JP2020157226A - 水処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品製造工程排水などのリン成分含有被処理水を濾過処理する水処理方法及び装置において、スライムによる濾過手段の閉塞を抑制することができる水処理方法及び装置を提供する。【解決手段】濾過装置で被処理水を濾過処理する水処理方法及び装置において、ＯＨ型以外のアニオン交換樹脂によって被処理水中のリン成分を吸着除去した後、該濾過装置で濾過処理することを特徴とする水処理方法及び装置。前記アニオン交換樹脂はＣｌ型アニオン交換樹脂であることが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は水処理方法に係り、特にリン成分を含む被処理水を処理する方法及び装置に関する。

給水中の不純物／イオン分を除去する分離膜／逆浸透膜においては、膜表面に給水中の微生物が繁殖することによって、膜の濾過抵抗を上昇させ、ひいては膜を閉塞させる。このため、膜の表面を定期的に洗浄し、給水に殺菌剤が添加されている。しかしながら膜の洗浄を行うとその間は装置の停止が余儀なくされ、処理水を精製することができないため可能な限り洗浄頻度は下げたい。更に物理的な洗浄のみでは膜表面に繁殖した微生物を除去することが困難である。

また、半導体装置、液晶表示装置、位相シフトマスクなどの電子部品の製造工程では、選択的にシリコン窒化膜を除去するウェットエッチングが行われている。例えば、半導体装置においては、ウェーハ上に素子分離酸化膜（シリコン酸化膜；ＳｉＯ_２膜）を形成させる際のハードマスクとして窒化膜（シリコン窒化膜；Ｓｉ_３Ｎ_４）が用いられているが、このような窒化膜の除去には、加熱したリン酸溶液を用いた熱リン酸法をはじめとするウェットエッチングが一般的に採用されている（特許文献１）。また、半導体素子の微細化に伴いウェット洗浄において水よりも表面張力の低いイソプロパノールといった有機溶媒が多用されている。このように半導体／電子部品工場においてはウェットプロセスで有機物やリンといった菌体の基質になり得る溶液が使用されており、その排液のバイオポテンシャルは場合によっては工水と比較して非常に高くなる。このような高純度有機溶媒・無機りん酸を含む排水を逆浸透膜やストレーナーといった排水処理膜で処理するとスライムが発生し膜閉塞が起きる。

こうしたスライム対策のためには、一般に高濃度の殺菌剤が必要になる。従来、スライム剥離剤またはスライム洗浄剤としては、ヒドラジンや次亜塩素酸ナトリウムや過酸化水素水等が広く使用されている。

あるいは水酸化ナトリウムの添加によってｐＨを上げることでスライムの発生を回避する技術も存在する（特許文献２）。

また、逆浸透膜でのスライムによる障害を防止するために、逆浸透膜処理に先立ち、リンを吸着除去することが提案されている（特許文献３）。特許文献３では、リン吸着剤として、含水亜鉄酸塩、金属複合酸化物、ハイドロタルサイトが記載されている。

なお、強塩基性アニオン交換樹脂で処理した後に逆浸透膜処理する純水あるいは超純水製造方法は公知であるが（例えば特許文献４）、その目的は高度にイオン性不純物を除去することあり、逆浸透膜でのスライム障害を抑制するために用いるものではない。また、イオン性不純物の除去を目的とするため、用いるアニオン交換樹脂はＯＨ型のものが用いられている。

特開２００８−７１８０１ 特開２００７−２４４９３０ 特開２０１１−２１８２６７ 特開平１１−２６２７７１

膜濾過装置のスライム対策のために用いる高濃度の殺菌剤の内、ヒドラジンは毒性がある。次亜塩素酸ナトリウムや過酸化水素などの無機酸化剤は、高濃度で使用すると、配管や熱交換器の金属材質の腐食を引き起こし易い。また、その他の比較的安全で腐食性の低い薬品についても、処理水を回収／下水放流／河川放流するいずれの場合においても無害化処理が必要になる。

特許文献２のように、スライム対策のために被処理水のｐＨを上げる場合は、放流時に中和処理が必要になる上、カルシウム等の無機スケール対策が必要になる。

特許文献３に記載の方法では、反応時間や処理水リン酸濃度、コストの観点から装置コストに対して十分な効果が得られない。

本発明は、被処理水を濾過処理する水処理方法及び装置において、スライムによる濾過手段の閉塞を抑制することができる水処理方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明の水処理方法は、濾過装置で被処理水を濾過処理する水処理方法において、ＯＨ型以外のアニオン交換樹脂によって被処理水中のリン成分を吸着除去した後、該濾過装置で濾過処理することを特徴とする。

本発明の水処理装置は、被処理水中のリン成分を吸着除去する吸着手段と、該吸着手段からの水を濾過処理する濾過手段とを有する水処理装置において、該吸着手段は、ＯＨ型以外のアニオン交換樹脂を有することを特徴とする。

本発明の一態様では、前記アニオン交換樹脂はＣｌ型アニオン交換樹脂である。

本発明の水処理方法及び装置によると、被処理水からリン成分を吸着除去した後、濾過処理するので、スライムによる濾過手段の閉塞が抑制される。

実施の形態を示すフロー図である。

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。

本発明の水処理方法及び装置が処理対象とする被処理水としては、半導体装置、液晶表示装置、位相シフトマスクなどの電子部品の製造工程からの排水の他、食品工場排水、飲料工場排水等のバイオポテンシャルの高い排水が例示されるが、これらに限定されない。

