JP3433601B2 - 排水の回収、浄化装置 - Google Patents

排水の回収、浄化装置

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、半導体、液晶等
の製造工場において、超純水を用いる洗浄工程から流出
する洗浄排水を回収、浄化し、超純水製造用の原水に利
用するための排水の回収、浄化装置に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、取水量、排水量の規制によって、
超純水を用いる洗浄工程から流出する洗浄排水を回収
し、図1(A)に示すようにpH調整槽1でpHを中性
化し、次いでポンプにより流動式生物処理装置2に供給
して排水中のイソプロピールアルコール、メタノール、
酢酸、アセトン等の有機物(TOC)や、NH4 + を分
解除去し、その処理水のタンク3から殺菌剤としてCl
2 が連続的に供給される殺菌槽4に供給し、殺菌槽から
限外濾過膜や精密濾過膜等の膜分離装置5にポンプで加
圧して供給することにより流動式生物処理装置からの菌
体を分離し、膜を透過した透過水を超純水製造用原水と
し、超純水製造システムに送水している。尚、殺菌槽で
のCl2 の連続添加は、運転の継続によって後段の膜分
離装置の膜面に菌体が付着し、フラックスが低下するの
を防止するためである。 【0003】従来、使用されている流動式生物処理装置
2は、図2に示すように生物反応槽6と、酸素溶解槽8
とからなり、生物反応槽6は微生物を担持した粒状又は
ペレット状の活性炭による充填層7を有し、処理される
べき排水は充填層中を上向流で通水し、充填層を一定に
展開する。そして、酸素溶解槽8中には散気装置9が設
けられ、散気装置が水中に空気を曝気して水に溶存さ
せ、循環ポンプP1 が酸素溶解槽の溶存酸素を含む水を
生物反応槽6の底部に供給し、生物反応槽中の活性炭に
付着した微生物に酸素を補給する。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】取水量、排水量の規制
によって排水の回収量が多くなると、排水中のTOC濃
度は2〜10ppm、NH4 +の濃度は10〜30ppm
に高まる。これらのTOC、及びNH4 +は次の(1)
式、及び(2),(3)式によってTOCはCO2に、
NH4 +はNO3 -に分解される。 CH3 COOH+2O2 → 2CO2 +2H2 O・・・・・・・・(1) NH4 ++2O2 → NO2 -+2H2 O ・・・・・・・・・・・・・・(2) NO2 -+(1/2)O2 → NO3 -・・・・・・・・・・・・・・・・(3) つまり、TOCの1ppm(=2.5ppmasCH3
COOH)を分解するのに溶存酸素は2.7ppm、N
4 +の1ppmを硝化するには溶存酸素が4.4ppm
必要になる。従って、上述したTOC、NH4 +を高濃度
で含む排水の場合、従来の酸素溶解槽で生物反応槽に溶
存酸素を供給したので、TOCの生物分解は充分に行え
るが、NH4 +を硝化する溶存酸素が不足し、NH4 +を完
全に硝化できず、NH4 +が残存した処理水が殺菌槽4に
流入する。そうすると、殺菌槽中でNH4 +とCl2 が結
合して殺菌力の弱いクロラミンになるので膜分離装置の
分離膜の膜面に付着する菌体の除去効果が低くなり、フ
ラックスが低下するという問題が生じる。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
点を解消するため、水に溶解する空気量は水の圧力に比
例することに着目して開発されたもので、生物を付着し
た担体を保有する流動式生物処理装置と、該生物処理装
置からの流出水に塩素系殺菌剤を添加して膜濾過する膜
分離装置を備えた、超純水を用いた洗浄工程から流出す
る排水の回収、浄化装置において、前記流動式生物処理
装置に酸素を加圧溶解した加圧水を供給することを特徴
とする。 【0006】 【発明の実施の形態】本発明の流動式生物処理装置2
は、図1Bに示したように図2と同様な生物反応槽6
