JP2002143835A - 揮発性有機物含有排水の処理方法 - Google Patents

揮発性有機物含有排水の処理方法

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JP2002143835A
JP2002143835A JP2000348404A JP2000348404A JP2002143835A JP 2002143835 A JP2002143835 A JP 2002143835A JP 2000348404 A JP2000348404 A JP 2000348404A JP 2000348404 A JP2000348404 A JP 2000348404A JP 2002143835 A JP2002143835 A JP 2002143835A
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volatile organic
water
wastewater
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raw water
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English (en)
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Nozomi Ikuno
望 育野
Satoshi Yamada
聡 山田
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Kurita Water Industries Ltd
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Kurita Water Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 揮発性有機物含有排水中のIPA等の揮発性
有機物を容易かつ効率的に除去して、超純水製造用原水
とすることができる高水質の処理水を回収する。 【解決手段】 半導体製造プロセス排水等の揮発性有機
物含有排水を95〜150℃に加熱し、次いで放散塔3
で液状を維持したままストリッピングガスと向流接触さ
せる。放散塔3内の圧力は、好ましくは102〜500
kPaの加圧状態とし、原水が液状を保つようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は揮発性有機物含有排
水の処理方法に係り、特に、半導体製造工場等のプロセ
ス排水の回収再利用に当たり、該排水中のアルコールや
ケトン類を効率的に除去する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工程では、シリコン基板など
の洗浄のために大量の超純水が使用されており、環境へ
の負荷低減、水資源の有効活用の観点から、この洗浄排
水(リンス排水)の回収再利用が広く行われている。こ
のリンス排水中には、IPA(イソプロピルアルコー
ル)などといった揮発性有機物が含まれている場合が多
く、リンス排水を再利用するためにはこれらの有機物を
除去する必要がある。
【0003】従来、リンス排水中に含まれる有機物を除
去する技術として、オゾン/過酸化水素、オゾン/UV
(紫外線)、UV/過酸化水素、オゾン/アルカリなど
を組み合わせることにより非常に強い酸化力を有するO
Hラジカルを生じさせ、この強力な酸化力によって有機
物を除去する促進酸化法;過硫酸ナトリウム等の酸化剤
を用いて高温で反応させる湿式酸化法;微生物を利用す
る生物的処理方法などが用いられてきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、促進酸
化法、湿式酸化法は共に原水のTOC濃度の増加に伴い
酸化剤添加量を増加させなければならず、高濃度TOC
成分を含む原水を処理するには不向きであった。また、
生物的処理による場合は、原水TOCの濃度変動に十分
に対応しきれず、また、発生する余剰菌体の処理に負担
がかかるという問題があった。
【0005】本発明は、上記従来の問題点を解決し、排
水中のIPAのような揮発性有機物を酸化剤や生物処理
によることなく、容易かつ効率的に除去して、超純水製
造用原水とすることができる高水質の処理水を回収する
ことが可能な揮発性有機物含有排水の処理方法を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の揮発性有機物含
有排水の処理方法は、揮発性有機物含有排水中の揮発性
有機物を除去する方法において、該排水を95〜150
℃に加熱する第1工程と、該第1工程で加熱した水を液
状を維持した状態でガスと向流接触させる第2工程とを
