JP2003053328A

JP2003053328A - 廃水処理設備

Info

Publication number: JP2003053328A
Application number: JP2001248678A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Uesugi; 和也上杉; Toru Okochi; 徹大河内; Minoru Tomita; 実冨田
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2001-08-20
Filing date: 2001-08-20
Publication date: 2003-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】沸点が水よりも高い高沸点有機溶剤を中・低
濃度で含む廃水を処理して、この廃水中に含まれる高沸
点有機溶剤を効率よく回収する。【解決手段】蒸発濃縮装置２において、高沸点有機溶
剤を含む廃水１４を水の沸点以上で高沸点有機溶剤の沸
点未満の温度に加温し、水を蒸発させて廃水中の高沸点
有機溶剤の濃度を高める。次いで、蒸留精製装置４にお
いて、蒸発濃縮装置の濃縮水２１を高沸点有機溶剤の沸
点以上の温度に加温し、高沸点有機溶剤を蒸発させると
ともに、この高沸点有機溶剤の蒸発ガス３６を高沸点有
機溶剤の沸点未満の温度に冷却して高沸点有機溶剤を液
化回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、沸点が水よりも高
い高沸点有機溶剤を含む廃水を処理し、該廃水中に含ま
れる高沸点有機溶剤を有価物として回収する廃水処理設
備に関する。なお、本明細書では、沸点が水の沸点より
も高い有機溶剤を高沸点有機溶剤と称している。

【０００２】

【従来の技術】電子産業における洗浄剤、剥離剤をはじ
めとして、有機溶剤の利用範囲は各種産業に広く及んで
いる。各種有機溶剤は高濃度であれば廃液として工場外
に搬出される場合が多く、中・低濃度であれば生物処理
または物理化学的処理と生物処理との組み合わせによっ
て工場内で分解処理される場合が多い。

【０００３】一方、有機溶剤であるジメチルスルホキシ
ド（ＤＭＳＯ）やモノエタノールアミン（ＭＥＡ）は、
金属基板などの洗浄剤として優れた性質を有するため、
半導体や液晶の製造工程での需要が拡大している。すな
わち、ＤＭＳＯはもともと合成繊維の製造工程や有機化
合物の製造で使用されていたが、その強い溶解力と浸透
力を利用して近年では電子工業分野で剥離剤や洗浄剤と
して使用されている。特に洗浄剤としてフロンの使用が
抑制されたことから、液晶製造工場において危険等級が
低く水溶性有機溶剤であるＤＭＳＯを採用するケースが
増えてきている。また、ＭＥＡは、特に電子工業分野で
はＤＭＳＯとＭＥＡの混合溶液がフォトレジストの剥離
剤として優れていることが知られており、多量に使用さ
れている。

【０００４】しかし、ジメチルスルホキシドなどの有機
硫黄化合物は、工場内での分解処理の過程で硫化水素な
どの悪臭物質が発生する可能性があるため、適当な処理
方法が確立されていないのが現状である。

【０００５】また、廃水中に含まれるジメチルスルホキ
シドやモノエタノールアミンを回収して再利用すること
ができれば、その経済価値は高い。しかし、ジメチルス
ルホキシドやモノエタノールアミンは、高濃度廃水の場
合を除き、適当な回収方法が見出されていない。高濃度
廃水の場合には、蒸留精製装置を用いてジメチルスルホ
キシドやモノエタノールアミンを回収再利用する設備が
既に提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、ジメ
チルスルホキシドなどの有機硫黄化合物は分解処理過程
において悪臭物質である硫化水素などが発生するため、
場内で分解処理を行う場合には大規模な悪臭対策設備が
必要となるばかりでなく、環境負荷増大、作業環境の悪
化の原因となる。

【０００７】また、モノエタノールアミンなどの含窒素
有機溶剤は、排水中の窒素濃度を上げる原因となり、公
共用水域の富栄養化の原因となる。そのため、場内で分
解処理を行う場合には、処理工程に脱窒工程を含んだ処
理設備が必要となり、排水処理設備の増大化、処理コス
トの増加につながる。

