JP2022070609A - 排ガス処理設備排水の処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】排ガス処理設備排水の処理水のTOC成分及びフッ素を十分に除去することができる排ガス処理設備排水の処理装置を提供する。【解決手段】排ガス処理設備の水スクラバー排水は、pH調整槽12、熱交換器14、UF装置15、中継槽16、MF装置18、RO装置20、生物処理手段23に通水された後、熱交換器27を通って降温し、MF装置28を経て回収水となり、排ガス処理設備に返送される。RO給水にスライム抑制剤が添加される。【選択図】図1
Description
本発明は、PFCs等を含んだガスを除害燃焼等により処理するための排ガス処理設備(除害装置)からの排水を処理する装置に関する。
なお、PFCs(Perfluorocompounds)とは、CF4、C2F6、C4F8、SF6、WF6などのペルフルオロ化合物のことであるが、本明細書ではこれらペルフルオロ化合物のほか、CH2F2、Cl2、BCl3、F2、HF、SiH4、NH3、PH3、TEOS(テトラエトキシシラン)、TRIS(トリエトキシシラン)、TiCl4など、デポジション、エッチング、クリーニングの各工程で用いられる、すべての有害、可燃、地球温暖化ガスを表わす。
半導体、液晶、LED、太陽電池等の製造プロセスでは、ペルフルオロ化合物などの上記PFCsが多量に使用されている。ペルフルオロ化合物ガスを用いる工場では、これを無害化する除害装置と称される排ガス処理設備を設置している(特許文献1)。除害装置では、燃焼、電気加熱、プラズマなどを用いて、ペルフルオロ化合物を燃焼(酸化)又は熱分解反応により、フッ素(F2)を脱離させた後、当該装置に組み込まれた水スクラバーで排ガスを洗浄し、ガス中のF2を吸収除去する。なお、この燃焼又は熱分解によって、シリカ微粒子も発生する。
スクラバー排水(除害排水)は、HFのほかに、ペルフルオロ化合物分子の有機骨格に由来する有機性炭化水素化合物(TOC成分)を含有する。そこで、スクラバー排水は、生物処理装置などの有機物分解手段に導かれて処理される。
除害排水の処理に、生物処理装置などの有機物除去装置を設置するのは、除害装置での省エネルギーを考慮し、低温分解で有害性、可燃性、地球温暖化効果に起因するC-F結合などを切り離すことなどを目的としており、炭化水素骨格の完全燃焼を行っていないため、スクラバー排水に有機性炭化水素化合物(TOC)が含まれるためである。近年、除害装置の運転コスト低減の目的で燃焼温度を低く設定することが多い。その結果、除害排水のTOCが分解しきれず高濃度になる傾向にある。
一般的に除害装置用の水スクラバー用水の水質は水道水レベルであるため、除害排水の処理水のTOC管理は緩いものとなっている。そのため、除害排水を処理した回収水を除害装置の水スクラバー用水とする循環方式が一般的である。
図2は従来の除害排水処理装置の一例を示すフロー図である。除害装置の水スクラバーからの除害排水は、配管1を介してpH調整槽2に導入され、pH調整剤が添加されて中性pHに調整される。
pH調整槽2からの水は、生物処理槽3に導入され、生物処理されて有機物が分解処理される。生物処理槽としては好気性生物処理槽が用いられることが多い。
生物処理槽3からの水は、殺菌剤として次亜塩素酸ナトリウムが添加された後、UF膜などの濾過装置4に通水され、SS(懸濁物質)及び菌体が分離される。濾過された水は、中継槽5を経た後、亜硫酸ナトリウムが添加されて残留する次亜塩素酸ナトリウムと反応させ、次いで熱交換器6に通されて冷却される。熱交換器6へは低温流体として工業用水が配管6aから通水される。この工業用水は、熱交換器6で昇温した後、配管6bを介して純水製造装置(図示略)へ送水される。
熱交換器6で冷却されて降温した水は、配管7を介して保安フィルタとしてのMF膜装置8に供給され、膜濾過された後、配管9を介してRO(逆浸透)装置10に供給される。RO膜を透過した透過水は、設備用水槽10aを経て除害装置の水スクラバーに供給される。設備用水槽10aには工業用水をRO処理した水が補給水として導入される。RO装置10の濃縮水は、配管10bを介してフッ素含有排水処理システムの受水槽(図示略)に送水される。
