JP3470130B2 - 廃水からシリカを除去する方法 - Google Patents
廃水からシリカを除去する方法Info
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- C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
- B01D61/147—Microfiltration
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- C02F1/583—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds by removing fluoride or fluorine compounds
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- C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
- C02F2103/346—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from semiconductor processing, e.g. waste water from polishing of wafers
Description
【０００１】発明の分野
本発明はシリカ含有廃水の高流動性処理および精製に関
する。より特定的には、本発明は、フィルター膜と有機
ポリマーの組み合わせを用いて、大量の廃水からシリカ
を除去する方法および装置に関する。
する。より特定的には、本発明は、フィルター膜と有機
ポリマーの組み合わせを用いて、大量の廃水からシリカ
を除去する方法および装置に関する。
【０００２】発明の背景
多くの工業的作業はシリカを含んだ水を大量に生成す
る。例えば、半導体デバイスの製造に広く用いられてい
る化学・機械的研磨（ＣＭＰ）プロセスは、大量のシリ
カを含有する廃水流を生成する。ＣＭＰプロセスは、種
々の半導体製造段階でシリコンベースウェーハ表面の研
磨に用いられている。ＣＭＰ中に研磨スラリーおよびシ
リカを含有する廃水流が生成する。シリカは、水を安全
に環境に排出したり、施設内で再利用したりできるよう
に事前に除去しなければならない。
る。例えば、半導体デバイスの製造に広く用いられてい
る化学・機械的研磨（ＣＭＰ）プロセスは、大量のシリ
カを含有する廃水流を生成する。ＣＭＰプロセスは、種
々の半導体製造段階でシリコンベースウェーハ表面の研
磨に用いられている。ＣＭＰ中に研磨スラリーおよびシ
リカを含有する廃水流が生成する。シリカは、水を安全
に環境に排出したり、施設内で再利用したりできるよう
に事前に除去しなければならない。
【０００３】工業用冷却水に溶解しているシリカは重大
な問題である。シリカは、冷却水中に通常存在するスケ
ール形成物質であり、熱交換器や、パイプ、バルブ、ポ
ンプ、ボイラーなどを汚染することがある。シリカのス
ケール形成傾向を有意に防止する既知の阻害剤、キレー
ト剤または分散剤は存在しない。冷却水システム中のシ
リカ濃度が、おおよそ1 リットル当たり約150 〜約200
ミリグラムの溶解限界を超えると、シリカは凝集してス
ケールを形成する。シリカは、マグネシウムやカルシウ
ムなどの多価カチオンとも反応してスケールを形成する
ことがある。
な問題である。シリカは、冷却水中に通常存在するスケ
ール形成物質であり、熱交換器や、パイプ、バルブ、ポ
ンプ、ボイラーなどを汚染することがある。シリカのス
ケール形成傾向を有意に防止する既知の阻害剤、キレー
ト剤または分散剤は存在しない。冷却水システム中のシ
リカ濃度が、おおよそ1 リットル当たり約150 〜約200
ミリグラムの溶解限界を超えると、シリカは凝集してス
ケールを形成する。シリカは、マグネシウムやカルシウ
ムなどの多価カチオンとも反応してスケールを形成する
ことがある。
【０００４】研究者達は、硫酸第二鉄、塩化カルシウ
ム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、酸化マグネ
シウム、水酸化アルミニウム、アルミン酸ナトリウムお
よび活性アルミナの使用を含めた多くの異なる可溶性シ
リカ除去法を検討した。活性アルミナは、シリカ除去法
において非常に注目された。マトソン（Matson）に付与
された米国特許第4,276,180 号およびマチェット（Matc
hett）に付与された米国特許第5,512,181 号を参照され
たい。（ｐＨが8 を超える）アルカリ性環境下では、可
溶性シリカおよびコロイドシリカの除去に、アルミン酸
ナトリウム、硫酸アルミニウムおよび塩化アルミニウム
などの他のアルミニウム含有化合物が用いられてきた。
ブラウン（Browne）に付与された米国特許第5,453,206
号を参照されたい。しかし、これらの方法では、高流動
性機械系を通過する大量の廃水は粒子や微粒子が5 ミク
ロン以下のサイズに分解されるために処理することがで
きない。
ム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、酸化マグネ
シウム、水酸化アルミニウム、アルミン酸ナトリウムお
よび活性アルミナの使用を含めた多くの異なる可溶性シ
リカ除去法を検討した。活性アルミナは、シリカ除去法
において非常に注目された。マトソン（Matson）に付与
された米国特許第4,276,180 号およびマチェット（Matc
hett）に付与された米国特許第5,512,181 号を参照され
たい。（ｐＨが8 を超える）アルカリ性環境下では、可
溶性シリカおよびコロイドシリカの除去に、アルミン酸
ナトリウム、硫酸アルミニウムおよび塩化アルミニウム
などの他のアルミニウム含有化合物が用いられてきた。
ブラウン（Browne）に付与された米国特許第5,453,206
号を参照されたい。しかし、これらの方法では、高流動
性機械系を通過する大量の廃水は粒子や微粒子が5 ミク
ロン以下のサイズに分解されるために処理することがで
きない。
【０００５】廃水からのシリカ汚染物質の除去にミクロ
濾過システムが検討されている。しかし、細孔サイズが
約0.5 ミクロンという従来型のミクロ濾過膜は、通常の
無機凝集剤で沈殿させたシリカですぐに目詰まりしてし
まう。そのような微粒子は一様に粒度が1.0 ミクロン未
満である。さらに、無機凝集剤は、極微小なコロイドシ
リカの沈殿を促進することができない。部分形成された
フロックも膜細孔を変形、ブロックして、流れを妨げる
であろう。
濾過システムが検討されている。しかし、細孔サイズが
約0.5 ミクロンという従来型のミクロ濾過膜は、通常の
無機凝集剤で沈殿させたシリカですぐに目詰まりしてし
まう。そのような微粒子は一様に粒度が1.0 ミクロン未
満である。さらに、無機凝集剤は、極微小なコロイドシ
リカの沈殿を促進することができない。部分形成された
フロックも膜細孔を変形、ブロックして、流れを妨げる
であろう。
【０００６】従って、当業界においては、廃水からシリ
カを除去するための改良法が求められている。そのよう
な方法およびシステムを本明細書に開示しかつ権利請求
する。発明の要旨 本発明は、大量の廃水からシリカを除去する方法に関す
る。この方法においては、シリカ含有廃水流を有機ポリ
マーで処理する。凝集剤をシリカと反応させて約5 μを
超えるサイズのクラスターとして凝集する球状微粒子を
形成する。本明細書に用いられている用語廃水流には、
シリカ含有原水およびシリカ含有プロセス水流が包含さ
れる。