【０００８】したがって、ジメチルスルホキシドなどの
有機硫黄化合物や、モノエタノールアミンなどの含窒素
有機溶剤は、いずれも場内で分解処理を行うのではな
く、場内で回収処理を行って再利用することが望まし
い。

【０００９】一方、前述したように、ジメチルスルホキ
シドやモノエタノールアミンは、高濃度廃水の場合には
蒸留精製装置を用いて回収再利用する設備が提案されて
いる。

【００１０】しかし、上記設備によってジメチルスルホ
キシドやモノエタノールアミンの中・低濃度廃水を処理
しようとすると、蒸留精製装置の規模が大きくなって、
回収コストが高くなるものであった。

【００１１】本発明は、前述した事情に鑑みてなされた
もので、産業界で広く使用されている有機溶剤のうち、
沸点が水よりも高い高沸点有機溶剤を含む廃水、特に高
沸点有機溶剤を中・低濃度で含む廃水を処理して、該廃
水中に含まれる高沸点有機溶剤を効率よく回収すること
ができる廃水処理設備を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述した
目的を達成するために鋭意検討を行った結果、有機溶剤
の蒸留精製装置に蒸留濃縮装置を組み合わせることによ
って、効率的な回収システムを構築できることを見出し
た。すなわち、従来は装置規模が大きくなるため蒸留回
収では採算が取れなかった中・低濃度の高沸点有機溶剤
含有廃水を処理するに当たり、該廃水を蒸発濃縮装置に
より加温して水を蒸発させ、廃水中の高沸点有機溶剤濃
度を高めた後、その処理水を蒸留精製装置に導くことに
より、蒸留精製装置の規模を縮減できることを知見し
た。

【００１３】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
ので、蒸発濃縮装置および蒸留精製装置をこの順で備
え、蒸発濃縮装置において、沸点が水よりも高い高沸点
有機溶剤を含む廃水を水の沸点以上で高沸点有機溶剤の
沸点未満の温度に加温し、水を蒸発させて廃水中の高沸
点有機溶剤の濃度を高めた後、蒸留精製装置において、
蒸発濃縮装置の濃縮水を高沸点有機溶剤の沸点以上の温
度に加温し、高沸点有機溶剤を蒸発させるとともに、こ
の高沸点有機溶剤の蒸発ガスを高沸点有機溶剤の沸点未
満の温度に冷却して高沸点有機溶剤を液化回収すること
を特徴とする廃水処理設備を提供する。

【００１４】本発明の廃水処理設備は、蒸発濃縮装置に
よって廃水中の高沸点有機溶剤の濃度を高めた後、蒸留
精製装置によって廃水中の高沸点有機溶剤を回収するの
で、蒸留精製装置を大型化することなく、廃水中の高沸
点有機溶剤を効率よく回収することができ、有機溶剤の
回収再利用コストの削減、半導体や液晶の製造コストの
削減、および有機溶剤の分解処理に伴う環境負荷の低減
を図ることができる。

【００１５】また、本発明の廃水処理設備は、既に蒸留
精製装置を使用して高濃度廃水（例えば高沸点有機溶剤
含有量５重量％以上）を場内で蒸留精製している工場に
おいては、蒸発濃縮装置を導入することにより、これま
で回収できなかった中・低濃度廃水（例えば高沸点有機
溶剤含有量１０〜１００００ｍｇ／Ｌ）に含まれる高沸
点有機溶剤についても回収対象とすることができる。

【００１６】さらに、本発明の廃水処理設備は、蒸発濃
縮装置で生じた蒸気をヒートポンプによる熱回収装置に
導くことで、水の蒸発のために投入したエネルギーの一
部を回収することが可能となる。したがって、蒸発濃縮
と蒸留精製を組み合わせた本発明は、従来の蒸留精製の
みによる回収システムに比べ、エネルギー効率の面から
も有利である。