備えることを特徴とする。
【0007】本発明では、液状を保ったまま95〜15
0℃の高温に加熱した原水をストリッピングガスと向流
接触することにより、揮発性有機物を効率的にストリッ
ピングガス側へ移行させて除去することができる。
【0008】本発明における高温加熱による揮発性有機
物の除去率の向上効果は次のような理由による。
【0009】即ち、原水中のIPA等の揮発性有機物の
ヘンリー定数は原水の水温の増加に伴って大きくなるた
め、水温の上昇と共にストリッピングされ易くなり、従
って、揮発性有機物除去率が高められる。一方で、原水
をストリッピングガスと向流接触させて揮発性有機物を
除去する場合、水流が一定であれば、原水流量に対する
ストリッピングガス流量(以下「G/L比」と称す。)
が大きいほど、揮発性有機物の除去効率は高くなる。し
かしながら、原水はストリッピングガスとの向流接触で
気化熱を奪われ、水温が低下し、この水温の低下はG/
L比が大きいほど大きい。
【0010】本発明では、原水を95℃以上(好ましく
は95℃超)の高温に加熱するため、上記気化熱による
水温の低下が揮発性有機物の除去効率に影響を及ぼさな
い程度の比較的小さなG/L比で揮発性有機物を高度に
除去することができる。本発明では、このように原水の
高温加熱、G/L比の低減、それによる水温低下の防止
の相乗効果で、揮発性有機物を効率的に除去することが
可能となる。
【0011】本発明では、熱回収を行って、加熱コスト
を低減するために、ストリッピングガスと向流接触した
後の処理水を原水と熱交換して原水を加温することが好
ましい。
【0012】本発明の方法は、特にTOC1〜100m
g/L程度の高〜中濃度の揮発性有機物含有排水の処理
に好適である。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【0014】図1は本発明の揮発性有機物含有排水の処
理方法の実施の形態を示す系統図である。
【0015】図1の方法では、原水をまず回収用熱交換
器1で後段の放散塔3の処理水と熱交換して予備加熱し
た後、加熱用熱交換器2で加熱する。この回収用熱交換
器1は必ずしも必要とされないが、このように回収用熱
交換器1を設けて処理水で原水を予熱すると共に、処理
水を冷却することにより、熱回収が図れ、加熱コストの
低減の面で有利である。また、加熱用熱交換器2の型式
としては特に制限はないが、スチームを用いた熱交換器
等を用いることができる。
【0016】この原水の加熱温度が95℃未満では、本
発明による高い揮発性有機物除去率を達成することがで
きないことから、95℃以上とする。この加熱温度は高
ければ高い程少ないG/L比で高除去率を達成すること
ができるが、過度に高温であると、放散塔3において、
原水を液状に維持するための内圧を高くする必要が生
じ、加圧設備が高価となる上に、作業の危険性も増し好
ましくない。このため、加熱温度は95〜150℃、特
に好ましくは100〜130℃とする。
【0017】なお、本発明においては、放散塔3の入口
において、原水が上記の加熱水温であることが重要であ
り、従って、加熱用熱交換器2から放散塔3に到る配管
等には、断熱材又は加熱手段等を設けて、移送中の水温
低下を防止することが望ましい。
【0018】加熱用熱交換器2で加熱した水は、次い
で、放散塔3の塔上部から散水し、塔下部から導入した
ストリッピングガスと向流接触させる。この散水方式に
は特に制限はないが、均一分散による気液接触効率を高
めるために、スプレー式とするのが好ましい。
【0019】放散塔3は充填材を充填したものであって
も、充填材のない空塔式のものであっても良く、また、
整流のための棚を設けた多段式のものであっても良い
が、気液接触効率を高めるためには、ラシヒリング、ベ
ルルサドル等の充填材を充填するのが好ましい。
【0020】この放散塔3は、95〜150℃に加熱さ
れた原水が液状を維持するように、蒸気圧以上、好まし
くは102〜500kPaの塔内圧に加圧する。放散塔
3の加圧手段としては特に制限はないが、ストリッピン
グガス吹き込み圧及び排出圧を高くする等の加圧手段を
採用することができる。
【0021】ストリッピングガスとしては特に制限はな
いが、空気又は窒素ガス等の不活性ガスが好適である。
このストリッピングガスの流量は、原水流量に対するガ
ス流量の割合(G/L比)で5〜40、特に10〜30
程度とするのが好ましい。このG/L比が5未満では、
十分な揮発性有機物の除去率が得られない。G/L比は
大きい程揮発性有機物の除去率は高くなるが、気化熱に
よる水温の低下で揮発性有機物が揮散し難くなる。本発
明では、気化熱による水温の低下の影響を小さくするた
めに原水の加熱温度を95〜150℃の高温とするが、
このような高温としても、G/L比が過度に高いと好ま
しくないため、上記範囲とする。