カを除去するための改良法が求められている。そのよう
な方法およびシステムを本明細書に開示しかつ権利請求
する。発明の要旨 本発明は、大量の廃水からシリカを除去する方法に関す
る。この方法においては、シリカ含有廃水流を有機ポリ
マーで処理する。凝集剤をシリカと反応させて約5 μを
超えるサイズのクラスターとして凝集する球状微粒子を
形成する。本明細書に用いられている用語廃水流には、
シリカ含有原水およびシリカ含有プロセス水流が包含さ
れる。
【０００７】所望の微粒子の形成に使用可能な有機凝集
剤および高分子凝集剤には、例えば、（カチオン性、非
イオン性，およびアニオン性）ポリアクリルアミド、エ
ピ−ＤＭＡ系（分子量が25,000〜1,500,000 の範囲か
ら、好ましくは100,000 を超える量、より好ましくは10
0,00 0 〜300,000 の範囲のエピクロロヒドリン／ジメ
チルアミンポリマー）、ＤＡＤＭＡＣ系（ポリジアリル
ジメチルアンモニウムクロライド）（polydiallydimeth
ylammonium chlorides）、アクリルアミドとＤＡＤＭＡ
Ｃとのコポリマー、天然グアルなどがある。凝集剤とシ
リカとの計算量比を最適化して、最低凝集剤コストで満
足すべきシリカ除去を達成するのが好ましい。要求され
る凝集剤濃度は、シリカ汚染物質流入液濃度、廃水流
量、シリカ汚染物質流出液コンプライアンス要件、凝集
剤／汚染物質反応速度などを含めたいくつかの要素に依
存する。シリカ汚染物質の場合、シリコンと凝集剤汚染
物質の比率は、システムに応じて、通常20：1 〜50：1
の範囲であり、約40：1 が好ましい。少量のシリカが流
出液流中に残留する可能性がある場合、シリコンと凝集
剤の比率は120 ：1 またはそれ以上であってよい。最適
モル比は、用いられる凝集剤によっても異なるであろ
う。例えば、低分子量のエピ−ＤＭＡの場合も超高分子
量のエピ−ＤＭＡの場合も、シリコンを凝集させる用量
の3 〜5 倍が必要である。
剤および高分子凝集剤には、例えば、（カチオン性、非
イオン性，およびアニオン性）ポリアクリルアミド、エ
ピ−ＤＭＡ系（分子量が25,000〜1,500,000 の範囲か
ら、好ましくは100,000 を超える量、より好ましくは10
0,00 0 〜300,000 の範囲のエピクロロヒドリン／ジメ
チルアミンポリマー）、ＤＡＤＭＡＣ系（ポリジアリル
ジメチルアンモニウムクロライド）（polydiallydimeth
ylammonium chlorides）、アクリルアミドとＤＡＤＭＡ
Ｃとのコポリマー、天然グアルなどがある。凝集剤とシ
リカとの計算量比を最適化して、最低凝集剤コストで満
足すべきシリカ除去を達成するのが好ましい。要求され
る凝集剤濃度は、シリカ汚染物質流入液濃度、廃水流
量、シリカ汚染物質流出液コンプライアンス要件、凝集
剤／汚染物質反応速度などを含めたいくつかの要素に依
存する。シリカ汚染物質の場合、シリコンと凝集剤汚染
物質の比率は、システムに応じて、通常20：1 〜50：1
の範囲であり、約40：1 が好ましい。少量のシリカが流
出液流中に残留する可能性がある場合、シリコンと凝集
剤の比率は120 ：1 またはそれ以上であってよい。最適
モル比は、用いられる凝集剤によっても異なるであろ
う。例えば、低分子量のエピ−ＤＭＡの場合も超高分子
量のエピ−ＤＭＡの場合も、シリコンを凝集させる用量
の3 〜5 倍が必要である。
【０００８】上述の有機凝集剤の作用により、シリカは
凝集して約10〜90ミクロンの範囲のサイズを有する粒子
を形成する輪郭のはっきりした球状粒子になることが判
明した。シリカ粒子はミクロ濾過膜から容易に分離する
ので、膜を劣化させることなく効率的にシリカを除去す
ることができる。
凝集して約10〜90ミクロンの範囲のサイズを有する粒子
を形成する輪郭のはっきりした球状粒子になることが判
明した。シリカ粒子はミクロ濾過膜から容易に分離する
ので、膜を劣化させることなく効率的にシリカを除去す
ることができる。
【０００９】場合によって、有機凝集剤や高分子凝集剤
と組み合わせて少量の凝集助剤を用いてシリカの除去を
最適化することができる。典型的な凝集助剤の例として
は、塩化水素酸アルミニウム〔「ＡＣＨ」、ＡｌnＯＨ
2n-mＣｌm、例えば、典型的なＡｌ: Ｃｌ比が2 ：1 の
Ａｌ4ＯＨ6Ｃｌ2〕、アルミン酸ナトリウム（ＮａＡｌ
Ｏ2）、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）、および塩化ポ
リアルミニウム〔「ＰＡＣ」、Ａｌ6ＯＣｌ5〕が挙げら
れる。シリカと無機凝集剤の典型的なモル比は約25：1
である。
と組み合わせて少量の凝集助剤を用いてシリカの除去を
最適化することができる。典型的な凝集助剤の例として
は、塩化水素酸アルミニウム〔「ＡＣＨ」、ＡｌnＯＨ
2n-mＣｌm、例えば、典型的なＡｌ: Ｃｌ比が2 ：1 の
Ａｌ4ＯＨ6Ｃｌ2〕、アルミン酸ナトリウム（ＮａＡｌ
Ｏ2）、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）、および塩化ポ
リアルミニウム〔「ＰＡＣ」、Ａｌ6ＯＣｌ5〕が挙げら
れる。シリカと無機凝集剤の典型的なモル比は約25：1
である。
【００１０】処理排水をミクロ濾過膜に通して廃水から
シリカ汚染物質を物理的に分離する。適当なミクロ濾過
膜は、Ｗ．Ｌ．ゴア社（W.L.Gore）、コッホ社（Koc
h）、およびナショナル・フィルター・メディア社〔（N
ational Filter Media ）、ユタ州ソルトレークシティ
ー所在〕などの製造業者から市販されている。例えば、
本発明に用いた1 つのＧＯＲ−ＴＥＸ（登録商標）膜
は、テフロンを吹付けコーティングしたポリプロピレン
フェルト製である。テフロンコーティングしたのは、水
の膜通過を促進するためである。そのようなミクロ濾過
膜材は、多くの廃水処理システムに有用であることが判
明している。しかし、フッ化物またはシリカを除去する
ためのシステムに用いると、凝集した粒子が膜の内・外
面に付着して、膜を目詰まりさせることが観察されてい
る。そのような場合には、逆洗は有効ではなかった。
シリカ汚染物質を物理的に分離する。適当なミクロ濾過
膜は、Ｗ．Ｌ．ゴア社（W.L.Gore）、コッホ社（Koc
h）、およびナショナル・フィルター・メディア社〔（N
ational Filter Media ）、ユタ州ソルトレークシティ
ー所在〕などの製造業者から市販されている。例えば、
本発明に用いた1 つのＧＯＲ−ＴＥＸ（登録商標）膜
は、テフロンを吹付けコーティングしたポリプロピレン
フェルト製である。テフロンコーティングしたのは、水
の膜通過を促進するためである。そのようなミクロ濾過
膜材は、多くの廃水処理システムに有用であることが判
明している。しかし、フッ化物またはシリカを除去する
ためのシステムに用いると、凝集した粒子が膜の内・外
面に付着して、膜を目詰まりさせることが観察されてい
る。そのような場合には、逆洗は有効ではなかった。
【００１１】ミクロ濾過膜は、表面積を最大にするべく
チューブ状の「ソックス」（sock）形状で用いられる。
膜ソックスをスロット付きチューブにかぶせ、使用中に
ソックスがへこむのを阻止する。網材を膜ソックスとス
ロット付きチューブの間に配置して、膜とチューブのス
ロットとの間の流れを促進する。極高流量を得るために
は、各膜モジュールがかなりの個別フィルターソックス
を含む多数の膜モジュールを用いる。
チューブ状の「ソックス」（sock）形状で用いられる。
膜ソックスをスロット付きチューブにかぶせ、使用中に