【００１７】本発明の廃水処理設備は、蒸発濃縮装置の
前段に逆浸透膜装置を設け、水よりも沸点が高い高沸点
有機溶剤を含む廃水を逆浸透膜装置で処理した後、逆浸
透膜装置の濃縮水を蒸発濃縮装置で処理することができ
る。すなわち、中・低濃度廃水の場合は、前述した蒸発
濃縮装置および蒸留精製装置による回収処理を行うとき
に、廃水の加温のために必要なエネルギー（加温用蒸
気、ヒーター電力）の量が、高濃度廃水の場合より多く
なることは避けられない。そこで、本発明では、上記の
ように蒸発濃縮装置の前段に逆浸透膜装置を設け、逆浸
透膜装置により熱エネルギーを投入することなく廃水中
の高沸点有機溶剤を濃縮した後、その濃縮水を蒸発濃縮
装置によって処理することで、蒸発濃縮装置に投入する
熱エネルギーをなるべく低く抑え、かつ蒸発濃縮装置の
規模を縮減することができる。

【００１８】本発明の廃水処理設備は、廃水中に含まれ
る沸点が水よりも高い高沸点有機溶剤であれば、いずれ
のものでも回収再利用することが可能であるが、特に分
解生成物が悪臭物質であるジメチルスルホキシド（沸点
１８９℃）を分解処理することなく回収再利用するのに
適している。また、含窒素化合物であるモノエタノール
アミン（沸点１７１℃）を分解処理することなく回収再
利用するのにも適しており、これにより排水中の窒素濃
度を下げることができる。さらに、ジメチルスルホキシ
ドとモノエタノールアミンの混合液は、近年電子産業で
使用量が増加しており、本発明の廃水処理設備によって
回収再利用する価値が高い。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明をさ
らに詳しく説明する。図１は、本発明に係る廃水処理設
備の一実施形態を示すフロー図である。本例の廃水処理
設備は、蒸発濃縮装置２および蒸留精製装置４をこの順
で備えている。

【００２０】蒸発濃縮装置２において、６は装置本体、
８は装置本体６内に設置された複数の伝熱管、１０は伝
熱管８に加温用蒸気１２を供給する蒸気供給装置、１４
は廃水導入ライン、１６は濃縮水排出ライン、１８は濃
縮水循環ライン、２０は蒸気排出ライン、２２は真空ポ
ンプを示す。蒸発濃縮装置２は、沸点が水よりも高い回
収目的の高沸点有機溶剤を含む廃水を廃水導入ライン１
４から装置本体６内に導入し、この廃水を伝熱管８に接
触させて水の沸点以上で目的の高沸点有機溶剤の沸点未
満の温度に加温することにより、水を蒸発させて高沸点
有機溶剤濃度を高めた濃縮水２１を得るものである。な
お、この蒸発濃縮は、常圧、減圧のいずれの条件でも実
施可能であるが、加温用蒸気の使用量を抑える観点から
減圧条件下での実施、すなわち真空ポンプ２２により装
置本体６内を減圧した状態での実施が望ましい。

【００２１】また、蒸留精製装置４において、２４は加
温部、２６は冷却部、２８は回収部、３０はコンデンサ
ーを示す。加温部２４は、蒸発濃縮装置の濃縮水２１を
加温用蒸気２５で予備加温した後、ヒーター３２で上記
濃縮水２１を目的の高沸点有機溶剤の沸点以上の温度に
加温し、目的の高沸点有機溶剤を蒸発させるとともに、
目的の高沸点有機溶剤よりもさらに高沸点の物質やＳＳ
成分などを含む廃液３４を釜残として排出する。冷却部
２６は、高沸点有機溶剤の蒸発ガス３６を冷却水３８に
よって高沸点有機溶剤の沸点未満の温度に冷却する。回
収部２８は、冷却部２６から導入された気液混合物４０
をさらに冷却してその中に含まれる高沸点有機溶剤を回
収液４２として液化回収する。コンデンサー３０は、回
収部２８から導入されたガス４４を冷却水４６により冷
却して水等を含む廃液４８を排出するとともに、廃液４
８の一部を環流ライン５０を通して回収部２８に環流す
る。廃液４８の一部を回収部２８に環流するのは、回収
部２８において環流した廃液４８で前記気液混合物４０
を冷却することにより、熱の有効利用を図るとともに、
回収部２８での回収液４２中の高沸点有機溶剤濃度を高
めるためである。

