JP2000279973A - 有機物含有排水の酸化処理法 - Google Patents

有機物含有排水の酸化処理法

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JP2000279973A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機物含有排水にオゾンと過酸化水素を添加
してアルカリ性条件下に有機物を酸化分解する方法にお
いて、難分解性の有機物をも効率的に分解処理して良好
な水質の処理水を得る。 【解決手段】 有機物含有排水にオゾンと過酸化水素を
添加してアルカリ性条件下に有機物を酸化分解する有機
物含有排水の酸化処理法において、酸化分解過程で強酸
性物質を生成する有機物の酸化分解反応をpH10以上
に維持して行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工場等
から排出される有機物含有排水中の有機物を酸化分解除
去する方法に係り、特に、有機物含有排水にオゾンと過
酸化水素を添加してアルカリ性条件下に有機物を酸化分
解する方法において、難分解性の有機物をも効率的に分
解処理して良好な水質の処理水を得る有機物含有排水の
酸化処理法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工場から排出される排水は、
その中に含まれる不純物量が低濃度であるため、通常、
これを回収して処理した後再利用されている。半導体製
造工程においては、イソプロピルアルコール、界面活性
剤、ジメチルスルホキシドなどを含む有機系洗浄剤が使
用されていることから、洗浄排水には不純物として微量
の有機物が含まれており、そのため回収系排水の処理の
ためには、これらの有機物の効率的な除去が重要な課題
となる。
【0003】また、回収再利用を行わない高濃度の有機
物を含む排水においても、その放流には法的な総量規制
があり、この点からも有機物の除去処理は技術的に重要
である。
【0004】従来、排水中の有機物の除去処理方法とし
て、排水中にオゾンを溶解させると共にアルカリを添加
して、有機物を酸化分解して除去する方法が知られてい
る。しかし、この方法では、特に難分解性の有機物の分
解速度が遅いため処理時間が長くなり、処理効率が悪い
という欠点があった。また、酸化剤としてオゾンのみを
添加するため、酸化分解のために必要なオゾン量が多
く、オゾン発生器等の装置が大型化する上、ランニング
コストが増大し経済的にも不利であった。
【0005】また、紫外線を用いて有機物を酸化分解す
る方法も提案されているが、この方法では、高圧紫外線
ランプを使用するため装置が大型化し、消費電力の増加
によるコスト上昇を招く欠点があった。
【0006】また、オゾンと過酸化水素とを併用して有
機物を酸化分解する方法も提案されており、特公昭60
−6718号公報には、水中の汚濁有機物の酸化分解に
オゾンと過酸化水素とを併用することが記載されてい
る。この方法では、アルコール、カルボン酸、ケトン、
アミン、エーテル等の有機物をオゾンと過酸化水素との
併用で酸化分解しており、その好適pHは6.5〜9.
5であるとされている。特開平6−23376号公報に
記載される発明は、フェントン酸化法によるアルキルス
ルホキシドの分解法であるが、酸化剤としてオゾンと過
酸化水素とを併用した比較例が記載されている。
【0007】このように有機物含有排水に過酸化水素を
添加し、オゾンを気液撹拌で注入することにより、特に
アルカリ条件下であれば、難分解性の有機物も比較的効
率的に酸化分解することができる。このようにアルカリ
条件下でのオゾンと過酸化水素との併用で良好な酸化分
解効率が得られる理由は、次の通りであると考えられ
る。
【0008】即ち、酸化分解はOHラジカルの生成と密
接な関係があるものと推測されるが、オゾン又は過酸化
水素の単独では、酸化反応を行うことはできるものの、
酸化分解反応に必要なOHラジカルを生成することはで
きない。このため、オゾン又は過酸化水素の単独では、
有機物の分解を十分に行うことができない。なお、前述
のオゾンとアルカリ添加による方法では、OHラジカル
を生成できるものの、その生成量が十分でないため難分
解性の有機物に対しては有効ではない。これに対して、
オゾン、過酸化水素及びアルカリを添加することによ
り、これらが反応してOHラジカルが高効率で生成する
ため、難分解性の有機物をも効率的に酸化分解できるよ
うになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者が有機物の酸化分解についてより詳細に検討したとこ
ろ、アルカリ条件下でオゾンと過酸化水素とを併用して
も、十分に有機物濃度を低減できない場合があり、特
に、ジメチルスルホキシドを含む半導体製造工場の回収
系排水では、十分な処理効果が得られないことが判明し
た。
【0010】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであって、有機物含有排水にオゾンと過酸化水素を
添加してアルカリ性条件下に有機物を酸化分解する方法
において、難分解性の有機物をも効率的に分解処理して