ソックスがへこむのを阻止する。網材を膜ソックスとス
ロット付きチューブの間に配置して、膜とチューブのス
ロットとの間の流れを促進する。極高流量を得るために
は、各膜モジュールがかなりの個別フィルターソックス
を含む多数の膜モジュールを用いる。
【００１２】ミクロ濾過膜は、0.5 〜5 ミクロンの範
囲、好ましくは0.5 〜1.0 ミクロンの範囲の細孔サイズ
を有しているのが好ましい。凝集剤とシリカ汚染物質の
比率を調整することにより、沈殿した汚染物質粒子の9
9.99 ％を5 ミクロンを超えるサイズにすることができ
る。これによって、細孔サイズがもっと大きいミクロ濾
過膜の使用が可能になる。0.5 〜1 ミクロンのミクロ濾
過膜を通過する処理廃水の流量は、1 日につき膜1 平方
メートル当たり6,110 〜24,400リットル〔150 〜600 GF
D （1 日につき膜１平方フィート当たりのガロン）〕の
範囲になり得ることが確認された。
囲、好ましくは0.5 〜1.0 ミクロンの範囲の細孔サイズ
を有しているのが好ましい。凝集剤とシリカ汚染物質の
比率を調整することにより、沈殿した汚染物質粒子の9
9.99 ％を5 ミクロンを超えるサイズにすることができ
る。これによって、細孔サイズがもっと大きいミクロ濾
過膜の使用が可能になる。0.5 〜1 ミクロンのミクロ濾
過膜を通過する処理廃水の流量は、1 日につき膜1 平方
メートル当たり6,110 〜24,400リットル〔150 〜600 GF
D （1 日につき膜１平方フィート当たりのガロン）〕の
範囲になり得ることが確認された。
【００１３】定期的にミクロ濾過膜を逆洗して膜表面か
ら固体を除去し、内部に膜が配置されている濾過槽の排
水を行うのが好ましい。定期的に短期間逆洗してミクロ
濾過膜ソックスの壁から付着汚染物質を取り除く。除去
された濾過槽内の固体物質は、さらなる処理のために保
持タンク中にフラッシングされる。
ら固体を除去し、内部に膜が配置されている濾過槽の排
水を行うのが好ましい。定期的に短期間逆洗してミクロ
濾過膜ソックスの壁から付着汚染物質を取り除く。除去
された濾過槽内の固体物質は、さらなる処理のために保
持タンク中にフラッシングされる。
【００１４】本明細書に開示されている廃水処理システ
ムは、汚染物質シリカの排出流出液限界に従うように設
計されている。廃水前処理化学により、ミクロ濾過膜に
よって効率的に除去される不溶性シリカ汚染物質微粒子
が形成される。
ムは、汚染物質シリカの排出流出液限界に従うように設
計されている。廃水前処理化学により、ミクロ濾過膜に
よって効率的に除去される不溶性シリカ汚染物質微粒子
が形成される。
【００１５】発明の詳細な説明
本発明は、大量の廃水からシリカ汚染物質を除去する方
法に関する。運転時には、廃水を集め、シリカを凝集剤
と反応させて5 μを超えるサイズのクラスターとして凝
集する球状微粒子を形成させるように廃水を1 種以上の
有機高分子凝集剤で前処理する。化学凝集剤と廃水の混
合には、反応槽または静止インラインミキサーを用いる
のが好ましいが、他の混合法を用いてもよい。
法に関する。運転時には、廃水を集め、シリカを凝集剤
と反応させて5 μを超えるサイズのクラスターとして凝
集する球状微粒子を形成させるように廃水を1 種以上の
有機高分子凝集剤で前処理する。化学凝集剤と廃水の混
合には、反応槽または静止インラインミキサーを用いる
のが好ましいが、他の混合法を用いてもよい。
【００１６】次いで、処理廃水を0.5 〜5 μの範囲の細
孔サイズを有するミクロ濾過膜に通してシリカ汚染物質
微粒子を除去する。そのようなシステムにおいては、1
日につき膜1 平方メートル当たり6,110 〜24,400リット
ル〔150 〜600 GFD （1 日につき膜1 平方フィート当た
りガロン）〕の範囲の廃水流量が可能である。ミクロ濾
過膜を定期的に逆洗して膜表面から固体を除去する。除
去された固体を濾過槽の底部から重力回収し、さらなる
スラッジ処理のために時間サイクルで沈殿タンクに排出
する。
孔サイズを有するミクロ濾過膜に通してシリカ汚染物質
微粒子を除去する。そのようなシステムにおいては、1
日につき膜1 平方メートル当たり6,110 〜24,400リット
ル〔150 〜600 GFD （1 日につき膜1 平方フィート当た
りガロン）〕の範囲の廃水流量が可能である。ミクロ濾
過膜を定期的に逆洗して膜表面から固体を除去する。除
去された固体を濾過槽の底部から重力回収し、さらなる
スラッジ処理のために時間サイクルで沈殿タンクに排出
する。
【００１７】ミクロ濾過膜はカセット状モジュールで供
給するのが好ましい。ミクロ濾過膜は、高回復デッドヘ
ッド濾過配列（high recovery dead head f iltration
array）で確実な粒子分離を提供する。デッドヘッド濾
過は、低圧〔28〜103 kPa （4〜15 psi）、好ましくは3
4〜69 kPa（5 〜10psi ）〕かつ高流量で効率的に作動
し、移送ポンプを必要とせずに供給された水を100 ％排
出することができる。濾過中に膜壁上に沈殿する固体を
膜表面から定期的に逆洗（および重力沈殿）して、連続
的に清澄な濾過面積を確保する。個別カセットモジュー
ル設計を行うことにより膜モジュールの交換が容易にな
る。
給するのが好ましい。ミクロ濾過膜は、高回復デッドヘ
ッド濾過配列（high recovery dead head f iltration
array）で確実な粒子分離を提供する。デッドヘッド濾
過は、低圧〔28〜103 kPa （4〜15 psi）、好ましくは3
4〜69 kPa（5 〜10psi ）〕かつ高流量で効率的に作動
し、移送ポンプを必要とせずに供給された水を100 ％排
出することができる。濾過中に膜壁上に沈殿する固体を
膜表面から定期的に逆洗（および重力沈殿）して、連続
的に清澄な濾過面積を確保する。個別カセットモジュー
ル設計を行うことにより膜モジュールの交換が容易にな
る。
【００１８】本発明に有用な好ましいフィルターソック
スは、ポリプロピレンまたはポリエチレンフェルト裏う
ち材上のテフロンコーティングを含む。そのようなソッ
クスはＷ．Ｌ．ゴア社から入手可能である。ユタ州ソル
トレークシティー所在のナショナル・フィルター・メデ
ィア社製の別の好ましいフィルターソックスは、ポリプ
ロピレンまたはポリエチレンフェルト裏うち材に接着し
たポリプロピレン膜からなる。膜の「故障」は、機械的
故障ではなく、主として流束の低下による。多くの操作
において、膜から汚染物質を洗浄するのではなく膜ソッ
クスを交換する方が費用効率が高いと思われる。
スは、ポリプロピレンまたはポリエチレンフェルト裏う
ち材上のテフロンコーティングを含む。そのようなソッ
クスはＷ．Ｌ．ゴア社から入手可能である。ユタ州ソル
トレークシティー所在のナショナル・フィルター・メデ
ィア社製の別の好ましいフィルターソックスは、ポリプ
ロピレンまたはポリエチレンフェルト裏うち材に接着し
たポリプロピレン膜からなる。膜の「故障」は、機械的
故障ではなく、主として流束の低下による。多くの操作
において、膜から汚染物質を洗浄するのではなく膜ソッ
クスを交換する方が費用効率が高いと思われる。
【００１９】膜の寿命は、濾過システムの連続運転およ
び運転コストにとって重要である。Ｗ．Ｌ．ゴア社およ
びナショナル・フィルター・メディア社製の膜は、温度
71.111゜C（160゜F ）および13 を超えるｐＨ下に強靭で
ありかつ突発故障がないことが確認された。本発明に関
して予測される作業条件は、周囲温度および5 〜11のｐ
Ｈである。好ましい作業ｐＨ範囲は約7.3 〜9.3 である