と、酸素を加圧溶解した加圧水を生物反応槽に供給する
ための加圧水製造装置10とからなる。この加圧水製造
装置は加圧状態で水と、酸素含有ガスや空気とを接触さ
せるものであれば任意の手段を採用することができる
が、図示の実施形態では、図1(B)に示すように、エ
アコンプレッサ11からの圧縮空気と、ポンプPによる
タンク3からの処理水を垂直に配置されたエジェクター
12に下から供給し、エジェクター中で混合した気液
は、エジェクターの上端に接続した上下方向に蛇行した
気体溶解管13中を流れる過程で空気は液中に溶解して
加圧タンク14の内部に噴出する。そして、液に溶解し
なかった空気は加圧タンクの頂部に接続した戻り管15
でエジェクタ12の負圧部に戻し、再度、液と混合して
溶解させる。 【0007】従って、加圧タンク14に得られた加圧水
を供給管16で生物反応槽6の底部に供給することによ
り、加圧水に溶解した多量の酸素を生物反応槽に補給す
ることができる。 【0008】エアコンプレッサ11がエジェクタ12に
供給する空気の量と、供給管16で生物反応槽6に供給
する加圧水中に溶解した空気の量とが常に一定して等し
くなるように制御されることが望ましいが、そのような
制御は実際上、困難であるため、エアコンプレッサがエ
ジェクタに供給する空気量を、加圧水中に溶解する空気
量よりも若干多くしてある。これにより加圧タンク中に
は、戻り管15でエジェクタに戻すための液に溶解しな
かった空気が占める面積が次第に大きくなる。そして、
加圧タンク中の加圧水は供給管16で生物反応槽に供給
されるので液面は下降し、一定量の空気を溶解した一定
圧力の加圧水を一定流量で生物反応槽に供給することが
できなくなる。 【0009】これを防止するため、加圧タンクには液面
の所定の上限、下限を換出する液位検出器17を設け、
その信号を適当な増幅回路(図示)を介してエアコンプ
レッサの、エジェクターへの圧縮空気供給管18に設け
た電磁開閉弁19に送信し、電磁開閉弁19を制御する
ようにしてある。つまり、加圧タンク内の液面が下限よ
りも下がると、液位検出器17はこれを検知して電磁開
閉弁19を閉じ、エアコンプレッサからエジェクタへの
圧縮空気を停める。これによりエジェクタは加圧タンク
の空気を戻り管15から吸引し、処理水タンクからの液
に混合して溶解させる。こうして加圧タンク中の空気が
占める面積が減少し、加圧水の液面が上昇し、上限に到
達すると、液位検出器がこれを検知して電磁開閉弁19
を開にし、エアコンプレッサは圧縮空気をエジェクタに
供給して液に混合、溶解させる。この動作を繰返すこと
により、加圧タンク内の加圧水の液面を上限と下限の間
に維持し、空気(酸素)の溶解量が一定で、一定圧力に
加圧された加圧水を一定流量で生物反応槽に供給するこ
とができる。 【0010】こうして本発明によれば、超純水を用いる
洗浄工程から流出する洗浄排水を回収し、pH調整槽1
でpHを中性化し、次いでポンプにより生物反応槽6に
供給して粒状又はペレット状の活性炭による充填層7中
を上向流で通水し、活性炭が担持する微生物で排水中の
TOC、NH4 +で分解する際、生物反応槽には加圧水製
造装置10からの酸素を充分に溶解した加圧水が供給さ
れているので、TOCの濃度が高くても生物分解を充分
に行えると共に、NH4 +の濃度が高くてもこれを完全に
硝化することができる。そして、殺菌槽4に供給される
処理水はNH4 +を含まないため、Cl2 と結合してのク
ロラミンは生成しない。従って、殺菌槽で添加されたC
2 は膜分離装置の膜面に付着する菌体を充分に除去す
るので、膜分離装置のフラックスは低下せず、膜を透過
した処理水を超純水製造システムに供給することができ
る。 【0011】超純水製造システムは通常の処理方法が使
用でき、例えば、凝集、沈殿、濾過、吸着等で構成され
る前処理工程、イオン交換、逆浸透膜脱塩、脱気等で構
成される一次純水製造工程、紫外線酸化、殺菌、イオン
交換、膜濾過等で構成される二次純水製造工程から形成
される。本発明によって処理された回収水は、工業用
水、市水、地下水等の原水と共に超純水製造システムの