【００２２】本例の廃水処理設備では、蒸留精製装置の
塔断面積は処理水量に比例するため、例えば、蒸発濃縮
装置で廃水を１０分の１量まで濃縮することにより、蒸
留精製装置の塔断面積を１０分の１まで縮小することが
でき、蒸留精製装置の装置規模を縮減することができ
る。

【００２３】なお、蒸発濃縮装置から生じる蒸気を冷却
して得られる凝縮水は、比較的純度の高い水であること
から、場内の水回収ラインに導入してもよい。ただし、
濃縮対象の廃水によっては、低沸点の汚濁物質が蒸気側
に移行するため得られた凝縮水の汚濁濃度が高くなる場
合がある。この場合は凝縮水を回収水として利用するに
は適さないため、得られた凝縮水は場内の排水処理工程
に導いて処理することが望ましい。

【００２４】また、蒸留精製装置の加温部およびコンデ
ンサー部から生じる廃液には、未回収の有機溶剤をはじ
め汚濁有機物質が含まれるため、これら廃液は通常生物
処理などの排水処理設備にて処理される。廃液中に難分
解性物質が含まれる場合には、物理化学処理と生物処理
の組み合わせで処理されることもある。

【００２５】図２は、蒸発濃縮装置における熱回収の一
例を示す図である。本例の蒸発濃縮装置２では、蒸気排
出ライン２０に蒸気圧縮ヒートポンプ５２が介装され、
このヒートポンプ５２によって装置本体６から排出され
た蒸気を圧縮して加温し、加温用蒸気として再利用する
ようになっている。すなわち、本例の廃水処理設備で
は、コンプレッサなどで構成されるヒートポンプ式熱回
収装置を付帯することにより、蒸発濃縮装置において蒸
発した蒸気を加温用蒸気として使用することができ、蒸
留精製のみによる回収システムに比べて投入熱エネルギ
ーを低くすることができる。なお、図２の蒸発濃縮装置
におけるその他の部分は図１と同じであるため、図２に
おいて図１と同一の部分には同一参照符号を付してその
説明を省略する。

【００２６】

【実施例】（実施例１）ジメチルスルホキシドおよびモ
ノエタノールアミンを含む廃水を図１に示した廃水処理
設備によって処理し、両物質を回収した。蒸発濃縮は、
減圧蒸発（−５８０ｍｍＨｇ）、設定温度７１℃、蒸発
濃縮率１２倍の条件で行った。蒸留精製は、加温部にお
けるヒーター設定温度１９５℃の条件で行った。ジメチ
ルスルホキシドおよびモノエタノールアミンの廃水（原
水）中の濃度、蒸発濃縮装置による蒸発濃縮液中の濃
度、および蒸留精製装置による蒸留回収液中の濃度を表
１に示す。また、蒸留後回収液の水分濃度は０．０１％
以下、蒸留回収液における両物質の回収率は７５％であ
った。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１より、ジメチルスルホキシドとモノエ
タノールアミンの混合廃水を蒸発濃縮装置と蒸留精製装
置によって処理した場合、工業的に利用価値の高い両物
質を再利用できるレベルにまで精製した回収液を得るこ
とができることが確認された。