が、最適ｐＨ±1.0 のｐＨ単位でも良好な結果が得られ
る。有機凝集剤を添加する前にｐＨを調整するのが好ま
しい。本発明に従って使用される膜は18ヶ月以上の寿命
を有すると予測される。この濾過システムは、低圧下、
好ましくは27.58 〜103.425 kPa （4 〜15 psi）下に運
転する。これより高い圧力下でも可能であるが、圧力が
高くなるにつれ膜の流束低下も速まる。好ましい作業圧
力は約172 kPa （25 psi）以下であるが、207 〜552 kP
a （30〜80 psi）の圧力下に運転する市販の高圧微小濾
過システムに有機凝集剤を用いた場合にも優れた結果が
得られた。慣用の無機凝集剤を用いる従来型ミクロ濾過
システムを有機凝集剤を用いるように改造して、性能を
劇的に改良することができる。
び運転コストにとって重要である。Ｗ．Ｌ．ゴア社およ
びナショナル・フィルター・メディア社製の膜は、温度
71.111゜C（160゜F ）および13 を超えるｐＨ下に強靭で
ありかつ突発故障がないことが確認された。本発明に関
して予測される作業条件は、周囲温度および5 〜11のｐ
Ｈである。好ましい作業ｐＨ範囲は約7.3 〜9.3 である
が、最適ｐＨ±1.0 のｐＨ単位でも良好な結果が得られ
る。有機凝集剤を添加する前にｐＨを調整するのが好ま
しい。本発明に従って使用される膜は18ヶ月以上の寿命
を有すると予測される。この濾過システムは、低圧下、
好ましくは27.58 〜103.425 kPa （4 〜15 psi）下に運
転する。これより高い圧力下でも可能であるが、圧力が
高くなるにつれ膜の流束低下も速まる。好ましい作業圧
力は約172 kPa （25 psi）以下であるが、207 〜552 kP
a （30〜80 psi）の圧力下に運転する市販の高圧微小濾
過システムに有機凝集剤を用いた場合にも優れた結果が
得られた。慣用の無機凝集剤を用いる従来型ミクロ濾過
システムを有機凝集剤を用いるように改造して、性能を
劇的に改良することができる。
【００２０】以下の実施例は本発明をさらに説明するべ
く提供されている。これらの実施例は、純粋に例示的な
ものであり、権利請求されている実施態様を制限するも
のと見なしてはならない。
く提供されている。これらの実施例は、純粋に例示的な
ものであり、権利請求されている実施態様を制限するも
のと見なしてはならない。
【００２１】実施例１
毎分57リットル（15 gpm）のパイロットスケールシステ
ムを用いて、フッ化物およびフッ化物とシリカとの混合
流量を含む廃水を処理した。Ａｌ：Ｆ比が0.23：1 の38
％アルミン酸ナトリウム溶液および35 ppm用量の50％塩
化水素酸アルミニウムを用いて、フッ化物、全溶解固体
（ＴＤＳ）、全懸濁固体（ＴＳＳ）および存在する他の
塩形態物の除去を促進した。沈殿物を中装入量（25±5
モル％）の中分子量アニオンポリアクリルアミドポリマ
ーで凝集させて濾過または沈殿を容易にした。これによ
って、極低〜検出不能レベルの流出液フッ化物値、およ
び3.0 以下のシルト密度指数（ＳＤＩ）が得られた。濾
過膜は、ナショナル・フィルター・メディア社から入手
した0.5 μのポリプロピレン接着膜であった。膜流束
は、62 kPa（9 psi ）未満の槽作業圧力下に1 日につき
1 平方メートル当たり26,500〜32,600リットル（650 〜
800 GFD ）で測定した。その結果を以下にppmで示す。
ムを用いて、フッ化物およびフッ化物とシリカとの混合
流量を含む廃水を処理した。Ａｌ：Ｆ比が0.23：1 の38
％アルミン酸ナトリウム溶液および35 ppm用量の50％塩
化水素酸アルミニウムを用いて、フッ化物、全溶解固体
（ＴＤＳ）、全懸濁固体（ＴＳＳ）および存在する他の
塩形態物の除去を促進した。沈殿物を中装入量（25±5
モル％）の中分子量アニオンポリアクリルアミドポリマ
ーで凝集させて濾過または沈殿を容易にした。これによ
って、極低〜検出不能レベルの流出液フッ化物値、およ
び3.0 以下のシルト密度指数（ＳＤＩ）が得られた。濾
過膜は、ナショナル・フィルター・メディア社から入手
した0.5 μのポリプロピレン接着膜であった。膜流束
は、62 kPa（9 psi ）未満の槽作業圧力下に1 日につき
1 平方メートル当たり26,500〜32,600リットル（650 〜
800 GFD ）で測定した。その結果を以下にppmで示す。
【００２２】
【表１】
【表２】
実施例２
毎分56.8リットル（15 gpm）のパイロットスケールシス
テムを用いて、シリカ含有廃水を処理した。シリカは、
廃水流中に溶解シリカおよびコロイドシリカ形態で存在
していた。Ａｌ：Ｓｉ比が0.45：1 の38％アルミン酸ナ
トリウム溶液、45 ppmの定用量の46％硫酸アルミニウ
ム、25ｐｐｍ用量の50％塩化水素酸アルミニウムおよび
0.25〜1.0 ppm 用量の20％エピクロロヒドリン／ジメチ
ルアミンポリマー（高装入量の低分子量カチオン性エピ
−ＤＭＡ生成物）を用いて、シリカ、ＴＤＳおよびＴＳ
Ｓの除去を促進した。この処理により、輪郭がはっきり
した濾過または沈殿に適した粒子が形成された。これに
よって、極低〜検出不能レベルの流出液シリカ値および
3.0 以下のシルト密度指数（SDI ）が得られた。濾過膜
は、Ｗ．Ｌ．ゴア社から入手した、ＰＴＦＥ（ポリテト
ラフルオロエチレン）コーティングを有する0.5 ミクロ
ンのポリプロピレンフェルトであった。膜流束は、103
kPa （15 psi）未満の槽作業圧力下に1 日につき平方メ
ートル当たり7,130 〜16,300リットル（175 〜400 GFD
）の範囲であった。その結果を以下にppm で示す。
テムを用いて、シリカ含有廃水を処理した。シリカは、
廃水流中に溶解シリカおよびコロイドシリカ形態で存在
していた。Ａｌ：Ｓｉ比が0.45：1 の38％アルミン酸ナ
トリウム溶液、45 ppmの定用量の46％硫酸アルミニウ
ム、25ｐｐｍ用量の50％塩化水素酸アルミニウムおよび
0.25〜1.0 ppm 用量の20％エピクロロヒドリン／ジメチ
ルアミンポリマー（高装入量の低分子量カチオン性エピ
−ＤＭＡ生成物）を用いて、シリカ、ＴＤＳおよびＴＳ
Ｓの除去を促進した。この処理により、輪郭がはっきり
した濾過または沈殿に適した粒子が形成された。これに
よって、極低〜検出不能レベルの流出液シリカ値および
3.0 以下のシルト密度指数（SDI ）が得られた。濾過膜
は、Ｗ．Ｌ．ゴア社から入手した、ＰＴＦＥ（ポリテト
ラフルオロエチレン）コーティングを有する0.5 ミクロ
ンのポリプロピレンフェルトであった。膜流束は、103
kPa （15 psi）未満の槽作業圧力下に1 日につき平方メ
ートル当たり7,130 〜16,300リットル（175 〜400 GFD
）の範囲であった。その結果を以下にppm で示す。
【００２３】
【表３】
実施例３
毎分11〜19リットル（3 〜5 gpm ）のベンチスケールシ
ステムを用いて、シリカ含有廃水を処理した。シリカ含
有廃水流は、ローデル社（Rodel ）から市販されている
ＩＬＤ １３００として知られているＣＭＰスラリーか
ら得た。ＩＬＤ１３００スラリーを製造業者の指示に従
って希釈した。この希釈液は、黒鉛炉原子吸光法で測定
して約1,380 ppm のＳｉと、イオンクロマトグラフィー
で測定して約70 ppmのアンモニウム（ＮＨ4）とを含ん
でいることが判明した。廃水流1リットルは重さが約99
3.7 ｇであった。シリコンは廃水流中に溶解状態および
コロイド状のシリカとして存在していた。廃水流に少量
の水酸化ナトリウムおよび硫酸を添加してｐＨを約8.58