特許文献2の図4,5には、フッ素含有排水を処理する方法として、生物処理工程及びRO処理工程を有する方法が記載されている。
除害排水は、場合によっては100~500μg/Lのフッ素を含有する場合がある。この場合、高濃度フッ素の影響により生物処理の活性が著しく阻害され、生物処理水のTOCが悪化してしまう。
除害排水に含有される有機物は、メタノールなど分子量が低い有機物を主とする。メタノール等の低分子量有機物は、RO膜で殆ど除去されない。その為、除害排水中の低分子量有機物は、生物処理で分解または改質して、ROで除去可能としておくことが望ましい。
一方、ROではフッ素が効率的に除去される。その為、ROの後段側でスライムが生じやすい。スライムが発生し易い処理水を除害装置のスクラバーに送水した場合、スライムトラブルが生じ易くなる。
また、生物処理の活性が低下する原因として、排水温度の上昇(40℃以上に到達する場合もある。)も考えられる。
本発明は、排ガス処理設備排水のTOC成分及びフッ素を十分に除去することができる排ガス処理設備排水の処理装置を提供することを目的とする。
本発明の排ガス処理設備排水の処理装置は、フッ素及び有機物を含む排ガス処理設備排水を処理して排ガス処理設備用水として回収する排ガス処理設備排水の処理装置において、該排ガス処理設備排水を濾過処理する濾過手段と、該濾過手段の濾過処理水をRO処理するRO装置と、該RO装置の透過水を生物処理する生物処理手段とを備える。
本発明の一態様では、前記生物処理手段は生物活性炭塔である。
本発明の一態様では、前記RO装置の給水にスライム抑制剤を添加するスライム抑制剤添加手段を有する。
本発明の一態様では、前記生物処理手段からの生物処理水を冷却する熱交換器を有する。
本発明の一態様では、前記濾過手段はUF装置を有する。
本発明の排ガス処理設備排水の処理装置では、排ガス処理設備排水のフッ素濃度が高くても、前段のRO装置でフッ素を除去することにより、後段の生物処理手段の生物処理活性が維持され、排水中の有機物が効率的に分解される。
以下、図1を参照して実施の形態について説明する。
PFCs等を含んだガスを除害燃焼又は熱分解等により処理する排ガス処理設備(除害装置)の水スクラバーからの排水(除害排水)は、配管11で次亜塩素酸ナトリウムが添加された後、pH調整槽12に導入され、pH調整剤が添加されてpH5~8特に6~7に調整される。pH調整剤としては、NaOHなどが用いられる。
pH調整槽12からの水は、水槽13を経て第1熱交換器14に通されて冷却される。第1熱交換器14へは低温流体として工業用水が配管14aから通水される。この工業用水は、第1熱交換器14で昇温した後、配管14bを介して純水製造装置(図示略)へ送水され、純水製造用原水として利用される。
第1熱交換器14で冷却されて降温した水は、濾過手段としてのUF装置15でSSが除去された後、中継槽16に導入される。濾過手段として設置したUF装置15はコロイダル物質も除去できる。
中継槽16内の水は、配管17で亜硫酸ナトリウムが添加され残留NaClOとの反応が行われ、次いで、スライム抑制剤が添加された後、保安フィルタとしてのMF装置18に供給される。MF装置18で膜濾過された濾過水は、RO装置20に供給される。なお、RO給水にスケール分散剤が添加されてもよい。RO装置20の濃縮水は、配管21を介してフッ素含有排水処理システムの受水槽(図示略)に送水される。
RO装置20の透過水は、水槽22を経て生物処理手段23に導入され、生物処理されて有機物が分解処理される。生物処理手段23としては生物活性炭塔が好適である。
生物処理手段23からの生物処理水は、配管24で次亜塩素酸ナトリウムが添加された後、濾過装置25に通水され、SS(懸濁物質)や菌体が分離される。濾過装置25としては、二層濾過、MF装置などが用いられる。
濾過装置25で濾過された水は、設備用水槽26を介して第2熱交換器27に送水されて冷却される。第2熱交換器27の低温流体として、冷凍機からの冷水が通水される。