なお、半導体装置、液晶表示装置、位相シフトマスクなどの電子部品の製造工程からの排水は、通常、無機リンを０．０１〜１００ｍｇ／Ｌ程度含有すると共に、さらにイソプロパノール等の有機溶媒を含んでおり、ＴＯＣ濃度は０．１〜１０００ｍｇ／Ｌ程度であり、ｐＨ５〜１０程度であることが多い。

本発明では、被処理水をまずＯＨ型以外のアニオン交換樹脂と接触させてリン成分を吸着除去する。好適には、被処理水をＯＨ型以外のアニオン交換樹脂を充填したアニオン交換樹脂塔にＳＶ５〜２００ｈｒ^−１特に８０〜１２０ｈｒ^−１程度で通水する。

ＯＨ型以外のアニオン交換樹脂としては、Ｃｌ型、ＳＯ_４ ^２−型、ＮＯ_３ ⁻型などのアニオン交換樹脂を用いることができるが、イオン交換効率が高い点から、Ｃｌ型が特に好ましい。なお、Ｃｌ型アニオン交換樹脂は、０．１〜１０重量％程度の濃度のＮａＣｌ等の中性塩水溶液によって再生することができ、塩酸による再生を不要とすることができる。アニオン交換樹脂としては、弱塩基性アニオン交換樹脂よりも強塩基性アニオン交換樹脂の方が、リン除去率が高い点で好ましい。

このＯＨ型以外のアニオン交換樹脂を充填したアニオン交換樹脂塔に被処理水を通水することにより、無機リン濃度が０．０１〜１ｍｇ／Ｌ又はそれ以下のリン除去処理水が得られる。

このリン除去処理水を濾過手段に通水して濾過処理する。濾過手段としては、ＭＦ、ＵＦ、ＲＯ等の膜濾過装置のほか、保安フィルタやストレーナなども用いることができる。

図１は、本発明の水処理装置の一例を示すものであり、上述のＯＨ型以外のアニオン交換樹脂を充填したアニオン交換樹脂塔１と、その流出水が供給される濾過装置２とが設置されている。アニオン交換樹脂塔１と濾過装置２との間にポンプやタンク等が設置されてもよい。また、上記以外の機器が設置されてもよい。

この水処理装置によると、被処理水をまずＯＨ型以外のアニオン交換樹脂と接触させてリン成分を吸着除去した後、濾過処理するので、濾過装置２におけるスライムによる閉塞が抑制される。この水処理装置は、濾過装置２の前段にアニオン交換樹脂塔１を設置するのみでバイオポテンシャル及びスライム閉塞の大幅な低減を実現するものであり、装置構成が簡易である。また、給水ｐＨを極端に変動させることもないため、従来課題であったスライム対策処理後の中和や薬品の無害化といった後処理も不要となる。更には、ＯＨ型以外のアニオン交換樹脂を用いるため、塩酸等を用いることなく再生可能であり、濾過装置の薬傷リスク等を抑えることができる。

［比較例１］
エタノール１００ｍｇ／Ｌ、塩化アンモニウム８ｍｇ／Ｌ、リン酸水素二ナトリウム５ｍｇ／Ｌを含む排水を１Ｌ／ｍｉｎで側溝に流し、側溝の末端に配置した濁質除去用ストレーナの様子を観察したところ、排水開始３日後にストレーナに白濁したバイオフィルムの付着が確認され、排水開始５日後でストレーナ全体にバイオフィルムが付着し、側溝の水位上昇が始まった。

［実施例１］
比較例１で用いたものと同一の排水を、三菱ケミカル社製Ｃｌ型アニオン交換樹脂ＳＡ−１０ＡＬを１０Ｌ充填したカラムに通水した後、上記側溝に流すようにしたところ、排水開始後１０日間が経過してもストレーナへのバイオフィルムの付着は確認されなかった。

比較例１及び実施例１においてストレーナ濾過水のリン濃度とｐＨ、導電率を確認した結果を表１に示す。

［考察］
実施例１において排水のｐＨがやや下がっているが、これはリンを含む水中の弱アニオン類が塩化物イオンと置換された結果と考えられる。同じく導電率上昇についても、排水中のアニオンが酸乖離定数の高い塩化物イオンにほぼ置き換わり、モル当量導電性が他のイオンと比較して数倍高いプロトンが水中に増えたことを示唆している。

これらの結果から、ｐＨの値は実施例においても極端な酸性になることなく中性域を保ちほぼ変動しないままで、バイオフィルム形成における必須元素であるリンが除去されていることが示された。

１ アニオン交換樹脂塔
２ 濾過装置

Claims (4)

1. 濾過装置で被処理水を濾過処理する水処理方法において、ＯＨ型以外のアニオン交換樹脂によって被処理水中のリン成分を吸着除去した後、該濾過装置で濾過処理することを特徴とする水処理方法。
2. 前記アニオン交換樹脂はＣｌ型アニオン交換樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の水処理方法。
3. 被処理水中のリン成分を吸着除去する吸着手段と、
   該吸着手段からの水を濾過処理する濾過手段と
   を有する水処理装置において、
   該吸着手段は、ＯＨ型以外のアニオン交換樹脂を有することを特徴とする水処理装置。
4. 前記アニオン交換樹脂はＣｌ型アニオン交換樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の水処理装置。

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