に調整した。廃水流を約3 分間混合している間にｐＨを
調整した。1 リットルの廃水流に、エピ−ＤＭＡ、即
ち、平均分子量が250,000 ±50,000のエピクロロヒドリ
ン／ジメチルアミンポリマー（EnChem Lot I-1396/423/
MIC ）の20重量％溶液2.09ｇおよび無水塩化水素酸アル
ミニウム0.19ｇを添加し、約20分間混合した。
ステムを用いて、シリカ含有廃水を処理した。シリカ含
有廃水流は、ローデル社（Rodel ）から市販されている
ＩＬＤ １３００として知られているＣＭＰスラリーか
ら得た。ＩＬＤ１３００スラリーを製造業者の指示に従
って希釈した。この希釈液は、黒鉛炉原子吸光法で測定
して約1,380 ppm のＳｉと、イオンクロマトグラフィー
で測定して約70 ppmのアンモニウム（ＮＨ4）とを含ん
でいることが判明した。廃水流1リットルは重さが約99
3.7 ｇであった。シリコンは廃水流中に溶解状態および
コロイド状のシリカとして存在していた。廃水流に少量
の水酸化ナトリウムおよび硫酸を添加してｐＨを約8.58
に調整した。廃水流を約3 分間混合している間にｐＨを
調整した。1 リットルの廃水流に、エピ−ＤＭＡ、即
ち、平均分子量が250,000 ±50,000のエピクロロヒドリ
ン／ジメチルアミンポリマー（EnChem Lot I-1396/423/
MIC ）の20重量％溶液2.09ｇおよび無水塩化水素酸アル
ミニウム0.19ｇを添加し、約20分間混合した。
【００２４】反応混合物を、約41 kPa（約6 psi ）の圧
力下に、長さ60.06 cm（２フィート）、直径約8.89 cm
（3.5 インチ）のフィルターソックス中にポンプ輸送し
た。膜流束は1 日につき1 平方メートル辺り7,700 リッ
トル（189 GFD ）と予測された。フィルターソックス
は、Ｗ．Ｌ．ゴア社から入手したＧＯＲ−ＴＥＸ（登録
商標）膜（ロット番号66538 −3 −786 ）を含んでい
た。膜は、細孔サイズが0.5 μ（絶対1.5 μ）のポリプ
ロピレンフェルト上にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエ
チレン）コーティングを有していた。
力下に、長さ60.06 cm（２フィート）、直径約8.89 cm
（3.5 インチ）のフィルターソックス中にポンプ輸送し
た。膜流束は1 日につき1 平方メートル辺り7,700 リッ
トル（189 GFD ）と予測された。フィルターソックス
は、Ｗ．Ｌ．ゴア社から入手したＧＯＲ−ＴＥＸ（登録
商標）膜（ロット番号66538 −3 −786 ）を含んでい
た。膜は、細孔サイズが0.5 μ（絶対1.5 μ）のポリプ
ロピレンフェルト上にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエ
チレン）コーティングを有していた。
【００２５】フィルター膜流出液を集めたが、この流出
液は、黒鉛炉原子吸光法で測定して約15.5 ppmのＳｉ
と、イオンクロマトグラフィーで測定して約70 ppmのア
ンモニウム（ＮＨ4 ）とを含んでいた。
液は、黒鉛炉原子吸光法で測定して約15.5 ppmのＳｉ
と、イオンクロマトグラフィーで測定して約70 ppmのア
ンモニウム（ＮＨ4 ）とを含んでいた。
【００２６】フィルター表面から固体を回収し、24時間
風乾した。回収した固体は、輪郭がはっきりした球状粒
子を形成しており、これらの粒子はフィルター膜表面か
ら容易に除去された。乾燥し、粉砕した固体を分析し、
その結果を以下に重量％で示す。
風乾した。回収した固体は、輪郭がはっきりした球状粒
子を形成しており、これらの粒子はフィルター膜表面か
ら容易に除去された。乾燥し、粉砕した固体を分析し、
その結果を以下に重量％で示す。
【００２７】
【表４】
回収された固体中の他の成分、例えば、ナトリウム、カ
リウム、およびＩＬＤ１３００の不明の未公表成分は分
析しなかった。
リウム、およびＩＬＤ１３００の不明の未公表成分は分
析しなかった。
【００２８】図１Ａは、得られた球状シリカ粒子を24,0
00×の倍率で撮影した走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）
である。図１Ｂは、49,000×の倍率で撮影された図１Ａ
の生成物のＳＥＭである。粒子は、0.05〜0.15μの範囲
の典型的な粒度を有していた。球状粒子は膜の細孔サイ
ズより小さいが、粒子は凝集して膜を通過しない大きな
クラスターを形成することが判明した。クラスターは10
〜300 μの範囲の平均サイズを有している。試料のＥＤ
Ｘ分析により、試料中にシリコンとアルミニウムが存在
することが示されたが、シリコンの濃度は、アルミニウ
ムの濃度よりはるかに高かった。
00×の倍率で撮影した走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）
である。図１Ｂは、49,000×の倍率で撮影された図１Ａ
の生成物のＳＥＭである。粒子は、0.05〜0.15μの範囲
の典型的な粒度を有していた。球状粒子は膜の細孔サイ
ズより小さいが、粒子は凝集して膜を通過しない大きな
クラスターを形成することが判明した。クラスターは10
〜300 μの範囲の平均サイズを有している。試料のＥＤ
Ｘ分析により、試料中にシリコンとアルミニウムが存在
することが示されたが、シリコンの濃度は、アルミニウ
ムの濃度よりはるかに高かった。
【００２９】実施例４
毎分11.3〜18.9リットル（3 〜5 gpm ）のベンチスケー
ルシステムを用いて、シリカ含有廃水を処理した。シリ
カ含有廃水流は、ヘキスト社（Hoescht ）から市販され
ているクレボソル（KLEBOSOL）として知られるＣＭＰス
ラリーから得た。クレボソルスラリーを製造業者の指示
に従って希釈した。この希釈液は、黒鉛炉原子吸光法で
測定して、約4,474 ppm のＳｉと、約3.2 ppm のアルミ
ニウムとを含んでいることが確認された。廃水流1 リッ
トルは重さが約998.4gであった。シリコンは廃水流中に
溶解状態およびコロイド状のシリカとして存在してい
た。廃水流に少量のＮａＯＨおよびＨ2ＳＯ4を添加して
ｐＨを約9.84に調整した。廃水流を約3 分間混合してい
る間にｐＨを調整した。1 リットルの廃水流に、エピ−
ＤＭＡ、即ち、平均分子量が250,000 ±50,000のエピク
ロロヒドリン／ジメチルアミンポリマー（EnChem Lot I
-1396/423/MIC ）の20重量％溶液2.09g を添加し、約20
分間混合した。
ルシステムを用いて、シリカ含有廃水を処理した。シリ
カ含有廃水流は、ヘキスト社（Hoescht ）から市販され
ているクレボソル（KLEBOSOL）として知られるＣＭＰス
ラリーから得た。クレボソルスラリーを製造業者の指示
に従って希釈した。この希釈液は、黒鉛炉原子吸光法で
測定して、約4,474 ppm のＳｉと、約3.2 ppm のアルミ
ニウムとを含んでいることが確認された。廃水流1 リッ
トルは重さが約998.4gであった。シリコンは廃水流中に
溶解状態およびコロイド状のシリカとして存在してい
た。廃水流に少量のＮａＯＨおよびＨ2ＳＯ4を添加して
ｐＨを約9.84に調整した。廃水流を約3 分間混合してい
る間にｐＨを調整した。1 リットルの廃水流に、エピ−
ＤＭＡ、即ち、平均分子量が250,000 ±50,000のエピク
ロロヒドリン／ジメチルアミンポリマー（EnChem Lot I
-1396/423/MIC ）の20重量％溶液2.09g を添加し、約20
分間混合した。
