文献3中记载了，为了解决专利文献2的上述问题，将被处理水(工业水) 和半导体清洗回收水分别进行生物处理，然后混合，通入一次纯水制造装置 和二次纯水制造装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-63592号公报
专利文献2：日本特开平6-233997号公报
专利文献3：日本特开平7-313994号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，如专利文献2记载的水处理方法所示，在被处理水中添加碳源时， 虽然生物处理装置的尿素分解除去效率提高，但是生物处理装置内的菌体的 增殖量增加，存在从该生物处理装置流出的菌体量增加的问题。
另外，专利文献2记载的水处理方法中，如果作为碳源使用铵离子含量 多的半导体清洗回收水，则存在铵离子阻碍尿素的分解的问题。
本发明是鉴于上述课题而做出的，其目的在于提供可以将原水中的TOC、 特别是尿素高度分解的水处理方法。另外，本发明的目的在于提供利用了该 水处理方法的超纯水制造方法。
解决课题的方法
为了解决上述课题，第一，本发明提供一种水处理方法，其对含有有机 物的原水进行生物处理，其特征在于，其在原水中添加尿素或尿素衍生物、 和/或氨性的氮源，然后，进行生物处理(技术方案1)。
在尿素的除去中有尿素分解菌(推测为一种硝化菌)参与，根据上述发 明(技术方案1)，通过在原水中添加尿素或尿素衍生物、和/或氨性的氮源， 可以促进在生物处理装置内存在的分解尿素的硝化菌群的增殖，因而可以获 得良好的尿素除去性能。
即，原水中的尿素季节性地大幅变动，然而如果原水中的尿素浓度降低 的状态达到长期(2周～1个月以上)，则生物处理装置的尿素除去性能大大 降低，有可能无法应对其后的尿素浓度的升高。可以认为这是由硝化菌群失 活、或慢慢地流到装置外导致的。因此，在上述发明(技术方案1)中，通过 在原水中添加尿素或尿素衍生物，即使原水的尿素浓度降低了的情况下，也 可维持最低限度的硝化菌群，即使经过长期的原水中尿素浓度低的期间后尿 素浓度升高时，也可以维持尿素除去性能。
另外，专利文献2所记载的水处理方法中，推测其处理机理为，不是硝 化菌，而是BOD同化细菌(从属营养细菌)在分解、同化有机物时将作为氮 源的尿素和尿素衍生物分解，并作为氨摄取，由此除去尿素和尿素衍生物。 与此相对，硝化菌群具有在将氨氧化成亚硝酸、硝酸的过程中，将尿素和尿 素衍生物氧化成氨或直接氧化成亚硝酸，由此除去尿素和尿素衍生物的机理， 利用该机理，在上述发明(技术1)中，通过在原水中添加氨性的氮源，可以 提高这些硝化菌群的增殖、活性。推测通过活性增高了的硝化菌群，尿素和 尿素衍生物的除去性能提高。
进而，在上述发明(技术方案1)中，通过在原水中添加尿素或尿素衍生 物、以及氨性的氮源，可将尿素或尿素衍生物的添加量设定为最低限度并且 通过氨性的氮源的添加来提高硝化菌群的增殖、活性，可获得应对负荷变动 的更高的效果。其是由如以下的原因导致的。即，在原水的尿素浓度降低了 的期间，上述发明(技术方案1)中，通过添加氨性的氮源，可以维持尿素分 解菌的活性，并且通过添加微量的尿素或尿素衍生物，可以在最低限度维持 适于除去尿素和尿素衍生物的菌群。因此，即使经过长期的原水中尿素浓度 降低了的期间，其后，尿素浓度升高时，也可以获得充分的尿素除去性能。 另外，由于尿素和尿素衍生物有在生物处理水中残留的风险，所以过量的添 加不是优选的，然而通过氨性的氮源的添加，可以对其进行补充。
