JP3488588B2 - 活性炭処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塩素や過酸化水素
などの殺菌性物質を含有する被処理水を固定床の活性炭
充填層に通水して処理する活性炭処理方法、特に活性炭
充填層におけるスライムの発生防止に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、活性炭充填層に被処理水を通
水し、被処理水中の汚染物質などを吸着除去する活性炭
処理が広く利用されている。この活性炭処理は、その触
媒反応を利用して塩素や過酸化水素などの酸化性物質の
除去にも利用できる。このため、これら酸化性物質の除
去にも活性炭処理が利用されている。例えば、半導体デ
バイスなどの電子部品製造工程では、エッチング工程な
どで過酸化水素を使用する。従って、エッチング工程か
らの排水中には過酸化水素が含まれ、これを除去するた
めに活性炭処理が利用されている。

【０００３】この活性炭処理では、その触媒反応により
過酸化水素が分解され、また過酸化水素が炭素を酸化す
るため、過酸化水素は非常に効率的に除去される。ま
た、過酸化水素などの酸化剤は殺菌作用があり、これと
接触する活性炭表面には、スライムなどはあまり発生し
ないであろうと予測される。ところが、このように被処
理水中に元々過酸化水素などの酸化剤を含有する水につ
いての活性炭処理においても、たとえば下降流の場合は
上層より下方部の活性炭表面にバクテリアのスライムが
発生し、圧力損失が増大したり、菌体が後段へ流出した
りする問題がある。

【０００４】すなわち、過酸化水素の殺菌作用により、
被処理水と最初に接触する部分の活性炭の表面にはスラ
イムは発生しない。しかし、過酸化水素の除去は活性炭
充填層の表層部で終了してしまうため、後段（下降流で
あれば中下層から下層にかけての領域）の活性炭充填層
にスライムが発生する。

【０００５】これを解決する方法として、特公平７−１
２４７１号公報には、処理の途中で、活性炭を酸溶液に
浸漬し、スライムを除去する方法（第１の従来方法）が
示されている。また、特許第２５２０２０６号掲載公報
には、塩素系酸化剤を含有した水により活性炭層を逆洗
浄する方法（第２の従来方法）が示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第１の従
来方法では、活性炭充填層を一旦酸溶液に浸漬する。従
って、その後中和する工程が必須になり、また浸漬処理
された活性炭充填層を十分洗浄しなければならない。こ
のため、スライム除去のための処理に時間がかかり、ま
た処理が煩雑であるという問題点があった。

【０００７】また、上記第２の従来方法では、活性炭充
填層の下方より酸化剤を含有した水を導入して逆洗浄
し、殺菌処理を行う。しかし、この逆洗浄の場合は、粒
子径の小さな活性炭は常に上層に、また粒子径の大きな
活性炭は常に下層に位置し、その充填状態は基本的に変
化しない。このため、充填層下部に位置する粒径の大き
な活性炭は酸化剤の導入により殺菌処理され、また上方
に位置する粒径の小さな活性炭は被処理水中の殺菌性物
質と接触して殺菌処理されるが、ほぼ中間部に位置する
活性炭は十分殺菌処理されないという問題があった。

【０００８】 本発明は、上記課題に鑑みなされたもの
であり、殺菌性物質を含有する被処理水を活性炭充填層
に通水して処理するに当たり、効果的にスライムの発生
を防止できる活性炭処理方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、殺菌性物質
を含有する被処理水を固定床の活性炭充填層に通水して
処理する活性炭処理方法において、通水の途中で、所定
の頻度で間欠的に活性炭充填層に気体を圧入し、活性炭
充填層の活性炭を攪拌する。

【００１０】このように、本発明によれば、気体の圧入
によって、活性炭充填層を攪拌し、これによって活性炭
充填層の充填状態を変化させることができる。従って、
このような気体圧入による活性炭充填層の攪拌を被処理
水の通水中に所定の頻度で実施することにより、粒径の
大きな活性炭を充填層の上層や中間層に移動させたり、
粒径の小さな活性炭を下層や中間層に移動させたり、さ
らには中間部に位置する活性炭を上層または下層に移動
させたりというように活性炭の充填状態を変化させるこ
とができる。このため、活性炭充填層を形成しているす
べての活性炭が、被処理水の通水時において被処理水中
の酸化性物質と間欠的ではあるが接触するようになる。
そこで、本発明によれば、簡単な操作で、活性炭充填層
の全体に渡るスライムの発生を効果的に防止できる。ま
た、本発明においては、被処理水中に含まれている過酸
化水素などの殺菌性物質を利用して活性炭充填層の殺菌
を行うので、殺菌性物質を新たに添加する必要がない。