【００３０】反応混合物を、約41.37 kPa （約6 psi ）
の圧力下に、実施例3 のフィルターソックスにポンプ輸
送した。フィルター膜流出液を集めたが、この流出液
は、黒鉛炉原子吸光法により、約8.32 ppmのＳｉと、＜
0.1 ppm のアルミニウムとを含んでいることが確認され
た。
の圧力下に、実施例3 のフィルターソックスにポンプ輸
送した。フィルター膜流出液を集めたが、この流出液
は、黒鉛炉原子吸光法により、約8.32 ppmのＳｉと、＜
0.1 ppm のアルミニウムとを含んでいることが確認され
た。
【００３１】フィルター表面から固体を回収し、24時間
風乾した。回収された固体は輪郭がはっきりした球状粒
子を形成しており、これらの粒子はフィルター膜表面か
ら容易に除去された。固体は、膜から除去されたときに
は乾燥しているようであった。図２Ａおよび図２Ｂは、
得られた球状シリカ粒子の走査型電子顕微鏡写真であ
る。粒子は、0.05〜0.15μの範囲の典型的な粒度を有し
ていた。乾燥し、粉砕した固体を分析し、その結果を以
下に重量％で示す。
風乾した。回収された固体は輪郭がはっきりした球状粒
子を形成しており、これらの粒子はフィルター膜表面か
ら容易に除去された。固体は、膜から除去されたときに
は乾燥しているようであった。図２Ａおよび図２Ｂは、
得られた球状シリカ粒子の走査型電子顕微鏡写真であ
る。粒子は、0.05〜0.15μの範囲の典型的な粒度を有し
ていた。乾燥し、粉砕した固体を分析し、その結果を以
下に重量％で示す。
【００３２】
【表５】
図２Ａは、20,000×の倍率で撮影した得られたシリカ粒
子の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）である。図２Ｂ
は、40,000×の倍率で撮影した図２Ａの生成物のＳＥＭ
である。試料のＥＤＸ分析により、試料中のシリコンと
アルミニウムの存在が示されたが、シリコンの濃度はア
ルミニウムの濃度よりはるかに高かった。図２Ａおよび
図２Ｂのシリカ粒子は図１Ａおよび図１Ｂのシリカ粒子
と著しく相似していた。
子の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）である。図２Ｂ
は、40,000×の倍率で撮影した図２Ａの生成物のＳＥＭ
である。試料のＥＤＸ分析により、試料中のシリコンと
アルミニウムの存在が示されたが、シリコンの濃度はア
ルミニウムの濃度よりはるかに高かった。図２Ａおよび
図２Ｂのシリカ粒子は図１Ａおよび図１Ｂのシリカ粒子
と著しく相似していた。
【００３３】本発明の範囲内で考えられる1 種の廃水前
処理システム10を示す図３を参照されたい。示されてい
る廃水前処理システム10は、廃水フィード流18を1 種以
上の化学凝集剤と化学反応させ得る複数の前処理反応器
槽12、14および16を含んでいる。廃水フィード流18中の
汚染物質と反応する化学凝集剤は、化学凝集剤フィード
流20、22および24を介して前処理反応器槽に導入する。
前処理反応器槽内のｐＨはｐＨセンサー26でモニターす
るのが好ましい。必要なら、酸／塩基フィード流28を介
して前処理反応器槽に酸または塩基を添加してｐＨを調
整することができる。
処理システム10を示す図３を参照されたい。示されてい
る廃水前処理システム10は、廃水フィード流18を1 種以
上の化学凝集剤と化学反応させ得る複数の前処理反応器
槽12、14および16を含んでいる。廃水フィード流18中の
汚染物質と反応する化学凝集剤は、化学凝集剤フィード
流20、22および24を介して前処理反応器槽に導入する。
前処理反応器槽内のｐＨはｐＨセンサー26でモニターす
るのが好ましい。必要なら、酸／塩基フィード流28を介
して前処理反応器槽に酸または塩基を添加してｐＨを調
整することができる。
【００３４】前処理反応器槽の数は、使用される化学凝
集剤の数および廃水微粒子の形成に使用される反応化学
に応じて多様であってよい。反応器槽の大きさは、種々
の反応時間を提供するように異なっていてよい。
集剤の数および廃水微粒子の形成に使用される反応化学
に応じて多様であってよい。反応器槽の大きさは、種々
の反応時間を提供するように異なっていてよい。
【００３５】必要な前処理反応器槽を通って流れた後、
廃水フィード流は前処理廃水を保持するための供給タン
ク30中に流入する。必要なら、化学凝集剤フィード流31
を介して追加の化学凝集剤をフィードタンク30に直接添
加することができる。図４に示されているように、前処
理廃水は、濾過槽フィード流38を介して1 個以上の濾過
槽32、34および36に向かう。フィード流38のサイズは、
濾過槽の設計流量に依存する。例えば、各槽が毎分9460
リットル（2,500 gpm ）を処理する5 個の濾過槽を有す
るシステムの場合、このシステムには60.96 cm（24イン
チ）の供給ラインが適当である。各濾過槽32、34および
36は、独立静置型濾過装置である。各濾過槽の数および
大きさはシステムの容量要件に応じて異なってよい。濾
液は濾液流40を介して各濾過槽から除去される。
廃水フィード流は前処理廃水を保持するための供給タン
ク30中に流入する。必要なら、化学凝集剤フィード流31
を介して追加の化学凝集剤をフィードタンク30に直接添
加することができる。図４に示されているように、前処
理廃水は、濾過槽フィード流38を介して1 個以上の濾過
槽32、34および36に向かう。フィード流38のサイズは、
濾過槽の設計流量に依存する。例えば、各槽が毎分9460
リットル（2,500 gpm ）を処理する5 個の濾過槽を有す
るシステムの場合、このシステムには60.96 cm（24イン
チ）の供給ラインが適当である。各濾過槽32、34および
36は、独立静置型濾過装置である。各濾過槽の数および
大きさはシステムの容量要件に応じて異なってよい。濾
液は濾液流40を介して各濾過槽から除去される。
【００３６】各濾過槽は9 〜49個のフィルターカセット
モジュール用の取付型枠を備えているのが好ましい。１
つの好ましいフィルターカセットモジュールは、0.5 ミ
クロンの濾過膜を備えるように設計された16個の個別ソ
ックスフィルターを含んでいる。定格流量は、１分当た
り膜面積１メートル当たり36.7リットル（膜面積１平方
フィート当たり0.9 gpm ）である。それぞれの全カセッ
トモジュールは、5.95平方メートル（64平方フィート）
の膜面積を有しており、103 kPa （15 p si）未満の差
圧で毎分220 リットル（58 gpm）の定格流量である。吊
上げ機構を設けて膜カセットモジュールの取出しおよび
交換を可能にすることが好ましい。
モジュール用の取付型枠を備えているのが好ましい。１
つの好ましいフィルターカセットモジュールは、0.5 ミ
クロンの濾過膜を備えるように設計された16個の個別ソ
ックスフィルターを含んでいる。定格流量は、１分当た
り膜面積１メートル当たり36.7リットル（膜面積１平方
フィート当たり0.9 gpm ）である。それぞれの全カセッ
トモジュールは、5.95平方メートル（64平方フィート）
の膜面積を有しており、103 kPa （15 p si）未満の差
圧で毎分220 リットル（58 gpm）の定格流量である。吊
上げ機構を設けて膜カセットモジュールの取出しおよび
交換を可能にすることが好ましい。
【００３７】濾過膜は濾液で定期的に逆洗して膜表面か
ら固体を除去する。逆洗手順中は、濾過槽をラインから
取り外し、逆洗流出流42を介して廃水を濾過槽から逆洗
タンク44に排出する。逆洗タンク44は、逆洗廃水が逆洗
帰り流46を介してフィードタンク30に運ばれる前の一次