【0022】放散塔3から排出される揮発性有機物を含
むストリッピングガスは、冷却して凝縮水を分離し、そ
の後活性炭と接触させるなどして有機物を除去した後大
気に放出するのが好ましい。一方、揮発性有機物を含む
凝縮水は生物処理するのが好ましい。
【0023】また、放散塔3で揮発性有機物を除去した
後の処理水は、回収用熱交換器1で冷却後又は冷却前に
必要に応じオゾン及び/又は過酸化水素により残留有機
物を除去することが好ましい。この水は、この酸化分解
による有機物の除去の他、逆浸透(RO)膜分離処理で
残留有機物の除去を行っても良い。
【0024】このような本発明の方法は、特に、含有さ
れる有機物の殆どがアルコールやアセトン等の揮発性有
機物である半導体や液晶製造工場等のプロセス排水の処
理に有効であり、揮発性有機物を効率的に除去して、回
収再利用が可能な高水質の処理水を得ることができる。
【0025】
【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。
【0026】実施例1〜3、比較例1 IPAをTOCとして100mg/L含む水を原水とし
て、図1に示す装置で処理を行った。
【0027】この水を表1に示す温度に加熱した後、放
散塔(直径85mm、高さ2m、充填材なし)に50L
/hrで通水し、ストリッピングガス(Nガス)25
0〜3000NL/hrを表1に示すG/L比となるよ
うに向流接触させた。なお、実施例1〜3においては、
ガス吹き込み圧及びガス排出圧を高くすることにより、
放散塔の塔内圧を表1に示す圧力に維持した。
【0028】得られた処理水のTOC濃度からG/L比
に対するTOC除去率を調べ、結果を表1に示した。
【0029】
【表1】
【0030】表1より次のことが明らかである。
【0031】実施例1においてはG/L比20でTOC
除去率約90%、実施例2,3ではG/L比10でTO
C除去率約90%に達したのに対し、比較例1において
はG/L比を60まで増加させてもTOC除去率70%
以上は得られなかった。
【0032】実施例1〜3及び比較例1のいずれの場合
においても、ストリッピングガスを吹き込むことによっ
て原水中の熱量は気化熱として奪われ、処理水の水温は
低下する。水温低下は吹き込みガスが多いほど(即ち、
G/L比が大きいほど)多くなり、そのため、比較例1
においてはTOC除去率70%以下で横ばいとなった。
即ち、IPAのヘンリー指数は原水の水温の増加に伴っ
て大きくなるため、水温の上昇と共に少ないG/L比で
TOCを除去することが可能となるが、加熱水温95℃
未満では、G/L比の増大による水温の低下がTOC除
去率の大幅な減少を引き起こす。
【0033】実施例1〜3では原水水温を95℃以上に
することにより、放散塔内の水温低下によるTOC除去
率の減少に影響を及ぼさない小さいG/L比でTOC除
去率90%以上を達することができた。
【0034】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の揮発性有機
物含有排水の処理方法によれば、揮発性有機物含有排水
中のアルコール、ケトン類等の揮発性有機物を容易かつ
効率的に高度に除去することができる。
【0035】従って、本発明の方法によれば、半導体製
造工程等のプロセス排水の回収再利用に当たり、揮発性
有機物を効率的に除去することにより、低コストで効率
的な水処理を行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の揮発性有機物含有排水の処理方法の実
施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
1 回収用熱交換器 2 加熱用熱交換器 3 放散塔

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 揮発性有機物含有排水中の揮発性有機物
    を除去する方法において、 該排水を95〜150℃に加熱する第1工程と、該第1
    工程で加熱した水を液状を維持した状態でガスと向流接
    触させる第2工程とを備えることを特徴とする揮発性有
    機物含有排水の処理方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、該排水を第2工程の
    処理水と熱交換して該排水を加温した後、該第1工程に
    送給することを特徴とする揮発性有機物含有排水の処理
    方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、該排水はTO
    Cが1〜100mg/Lの半導体製造プロセス排水であ
    ることを特徴とする揮発性有機物含有排水の処理方法。
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