【００１１】なお、気体圧入による曝気攪拌の頻度は、
その頻度が多い程殺菌処理には有利であるが、あまり頻
繁に攪拌を行うと被処理水の処理量が低下するので好ま
しくなく、通常は、被処理水の温度が２０℃を越える夏
期などには２〜３０日に１回程度、２０℃以下の場合は
３０〜１００日間に１回程度で良い。

【００１２】 特に、本発明は、被処理水は下降流で活
性炭充填層に通水し、かつ被処理水の導入を停止した状
態で、まず活性炭充填層の下方より液体を導入して活性
炭充填層を膨張させ、その後活性炭充填層に気体を圧入
することを特徴とする。このように、活性炭充填層の下
方から液体を導入することで、活性炭充填層が膨張し、
活性炭がばらばらにほぐされ、その後の気体圧入に高圧
力を要しないという効果がある。

【００１３】また、本発明は、活性炭充填層に圧入する
気体はオゾンを含有していることを特徴とする。オゾン
は殺菌力があるため、これを含有した気体を利用した攪
拌により、攪拌をしながら殺菌効果を強化することがで
きる。

【００１４】

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００１６】図１は、本実施形態の活性炭処理装置の全
体構成を示す図である。半導体デバイスの製造工程から
排出される過酸化水素を含む排水は、原水貯槽１０に原
水（被処理水）として貯留される。原水貯槽１０には、
原水ポンプ１２、原水供給バルブ１４を介し、活性炭接
触塔１６に接続されている。そして、原水供給バルブ１
４を開いた状態で原水ポンプ１２を駆動することによっ
て、原水貯槽１０内の原水が活性炭接触塔１６の上部に
供給される。活性炭接触塔１６の内部には、活性炭充填
層１８が形成されており、上部から供給される原水は、
活性炭充填層１８中を下降流で通水される。これによっ
て、原水中に含まれる過酸化水素が活性炭と接触し、除
去される。

【００１７】活性炭接触塔１６の下部は、処理水排出バ
ルブ２０を介し処理水貯槽２２に接続されている。この
ため、処理水排出バルブ２０が開かれた状態で、活性炭
接触塔１６内で処理された処理水が処理水貯槽２２に導
入され、ここから排出される。処理水は、さらに後段の
処理を受け、用水として回収されるかあるいは処理済水
として放流される。

【００１８】また、処理水貯槽２２は、逆洗ポンプ２
４、逆洗バルブ２６を介し、活性炭接触塔１６の下部に
接続されており、活性炭接触塔１６内の活性炭充填層１
８内に上向流で処理水を流通できる。また、活性炭接触
塔１６の上部は、逆洗排水排出バルブ２８を介し、原水
貯槽１０に接続されており、逆洗ポンプ２４により上向
流で活性炭充填層１８を流通した逆洗排水が原水貯槽１
０に導入される。

【００１９】そして、本実施形態においては、活性炭接
触塔１６の下部には、空気供給バルブ３０を介し、エア
コンプレッサ３２が接続されており、活性炭接触塔１６
の活性炭充填層１８の下方に空気を供給できるようにな
っている。従って、活性炭充填層１８は、エアコンプレ
ッサ３２からの空気によって攪拌される。また、活性炭
接触塔１６の上部には、他端が大気に開放された排気バ
ルブ３４が接続されており、エアコンプレッサ３２から
活性炭接触塔１６内に供給された空気が大気中に排気さ
れる。

【００２０】このような装置の動作について、以下に説
明する。

【００２１】「通常運転時の処理」通常時はバルブ１
４、２０を開き、バルブ２６、２８、３０、３４を閉じ
ておき、原水供給ポンプ１２を駆動する。これによっ
て、殺菌性物質（この例では、酸化性物質である過酸化
水素）を含有する原水が活性炭接触塔１６内の活性炭充
填層１８を通過し、処理されて処理水貯槽２２内に導入
される。この際、活性炭充填層１８の上層に位置する活
性炭は原水中に含まれる殺菌性物質と接触して殺菌処理
される。なお、処理水貯槽２２内の処理水は、後段の処
理に供される。