【００２９】（実施例２）ジメチルスルホキシド（ＤＭ
ＳＯ）を含む廃水を逆浸透膜装置で処理した。処理条件
は下記のとおりとした。・使用逆浸透膜：日東電工（株）製、ＮＴＲ−７５９Ｕ
ＰＲＯ（４インチ×１ｍ）・入口圧力：１．４７ＭＰａ・入口水量：０．６２ｍ³／ｈｒ・透過水量：０．２２ｍ³／ｈｒ・濃縮水量：０．４０ｍ³／ｈｒ・濃縮倍率：１．５５倍

【００３０】その結果、逆浸透膜装置入口での廃水中の
ＤＭＳＯ濃度は８５ｍｇ／Ｌ、逆浸透膜装置の濃縮水の
ＤＭＳＯ濃度は１３２ｍｇ／Ｌ、逆浸透膜装置の透過水
のＤＭＳＯ濃度は０．８２ｍｇ／Ｌ、逆浸透膜装置によ
るＤＭＳＯ阻止率は９９％であった。したがって、本実
験により、逆浸透膜による濃縮装置を蒸発濃縮装置の前
段に設置することにより、ジメチルスルホキシドを逆浸
透膜により高効率で阻止して濃縮することができ、蒸発
濃縮装置での加温エネルギを低減できることが確認され
た。具体的には、回収対象のジメチルスルホキシドの量
を損なうことなく、蒸発濃縮装置による処理量を逆浸透
膜装置を使用しない場合の３分の２程度に低減できるも
のであった。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明の廃水処理設備に
よれば、高沸点有機溶剤を含む廃水、特に高沸点有機溶
剤を中・低濃度で含む廃水を、蒸留精製装置の規模の大
型化を招くことなく処理して、該廃水中に含まれる高沸
点有機溶剤を効率よく回収することができる。したがっ
て、本発明によれば、有機溶剤の回収再利用コストの削
減、半導体や液晶の製造コストの削減、および有機溶剤
の分解処理に伴う環境負荷の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る廃水処理設備の一実施形態を示す
フロー図である。

【図２】蒸発濃縮装置における熱回収の一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

２蒸発濃縮装置４蒸留精製装置８伝熱管１２加温用蒸気１４廃水導入ライン１６濃縮水排出ライン２１濃縮水２４加温部２５加温用蒸気２６冷却部２８回収部３０コンデンサー３２ヒーター３６蒸発ガス３８冷却水４２回収液

フロントページの続き (72)発明者冨田実東京都江東区新砂１丁目２番８号オルガノ株式会社内Ｆターム(参考） 4D006 GA03 KA72 KB18 PA04 PB08 PB12 PB70 PC01 4D034 AA26 BA01 CA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸発濃縮装置および蒸留精製装置をこの
順で備え、蒸発濃縮装置において、沸点が水よりも高い
高沸点有機溶剤を含む廃水を水の沸点以上で高沸点有機
溶剤の沸点未満の温度に加温し、水を蒸発させて廃水中
の高沸点有機溶剤の濃度を高めた後、蒸留精製装置にお
いて、蒸発濃縮装置の濃縮水を高沸点有機溶剤の沸点以
上の温度に加温し、高沸点有機溶剤を蒸発させるととも
に、この高沸点有機溶剤の蒸発ガスを高沸点有機溶剤の
沸点未満の温度に冷却して高沸点有機溶剤を液化回収す
ることを特徴とする廃水処理設備。
【請求項２】蒸発濃縮装置の前段に逆浸透膜装置を設
け、水よりも沸点が高い高沸点有機溶剤を含む廃水を逆
浸透膜装置で処理した後、逆浸透膜装置の濃縮水を蒸発
濃縮装置で処理することを特徴とする請求項１に記載の
廃水処理設備。
【請求項３】水よりも沸点が高い高沸点有機溶剤がジ
メチルスルホキシドおよび／またはモノエタノールアミ
ンであることを特徴とする請求項１または２に記載の廃
水処理設備。