良好な水質の処理水を得ることができる有機物含有排水
の酸化処理法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の有機物含有排水
の酸化処理法は、有機物含有排水にオゾンと過酸化水素
を添加してアルカリ性条件下に有機物を酸化分解する有
機物含有排水の酸化処理法において、該有機物が酸化分
解過程で強酸性物質を生成するものであり、該酸化分解
反応はpH10以上に維持して行うことを特徴とする。
【0012】酸化分解過程で強酸性物質を生成する有機
物は、アルカリ性条件下においてオゾンと過酸化水素と
を併用する酸化分解法でも効率的に分解処理して有機物
濃度を十分に低減することはできない。
【0013】即ち、例えば、半導体製造工場の回収系排
水に含有されるジメチルスルホキシド(以下、DMSO
と略す。)は、次のような反応機構でジメチルスルホン
(以下、DMSO2と略す。)及びメタンスルホン酸
(以下、MSAと略す。)を経て最終的に硫酸にまで分
解される。そして、この分解反応が、DMSO→DMS
2やDMSO2→MSAで止まることなく、硫酸に分解
されるまで円滑に進行しないとTOCの低減は図れな
い。
【0014】
【化1】
【0015】しかし、この分解反応のうち、DMSO→
DMSO2はpHの影響を受け難いが、DMSO2→MS
Aの分解反応はpHの影響を受け易く、高pH条件でな
いと円滑に進行しない。これは、MSAが強酸性の物質
であるためであると考えられる。
【0016】本発明においては、pH10以上の高pH
条件で反応を行うことにより、このような酸化分解過程
で強酸性物質を生成する有機物をも効率的に分解するこ
とを可能とする。
【0017】なお、従来法のうち、特公昭60−671
8号公報では、アルコール、カルボン酸、ケトン、アミ
ン、エーテル等の、酸化分解により強酸性の物質を生成
することのない有機物の酸化分解を行っており、従っ
て、pH6.5〜9.5の条件が好適条件とされてい
る。
【0018】また、特開平6−23376号公報では、
pH条件について考慮されておらず、オゾンと過酸化水
素との併用でもDMSOの酸化に実用的な効果が得られ
ないことが示されている。
【0019】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
【0020】図1は本発明の有機物含有排水の酸化処理
法の実施の形態を示す系統図である。
【0021】原水(有機物含有排水)は配管11より酸
化反応槽1に導入され、配管12よりNaOH、Ca
(OH)2等のアルカリを添加してpH10以上に調整
すると共に、H22が添加される。この酸化反応槽1に
設けられたポンプPを備える循環配管13にはオゾンの
注入配管14とポンプ、エゼクター等の気液混合装置2
が設けられており、これにより循環液にオゾンが注入さ
れ、酸化反応槽1ではアルカリ性条件下、オゾンと過酸
化水素とを併用した酸化分解が行われ、処理水は配管1
5より取り出される。
【0022】本発明において、この酸化分解をpH10
以上のアルカリ性条件下で行う。これにより、酸化分解
過程で強酸性物質を生成する有機物のような難分解性の
有機物をも効率的に酸化分解することができる。このp
H条件は、過度に高いとpH調整のためのアルカリ剤が
多量に必要となるため、pH10〜12の範囲で調整す
るのが好ましい。
【0023】また、過酸化水素の添加量は、後述の実施
例2の結果から明らかなように原水のTOCに対して5
重量倍以上とするのが好ましく、より好ましくは5〜3
0重量倍である。
【0024】また、オゾンの注入量はTOCに対して、
10重量倍以上とするのが好ましく、より好ましくは、
15〜25重量倍とするのが好ましい。
【0025】この酸化分解時間は、後述の実施例3の結
果からも明らかなように、10分以上、特に13〜20
分とすることにより、難分解性の有機物であってもTO
Cをほぼ完全に分解除去することができる。
【0026】図1は本発明の有機物含有排水の酸化処理
法の実施の形態の一例を示すものであって、本発明はそ
の要旨を超えない限り、何ら図示のものに限定されるも
のではない。
【0027】例えば、酸化反応槽1には、酸化反応の促
進のために紫外線照射手段を設けても良い。また、オゾ
ンは、原水の導入配管11に注入しても良く、処理水の
排出配管14には未反応オゾンの回収手段を設けても良
い。また、オゾンの注入に際しては、オゾンを効率的に
溶解させるために加圧下で気液撹拌する手段を用いても
良い。また、触媒として固定床型のものではなく、粒状
の触媒を用いても良く、また、触媒添加手段と、添加し
た触媒を回収する手段を設けても良い。
【0028】本発明は酸化分解条件をpH10以上とす
ることにより、酸化分解過程で強酸性物質を生成する有
機物のような難分解性の有機物をも効率的に酸化分解す
るものであるが、本発明において、処理対象とする酸化
分解過程で強酸性物質を生成する有機物としては、前述
のジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、エチ
ルメチルスルホキシドなどのアルキルスルホキシドの
他、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、チオール、スルフ