【００２２】「逆洗処理（活性炭充填層の膨張）」通常
処理において、定期的に原水供給ポンプ１２を停止し、
バルブ１４および２０を閉じ、原水の活性炭接触塔１６
内への通水を停止する。そして、バルブ２６、２８を開
き、逆洗ポンプ２４を駆動して活性炭充填層１８に上向
流で処理水を流通し、活性炭充填層１８を逆洗浄して活
性炭充填層１８を膨張させる。逆洗排水は原水貯槽に戻
される。ここで、この逆洗は、活性炭充填層１８を膨張
させるためのものであり、非常に短時間でよい。なお、
原水中に浮遊性固形物が多い場合などは、活性炭充填層
で捕捉した浮遊性固形物除去のための逆洗を行ってもよ
い。さらに、活性炭接触塔１６の上部圧力を監視してお
き、これが所定値以上になった場合に逆洗を行ってもよ
いし、また逆洗工程を省略することも可能である。

【００２３】「攪拌処理」逆洗が終了した場合には、次
にバルブ２６、２８を閉じ、バルブ３０、３４を開き、
エアコンプレッサ３２を駆動することによって、活性炭
充填層１８の下方に気体を圧入する。これによって、活
性炭充填層１８は曝気攪拌され、活性炭接触塔１６内の
活性炭充填層１８が攪拌されてその充填状態が攪拌前と
変化する。例えば、今まで上層に位置していた活性炭が
下層や中間層に移動したり、また下層に位置していた活
性炭が上層や中間層に移動したり、中間層に位置してい
た活性炭が上層または下層に移動したりする。

【００２４】上述のように、原水中には過酸化水素など
の殺菌性物質が含まれているため、攪拌終了後に原水の
通水を再開した時に、今まで殺菌性物質と接触していな
かった活性炭が殺菌性物質と接触するようになり、この
ような活性炭の殺菌処理が行われるようになる。従っ
て、このような曝気攪拌を原水の通水工程の途中に所定
の頻度で間欠的に行うことにより、活性炭充填層１８に
存在する活性炭のすべてが間欠的に原水中の殺菌性物質
と接触し殺菌処理されるようになる。

【００２５】なお、この曝気攪拌による処理後、運転を
再開した場合には、活性炭接触塔１６の容量の２倍量程
度のブローを行い、その際の処理水は原水貯槽１０に返
送することが好ましい。

【００２６】「他の実施形態」さらに、上述の実施形態
では、空気を利用して、活性炭充填層１８の下方から空
気を導入し、活性炭充填層１８を曝気攪拌した。この空
気に代えオゾンガスを利用することによって、曝気攪拌
の際の殺菌力を上昇しより効果的なスライム除去が行え
る。

【００２７】すなわち、オゾンガス発生器により生成し
たオゾンガスを活性炭充填層１８の下方に導入し、活性
炭充填層１８を曝気攪拌することで、活性炭充填層１８
の活性炭とオゾンが十分接触されスライムの殺菌除去が
達成される。ここで、バルブ３４を介し排出される排ガ
ス中にはオゾンが含まれるので、所定の還元剤で還元除
去する。また、オゾン発生器は、通常乾燥空気または乾
燥酸素ガス中での無声放電により生成され、乾燥空気な
どがオゾン発生器に圧送されるため、オゾン発生器から
のオゾンガスをそのまま活性炭接触塔１６に導入すれば
よい。また、曝気攪拌が十分行えるように、オゾン発生
器からのオゾンガスに空気を混合して曝気してもよい。
さらに、オゾンの添加量は、曝気攪拌中における水中オ
ゾン濃度が０．５ｐｐｍ以上になるような量とすること
が好ましい。

【００２８】また、上述のような処理のためのバルブ、
ポンプの駆動等の制御は、制御装置（図示省略）によ
り、自動的に行うことができる。

【００２９】「その他の構成」本活性炭処理装置の被処
理水（原水）の主なものとして、半導体デバイス製造工
程からの排水がある。半導体デバイスの製造工程ではそ
の洗浄工程などで超純水が使用される。そして、半導体
ウェハーなどのエッチング工程などでは、酸と過酸化水
素の混合液がよく利用され、またその後のリンスの際に
はアルコールが利用される。このため、排水中には、過
酸化水素の他、イソプロピルアルコールなどの有機物が
含まれ、活性炭接触塔で過酸化水素を除去する際に、活
性炭充填層の中間層から下層にかけてスライムが発生し
やすくなる。そこで、このような排水を処理する活性炭
接触塔において、曝気攪拌を行うことによりスライムの
発生を効果的に防止できる。

【００３０】しかし、本発明の活性炭処理装置は、上下
水道処理施設などにおける塩素剤が添加された水を処理
する活性炭処理装置などにおけるスラム防止にも適用す
ることができる。