貯蔵所となる。毎分9460リットル（2,500 gpm ）の濾過
槽の場合、典型的な逆洗サイクル中に1,510 〜1,890 リ
ットル（400 〜500 ガロン）の水が使われると予測され
る。逆洗手順中の各濾過槽32、34または36内の圧力平衡
を可能にするためにバキュームブレーカー48を設けるの
が好ましい。過剰または過加圧廃水をガス抜きまたは解
除するためにベント／リリーフ流49を設ける。
ら固体を除去する。逆洗手順中は、濾過槽をラインから
取り外し、逆洗流出流42を介して廃水を濾過槽から逆洗
タンク44に排出する。逆洗タンク44は、逆洗廃水が逆洗
帰り流46を介してフィードタンク30に運ばれる前の一次
貯蔵所となる。毎分9460リットル（2,500 gpm ）の濾過
槽の場合、典型的な逆洗サイクル中に1,510 〜1,890 リ
ットル（400 〜500 ガロン）の水が使われると予測され
る。逆洗手順中の各濾過槽32、34または36内の圧力平衡
を可能にするためにバキュームブレーカー48を設けるの
が好ましい。過剰または過加圧廃水をガス抜きまたは解
除するためにベント／リリーフ流49を設ける。
【００３８】濾過槽32、34、36の濾液側は大気圧に開放
されている。濾液は、濾過槽の頭部で集められ、濾液流
40中に排出される。この水量がポジティブヘッド（posi
tivehead ）となり、ポジティブヘッドが逆洗流出流42
を介して濾過槽の圧力側を排水するネガティブヘッド
（negative head ）と共役したときに、濾過膜を逆洗す
るに十分な正圧勾配が生じる。
されている。濾液は、濾過槽の頭部で集められ、濾液流
40中に排出される。この水量がポジティブヘッド（posi
tivehead ）となり、ポジティブヘッドが逆洗流出流42
を介して濾過槽の圧力側を排水するネガティブヘッド
（negative head ）と共役したときに、濾過膜を逆洗す
るに十分な正圧勾配が生じる。
【００３９】濾過槽32、34、36の底部に十分なスラッジ
が沈殿したら、スラッジ排出流50を介してスラッジを除
去する。スラッジが除去されている間に、濾過膜を水洗
流52からの水で水洗するのが好ましい。集めたスラッジ
を、さらなる処理または貯蔵用にシステムから除去す
る。
が沈殿したら、スラッジ排出流50を介してスラッジを除
去する。スラッジが除去されている間に、濾過膜を水洗
流52からの水で水洗するのが好ましい。集めたスラッジ
を、さらなる処理または貯蔵用にシステムから除去す
る。
【００４０】定期的に膜を液浸させて微量有機物を除去
する必要があるだろう。洗浄は、必要とされたときまた
は定期的なメンテナンスプログラムの一部として生じる
のが好ましい。槽のドレンが開いて、スラッジ排出流50
を介して全ての汚染物質が除去される。洗浄溶液は、洗
浄供給流54を介して各濾過槽中に導入される。典型的な
洗浄溶液としては、酸、塩基および界面活性剤が挙げら
れる。場合により、濾過槽は、排水および濾過膜の水洗
を行わずに再作動させてもよい。膜の水洗が必要なら、
濾過槽32、34、36の内容物をさらなる処理のために洗浄
放水流56を介して除去する。
する必要があるだろう。洗浄は、必要とされたときまた
は定期的なメンテナンスプログラムの一部として生じる
のが好ましい。槽のドレンが開いて、スラッジ排出流50
を介して全ての汚染物質が除去される。洗浄溶液は、洗
浄供給流54を介して各濾過槽中に導入される。典型的な
洗浄溶液としては、酸、塩基および界面活性剤が挙げら
れる。場合により、濾過槽は、排水および濾過膜の水洗
を行わずに再作動させてもよい。膜の水洗が必要なら、
濾過槽32、34、36の内容物をさらなる処理のために洗浄
放水流56を介して除去する。
【００４１】図４に示されているように、複数の濾過槽
を並列配置して用い、要求流量を供給するのが好まし
い。しかし、濾過槽を順次操作して、一次濾過、次いで
二次濾過を提供することもできる。濾過槽は逆洗時には
ラインから取り外されるため、追加の濾過槽および容量
を用いて、要求排出流量を確実に維持するのが好まし
い。追加の濾過槽を補充して、システムの残りの装置で
流量要件を満足させながらオフラインメンテナンスに備
えてもよい。
を並列配置して用い、要求流量を供給するのが好まし
い。しかし、濾過槽を順次操作して、一次濾過、次いで
二次濾過を提供することもできる。濾過槽は逆洗時には
ラインから取り外されるため、追加の濾過槽および容量
を用いて、要求排出流量を確実に維持するのが好まし
い。追加の濾過槽を補充して、システムの残りの装置で
流量要件を満足させながらオフラインメンテナンスに備
えてもよい。
【００４２】廃水処理システムは、サンプリングおよび
分析ができるように種々のプロセス流へのアクセスを含
むのが好ましい。濾過槽に出入りする上述の流体流を安
全に制御するために、当業界で慣用的に用いられている
バルブ、ポンプおよびセンサーを備えるのが好ましい。
そのようなバルブ、ポンプおよびセンサーは本発明の方
法の自動化にも考慮される。
分析ができるように種々のプロセス流へのアクセスを含
むのが好ましい。濾過槽に出入りする上述の流体流を安
全に制御するために、当業界で慣用的に用いられている
バルブ、ポンプおよびセンサーを備えるのが好ましい。
そのようなバルブ、ポンプおよびセンサーは本発明の方
法の自動化にも考慮される。
【００４３】上記説明から、本発明は、沈殿した粒子に
対する実際的な物理的バリヤーを利用して廃水から汚染
物質を除去する方法を提供することが理解されよう。実
際的な分離バリヤーにより、慣用の清澄剤／砂濾過シス
テムより低い濃度限界を有する排出が可能になる。 ［図面の簡単な説明］
対する実際的な物理的バリヤーを利用して廃水から汚染
物質を除去する方法を提供することが理解されよう。実
際的な分離バリヤーにより、慣用の清澄剤／砂濾過シス
テムより低い濃度限界を有する排出が可能になる。 ［図面の簡単な説明］
【図１Ａ】 実施例３で生成した沈殿シリカ粒子の24,0
00×の倍率の顕微鏡写真。
00×の倍率の顕微鏡写真。
【図１Ｂ】 実施例３で生成した沈殿シリカ粒子の49,0
00×の倍率の顕微鏡写真。
00×の倍率の顕微鏡写真。
【図２Ａ】 実施例４で生成した沈殿シリカ粒子の20,0
00×の倍率の顕微鏡写真。
00×の倍率の顕微鏡写真。
【図２Ｂ】 実施例４で生成した沈殿シリカ粒子の40,0
00×の倍率の顕微鏡写真。
00×の倍率の顕微鏡写真。
【図３】 １つの廃水前処理システムの略図。
【図４】 1 つの高流動性不純物除去用ミクロ濾過装置
の略図。
の略図。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−34161（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−118665（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−302291（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−15560（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−204660（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−198287（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−76277（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−58304（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−288532（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−202217（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−292144（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B01D 61/00 - 71/82