前処理工程に供給されてもよいし、処理された回収水は
超純水製造システムの一次純水製造工程に供給してもよ
い。又、本発明の回収水の処理工程に続いて、イオン交
換、逆浸透膜脱塩工程を設けて、回収水の水質を向上し
て二次純水製造工程に供給してもよい。 【0012】本発明による図1(A),(B)の浄化装
置と、図1(A),図2の従来の浄化装置の比較テスト
を行った結果を次に示す。使用した回収排水はA社の半
導体を洗浄した排水で、TOC≒10ppm、NH4 +
10ppmであった。生物反応槽は、いずれも直径1
m、高さ4mで、充填層は10/32メッシュの粒状活
性炭2.5m3 で構成した。排水は10m3 /時の流量
で各装置に供給した。本発明の浄化装置では溶存酸素5
0ppmの加圧水を加圧水製造装置から3m3 /時×6
kg/cm2 で生物反応槽に供給した。又、従来の浄化
装置では酸素溶解槽から循環ポンプで溶存酸素8.5p
pmを含む水を13.5m3 /時で生物反応槽に供給し
た。 【0013】その結果、従来の浄化装置の膜分離装置の
膜を透過した処理水の溶存酸素量は<1ppm、NH4 +
は5〜6ppm、TOCは0.3ppmであるのに対
し、本発明の浄化装置の膜分離装置の膜を透過した処理
水中の溶存酸素量は4〜5ppm、NH4 +は<1pp
m、TOCは0.2ppmであり、処理水中のNH4 +
加圧水を生物反応槽に供給することで1ppm以下まで
低減でき、膜フラックスも安定化した。 【0014】 【発明の効果】以上で明らかなように、本発明では流動
式生物処理装置に酸素を加圧溶解した加圧水を供給する
ため、生物反応槽で排水中のTOC、NH4 +で分解する
際、水中には溶存酸素が充分にあるのでTOCの濃度が
高くても生物分解を充分に行えると共に、NH4 +の濃度
が高くてもこれを完全に硝化することができる。そし
て、殺菌槽4に供給される処理水はNH4 +を含まないた
め、Cl2 と結合してのクロラミンは生成しない。従っ
て、殺菌槽で添加されたCl2 は膜分離装置の膜面に付
着する菌体を充分に除去するので、膜分離装置のフラッ
クスは低下せず、膜を透過した処理水を超純水製造シス
テムに供給することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】Aは排水の回収、浄化装置のフローシート、B
は本発明による流動式生物処理装置である。 【図2】従来の排水の回収、浄化装置に使用されている
流動式生物処理装置である。 【符号の説明】 1 pH調整槽 2 流動式生物処理装置 3 処理水のタンク 4 殺菌槽 5 膜分離装置 6 流動式生物処理装置の生物反応槽 7 生物反応槽の充填層 10 加圧水製造装置 11 エアコンプレッサ 12 エジェクタ 13 気体溶解管 14 加圧タンク 15 戻り管 16 供給管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C02F 1/50 540 C02F 1/50 540A 550 550H 560 560E 560H 1/76 ZAB 1/76 ZABA (56)参考文献 特開 平6−79272(JP,A) 特開 平5−329477(JP,A) 特開 昭54−81660(JP,A) 特開 昭56−139195(JP,A) 実開 昭55−153195(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 3/08

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 生物を付着した担体を保有する流動式生
    物処理装置と、該生物処理装置からの流出水に塩素系殺
    菌剤を添加して膜濾過する膜分離装置を備えた、超純水
    を用いた洗浄工程から流出する排水の回収、浄化装置に
    おいて、前記流動式生物処理装置に酸素を加圧溶解した
    加圧水を供給することを特徴とする排水の回収、浄化装
    置。
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