【００３１】また、上述の例では、原水を下降流で活性
炭充填層１８に流通した。しかし、これに限らず上向流
で流通する場合においても曝気攪拌が有効である。な
お、この場合には、スライムは中間層から上層にかけて
発生する。また、この場合は、原水の通水を行いながら
曝気することが可能である。

【００３２】また、上述の例では、殺菌性物質として酸
化剤を含有する原水の例を用いて説明したが、殺菌性物
質としては各種のスライムコントロール剤であってもよ
い。すなわち、活性炭表面に付着生育したスライムを除
去できるものであればどのような薬剤であってもよい。

【００３３】さらに、半導体デバイス製造工程への超純
水処理施設の場合、通常イオン交換樹脂の再生などの関
係で処理系統が２系統あり、交互に運転する。そこで、
本実施形態の活性炭処理装置の曝気攪拌処理は運転休止
中に行うのが好ましい。これによって、廃水処理に対す
る悪影響がない。

【００３４】

【実施例】過酸化水素濃度３ｍｇ／Ｌ、ＴＯＣ５０ｍｇ
／Ｌ程度の半導体デバイス製造工程からの排水を処理し
た場合の圧力損失の変化について図２に示す。この例で
は、活性炭接触塔１６の運転は、２日ごとの間欠運転で
あり、本発明の装置では、運転休止の直前に、曝気によ
る攪拌処理を行った。

【００３５】図より、本発明の装置により、スライムの
発生を防止して、長期間安定して圧力損失の増加を抑制
することができることがわかる。一方、比較例は、曝気
による攪拌処理を行わないもので、殺菌性物質を含有し
ない水を用いて通常の逆洗を十分な時間行ったものであ
る。このように、逆洗によって、ある程度の圧力損失の
低下が図られるが、長期間の運転によりスライムの発生
に起因して圧力損失が十分低下できなくなることがわか
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
気体の圧入によって、活性炭充填層を攪拌し、これによ
って活性炭充填層の充填状態を変化させることができ
る。すなわち、活性炭充填層の上層の活性炭を下層や中
間層に移動させたり、下層の活性炭を上層や中間層に移
動させたり、さらには中間部の活性炭を上層または下層
に移動させたりというように活性炭の充填状態を変化さ
せることができる。このため、被処理水の通水中に所定
の頻度でこの曝気攪拌を実施することにより、活性炭充
填層を形成しているすべての活性炭が、被処理水の通水
時において被処理水中の酸化性物質と間欠的ではあるが
接触するようになり、簡単な操作で活性炭充填層の全体
に渡るスライムの発生を効果的に防止できる。また、本
発明においては、被処理水中に含まれている過酸化水素
などの殺菌性物質を利用して活性炭充填層の殺菌を行う
ので、殺菌性物質を新たに添加する必要がない。

【００３７】 特に、気体圧入に先立って活性炭充填層
の下方から液体を導入するので、活性炭充填層が膨張
し、活性炭がばらばらにほぐされ、その後の気体圧入に
高圧力を要しないという効果が得られる。さらに、圧入
する気体としてオゾンを含有させれば、その殺菌力を利
用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態の構成を示す図である。

【図２】 運転日数と圧力損失の関係を示す図である。

【符号の説明】

１０ 原水貯槽、１２，２４ ポンプ、１４，２０，２
６，２８，３０，３４バルブ、１６ 活性炭接触塔、１
８ 活性炭充填層、２２ 処理水貯槽、３２エアコンプ
レッサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 1/50 Ｃ０２Ｆ 1/50 ５３１Ｒ ５４０ ５４０Ａ ５５０ ５５０Ｂ ５６０ ５６０Ｂ 1/58 ＺＡＢ 1/58 ＺＡＢＨ ＺＡＢＬ 1/72 1/72 Ｚ 1/76 1/76 Ａ 1/78 1/78

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 殺菌性物質を含有する被処理水を固定床
   の活性炭充填層に通水して処理する活性炭処理方法にお
   いて、被処理水は下降流で活性炭充填層に通水するとともに、 通水の途中で、所定の頻度で間欠的に被処理水の導入を
   停止し、この状態で、まず活性炭充填層の下方より液体
   を導入して活性炭充填層を膨張させ、その後活性炭充填
   層に気体を圧入し、活性炭充填層の活性炭を攪拌する こ
   とを特徴とする活性炭処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、 活性炭充填層に圧入する気体はオゾンを含有しているこ
   とを特徴とする活性炭処理方法。