第2熱交換器27で降温した水は、MF装置28で濾過処理された後、排ガス処理設備(除害装置)に回収水として返送され、水スクラバーで使用される。なお、設備用水槽26には、RO装置20で濃縮水が排水処理設備に排出される分だけ補給水が補給される。一般的に除害装置に補給される要求水質は水道水レベルとされるが、設備用水槽26への補給水を水道水とした場合、RO装置20はCaF2スケールにより閉塞するリスクが高まる。これは、補給水由来のカルシウムが、除害装置で処理されたPFCs系ガスから発生し除害装置循環系内で濃縮されたフッ素と混合され、除害排水として当該回収設備の原水となり、RO装置20の膜面で濃縮され、CaF2としてスケールが析出する為である。これを防止する為、補給水は軟水または工業用水のRO処理水とすることが好ましい。この工業用水のRO処理に供されるRO膜としては高除去率ROが望ましいが、これに限定されるものではない。
この実施の形態においては、上記のように、生物処理手段23の前段に濾過手段(UF装置15)及びRO装置20を設置し、あらかじめSSやコロイダルシリカ、フッ素等を除去する。これにより、排ガス処理設備排水のフッ素濃度が高くても、前段のROでフッ素を除去することにより生物処理の活性が維持され、排水中の有機物が効率的に分解される。
なお、前述の通り、除害排水中の有機物は低分子の有機物が多い為、これを処理しないで除害装置へ回収水として返送すると、同じTOC値であっても除害装置系内がスライム化するリスクが高い。RO装置での除去率が極めて低い低分子量の有機物は、逆に生物処理され易い有機物であるので、低分子量の有機物がRO透過水に含まれていても、生物処理手段23で効率よく生物処理される。
生物処理手段23から流出した菌体は濾過器25で除去される。菌体の一部が濾過器25からリークしたとしても、この菌体は系内のスライム化を促進させる能力はほとんどない。また、リークした菌体は、除害設備を経由して除害排水がUF装置15で処理される際に確実に除去される為、菌体が除害装置循環系内にとどまり、系内がそれで閉塞するリスクは少なく、安定して排水を回収することが可能である。
本実施の形態の排ガス処理設備排水の処理装置の回収水中に有機物が一部残存する場合でも、生物処理手段23での生物処理によって改質されている為、スライム発生は低分子量の有機物のままの状態と比較して抑制される。
なお、除害排水にはアンモニアも含有される場合が多く、濃度によっては生物処理での硝化が促進し、DO不足で有機物の処理性能が低下する問題が生じることが考えられるが、この排ガス処理設備排水の処理装置では、フッ素と同様に、硝化生成物がRO装置20で除去される為、そのような問題は生じない。
この実施の形態においては、第1熱交換器14にて純水装置原水系へ排熱回収することで、除害排水冷却に要する冷水ばかりでなく、純水原水加熱に要する蒸気または温水も低減することが可能となる。
上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記以外の構成とされてもよい。例えば、生物の活性化維持の為、生物処理手段23への給水の温度が35℃以下になるように冷却器で調整するようにしてもよい。また、第1熱交換器14は、除害排水とその他の排水との水・熱バランスによって最適設置位置が異なり、スライム抑制剤注入点とMF装置18の間や水槽22と生物処理槽23との間に設置される場合もある。
2,12 pH調整槽
3 生物処理槽
6,14,27 熱交換器
8,18,28 MF装置
10,20 RO装置
23 生物処理手段
3 生物処理槽
6,14,27 熱交換器
8,18,28 MF装置
10,20 RO装置
23 生物処理手段
Claims (5)
- フッ素及び有機物を含む排ガス処理設備排水を処理して排ガス処理設備用水として回収する排ガス処理設備排水の処理装置において、
該排ガス処理設備排水を濾過処理する濾過手段と、
該濾過手段の濾過処理水をRO処理するRO装置と、
該RO装置の透過水を生物処理する生物処理手段と
を備えたことを特徴とする排ガス処理設備排水の処理装置。 - 前記生物処理手段は生物活性炭塔である請求項1の排ガス処理設備排水の処理装置。
- 前記RO装置の給水にスライム抑制剤を添加するスライム抑制剤添加手段を有する請求項1又は2の排ガス処理設備排水の処理装置。
- 前記生物処理手段からの生物処理水を冷却する熱交換器を有する請求項1~3のいずれかの排ガス処理設備排水の処理装置。
- 前記濾過手段はUF装置を有する請求項1~4のいずれかの排ガス処理設備排水の処理装置。
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