在上述发明(技术方案1)中，优选在上述原水中添加上述尿素或者上述 尿素衍生物、和/或上述氨性的氮源，然后，将pH调整为5～6.5，进行上述 生物处理(技术方案2)。
对于通过在生物处理中添加氨性氮来使硝化菌群(氨氧化菌群)增殖并 提高尿素分解能力的水处理方法，通过其后的研究的结果可知，硝化菌群即 使不分解尿素，通过氨的氧化，也可以生成能量而增殖，根据运转条件，有 时仅利用添加的氨性氮，形成不分解尿素的体系。
具体地说，已知在市政水和工业水中尿素和尿素衍生物的浓度存在季节 变动，对应于给水的尿素和尿素衍生物的浓度，硝化菌群的活性也发生变化。 即，如果给水的尿素和尿素衍生物的浓度降低，则其活性也降低，其后即使 给水的尿素和尿素衍生物的浓度急剧升高，也无法追随，尿素和尿素衍生物 有可能泄漏在处理水中。
因此，为了追随给水中的尿素和尿素衍生物的浓度变动而将生物处理水 的尿素浓度维持为低浓度，认为一直(常时)添加氨性的氮源，可维持硝化 菌群的活性，然而，即使可以维持氨性氮的除去性能，也未必可以维持尿素 和尿素衍生物的尿除去性能。
根据上述发明(技术方案2)，在上述发明(技术方案1)中在原水中添 加氨性氮源的情况下，通过将pH调整为5～6.5以便原水中的尿素和尿素衍 生物的浓度有变动也可迅速对其进行追随将尿素高度分解，虽然在中性域具 有最佳值的硝化菌群的氨氧化活性和尿素分解活性都比最佳pH时降低，然而 与氨氧化活性的降低程度相比，尿素分解活性的降低程度小。进而，离子状 态的氨增加，硝化菌群摄取的氨的量减小。由此，硝化菌群所消耗的尿素增 加，因而，即使尿素浓度发生大的变动，也可以维持硝化菌群的活性，可以 将尿素有效分解和除去。
在上述发明(技术方案1、2)中，优选相对于上述尿素的浓度，上述氨 性氮源以NH4+-N/尿素计是100以下(技术方案3)。根据上述发明(技术方 案3)，通过使氨的浓度相对于尿素浓度为100倍以下，可以维持优先分解除 去尿素的功能。
在上述发明(技术方案1～3)中，优选上述氨性的氮源是铵盐(技术方 案4)。根据上述发明(技术方案4)，氯化铵等铵盐被氨氧化菌氧化而形成 亚硝酸离子(NO2-)，适于硝化菌群的活化，另外，其添加和调节也是容易 的，适于维持尿素的浓度为低浓度。
在上述发明(技术方案1～4)中，优选通过具有负载生物的载体的生物 处理设备进行上述生物处理(技术方案5)。另外，在上述发明(技术方案5) 中，优选通过具有上述负载生物的载体的固定床的生物处理设备进行上述生 物处理(技术方案6)。进而，在上述发明(技术方案5、6)中，优选上述 负载生物的载体是活性炭(发明7)。根据上述发明(技术方案5～7)，由 于生物处理设备是使用负载生物的载体的生物膜法，所以与流化床时相比， 可以抑制菌体从生物处理设备流出，处理效果高，并且可以长期维持其效果。
在上述发明(技术方案1～7)中，优选在上述生物处理的后级进行还原 处理(技术方案8)。根据上述发明(技术方案8)，在生物处理的原水中大 多存在氯系的氧化剂(次氯酸等)，它们有时与氨性的氮源反应，形成结合 氯化合物。虽然结合氯的氧化力比游离氯的低，但是在后级的处理中有可能 引起处理部件的氧化劣化，因此，可通过还原处理，使该结合氯化合物无害 化。
另外，第二，本发明提供超纯水制造方法，其特征在于，其将通过上述 发明(技术方案1～8)的水处理方法得到的处理水用一次纯水装置和二次纯 水装置进行处理，制造超纯水(技术方案9)。
根据上述发明(技术方案9)，由于在一次纯水装置和二次纯水装置的前 级的生物处理(水处理)中，被处理水(原水)中的尿素被充分分解除去， 所以可以有效制造高纯度的超纯水。
发明的效果
根据本发明的水处理方法，可以将原水中的TOC、特别是尿素高度分解。