ィド等のスルホン酸系化合物、アミノトリメチルホスホ
ン酸、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン
酸等のホスホン酸系化合物、その他、脂肪族アミン塩、
フッ素系界面活性剤、ポリアクリルアミド系化合物、ハ
ロゲン化有機化合物、酸アミド、シアノ系化合物、ニト
ロ化合物、アジ化化合物、タンパク質類、ペプチド化合
物、イミン系化合物、アニリン系化合物、アンモニウム
化合物等が挙げられる。
【0029】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0030】実施例1 図1に示す装置により、下記水質のDMSO含有排水の
処理を行った。
【0031】 [DMSO含有排水水質] DMSO: 100mg/L(TOC換算:30mg/L) pH: 7.8 このDMSO含有排水にH22及びO3を注入すると共
にNaOH又はH2SO4によるpH調整で各種のpHに
pH調整して酸化処理し、pH条件と処理水TOC濃度
との関係を調べ、結果を図2に示した。
【0032】なお、H22添加量は1000mg/Lと
し、またO3注入量(溶存量)は850mg/Lとし、
反応時間は10分とした。
【0033】図2より、pH10以上であれば、TOC
を十分に低減できることがわかる。
【0034】実施例2 実施例1において、pH条件を11とし、H22添加量
を種々変えたこと以外は同様にして処理を行い、H22
添加量と処理水TOC濃度との関係を調べ、結果を図3
に示した。
【0035】図3より、H22添加量が原水TOCの5
倍量以上であるとTOCを十分に低減できることがわか
る。
【0036】実施例3 実施例1において、pH条件を11とし、反応時間を種
々変えたこと以外は同様にして処理を行い、反応時間と
処理水TOC及び各中間生成物の濃度との関係を調べ、
結果を図4に示した。
【0037】図4より、反応時間は10分以上であると
TOCを十分に低減することができ、15分の反応でT
OCをほぼ完全に除去できることがわかる。
【0038】比較例1 実施例3において、H22を添加しなかったこと以外は
同様にして処理を行い、反応時間と処理水TOC及び各
中間生成物の濃度との関係を調べ、結果を図5に示し
た。
【0039】図5より、H22を併用せず、O3単独で
は分解反応が進行せず、TOCを低減できないことがわ
かる。
【0040】なお、図4,5において、初期有機物はD
MSOを示し、一次酸化生成物DMSO2を示し、二次
酸化生成物はMSAを示し、三次酸化生成物は硫酸を示
す。
【0041】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の有機物含有
排水の酸化処理法によれば、有機物含有排水にオゾンと
過酸化水素を添加してアルカリ性条件下に有機物を酸化
分解する方法において、難分解性の有機物をも効率的に
分解処理して良好な水質の処理水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機物含有排水の酸化処理法の実施の
形態を示す系統図である。
【図2】実施例1で求めたpH条件と処理水TOCとの
関係を示すグラフである。
【図3】実施例2で求めたH22添加量と処理水TOC
との関係を示すグラフである。
【図4】実施例3で求めた反応時間と処理水TOC及び
各中間生成物の濃度との関係を示すグラフである。
【図5】比較例1で求めた反応時間と処理水TOC及び
各中間生成物の濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 酸化反応槽 2 気液混合装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D038 AA08 AB09 AB10 AB12 AB13 AB14 AB18 BA02 BA04 BB13 BB16 4D050 AA12 AA13 AB02 AB13 AB14 AB16 AB17 AB18 AB19 AB24 BB02 BB09 BC10 BD02 BD03 BD06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機物含有排水にオゾンと過酸化水素を
    添加してアルカリ性条件下に有機物を酸化分解する有機
    物含有排水の酸化処理法において、 該有機物が酸化分解過程で強酸性物質を生成するもので
    あり、 該酸化分解反応はpH10以上に維持して行うことを特
    徴とする有機物含有排水の酸化処理法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、該有機物がアルキル
    スルホキシドであることを特徴とする有機物含有排水の
    酸化処理法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108083566A (zh) * 2017-12-18 2018-05-29 深圳市美宜佳机电设备有限公司 一种高浓度有机废水处理方法

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