C02F 1/44
B01D 21/00 - 21/34
C02F 1/52 - 1/56
Claims (23)
- 【請求項１】 大量の廃水からシリカを除去する方法で
あって、 （a ）凝集剤とシリカとの反応により約5 μを超えるサ
イズを有するクラスターに凝集するシリカ基球状微粒子
を形成させるように、シリカ含有廃水流を有機高分子凝
集剤で処理するステップと、 （b ）シリカがミクロ濾過膜を通過する廃水から除去さ
れるように、0.5 〜5 μの範囲の細孔サイズを有するミ
クロ濾過膜に処理廃水を通すステップと、 （c ）ミクロ濾過膜を定期的に逆洗して膜表面から固体
を除去するステップとを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 大量の廃水からシリカを除去する方法で
あって、 （ａ）凝集剤とシリカとの反応により約5 μを超えるサ
イズを有するクラスターに凝集するシリカ基球状微粒子
を形成させるように、シリカ含有排水流を有機処理剤で
処理するステップと、 （ｂ）ミクロ濾過膜を通過する水からシリカが除去され
るように、流量が1 日につき膜1 平方メートル当たり6,
110 〜24,400リットル〔150 〜600GFD（1 日につき膜平
方フィート当たりガロン）〕の処理廃水を0.5 〜5 μの
範囲の細孔サイズを有するミクロ濾過膜に通すステップ
と、 （ｃ）ミクロ濾過膜を定期的に逆洗して膜表面から固体
を除去するステップとを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項３】 シリカと凝集剤のモル比が20：1 〜50：
1 の範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の方
法。 - 【請求項４】 シリカと凝集剤のモル比が35：１〜45：
1 の範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の方
法。 - 【請求項５】 廃水流のｐＨを約5 〜11の範囲のｐＨに
調整するステップをさらに含むことを特徴とする、請求
項１又は２に記載の方法。 - 【請求項６】 凝集剤がエピクロロヒドリン／ジメチル
アミンポリマーであることを特徴とする、請求項１又は
２に記載の方法。 - 【請求項７】 凝集剤が25,000〜1,500,000 の範囲の分
子量を有するエピクロロヒドリン／ジメチルアミンポリ
マーであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 凝集剤が200,000 〜300,000 の範囲の分
子量を有するエピクロロヒドリン／ジメチルアミンポリ
マーであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の
方法。 - 【請求項９】 凝集剤がＤＡＤＭＡＣ（ポリジアリルジ
メチルアンモニウムクロライド）ポリマーであることを
特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項１０】 凝集剤がアクリルアミドとＤＡＤＭＡ
Ｃ（ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド）と
のコポリマーであることを特徴とする、請求項１又は２
に記載の方法。 - 【請求項１１】 膜がポリプロピレンフェルト上にＰＴ
ＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）コーティングを有
することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項１２】 膜がポリエチレンフェルト上にＰＴＦ
Ｅ（ポリテトラフルオロエチレン）コーティングを有す
ることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項１３】 処理廃水を550 kPa （80 psi）未満の
圧力下にミクロ濾過膜に通すことを特徴とする、請求項
１又は２に記載の方法。 - 【請求項１４】 処理廃水を170 kPa （25 psi）未満の
圧力下にミクロ濾過膜に通すことを特徴とする、請求項
１又は２に記載の方法。 - 【請求項１５】 処理廃水を約28〜103 kPa （4 〜15 p
si）の範囲の圧力下にミクロ濾過膜に通すことを特徴と
する、請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項１６】 処理廃水を約34〜69 kPa（5 〜10 ps
i）の範囲の圧力下にミクロ濾過膜に通すことを特徴と
する、請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項１７】 1 日につき膜1 平方メートル当たり6,
110 〜24, 400リットル〔150 〜600 GFD （１日につき
膜1 平方フィート当たりのガロン）〕の範囲の流量で処
理廃水をミクロ濾過膜に通すことを特徴とする、請求項
１に記載の方法。 - 【請求項１８】 シリカと凝集剤のモル比が20：1 〜5
0：1 の範囲であることを特徴とする、請求項２に記載
の方法。 - 【請求項１９】 シリカと凝集剤のモル比が35：1 〜4
5：1 の範囲であることを特徴とする、請求項２に記載
の方法。 - 【請求項２０】 凝集剤が100,000 〜1,500,000 の範囲
の分子量を有するエピクロロヒドリン／ジメチルアミン
ポリマーであることを特徴とする、請求項２に記載の方
法。 - 【請求項２１】 溶解状態またはコロイド状のシリカを
含有する廃水流と、100,000 を超える分子量を有するエ
ピクロロヒドリン／ジメチルアミンポリマーとを反応さ
せて生成した球状シリカ沈殿物であって、シリコンとポ
リマーのモル比が20：1 〜約60：1 の範囲であることを
特徴とするシリカ沈殿物。 - 【請求項２２】 球状シリカ沈殿物が凝集して10〜300
μの範囲の平均サイズを有するクラスターを形成するこ
とを特徴とする、請求項２１に記載のシリカ沈殿物。 - 【請求項２３】 シリカ沈殿物が30重量％を超えるシリ
カ含量を有することを特徴とする、請求項２１に記載の
シリカ沈殿物。
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-
1998
- 1998-10-09 EP EP98952200A patent/EP1042231A4/en not_active Withdrawn
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- 1998-10-09 WO PCT/US1998/021337 patent/WO1999024364A1/en not_active Application Discontinuation
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |