JP4049711B2

JP4049711B2 - 炭酸エチレンなど含有排水処理方法

Info

Publication number: JP4049711B2
Application number: JP2003184265A
Authority: JP
Inventors: 基典柳; 政彦徳安; 賢一袴田
Original assignee: Nomura Micro Science Co Ltd
Current assignee: Nomura Micro Science Co Ltd
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2023-06-27
Also published as: JP2005013926A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、電子デバイス用部品などの製造工程で発生する有機被膜の剥離に用いられる炭酸エチレンや炭酸プロピレンを含む排水の処理方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来から、電子デバイス用部品などの製造工程においては、フォトレジストなどの有機被膜を剥離液と接触させて除去することが行われている。
この種の剥離液としては、（１）硫酸と過酸化水素との混合液、（２）ジメチルスルホキシド、（３）ジメチルスルホキシドとモノエタノールアミンとの混合液等が知られているが、近時、（４）有機系の剥離液にオゾンを溶解させて剥離速度を向上させることも行われている。
【０００３】
さらに有機系の剥離液として、それ自体、有機被膜の除去効果を有し、しかもオゾンによって分解されない（５）炭酸エチレンや炭酸プロピレンのような炭酸アルキレン（以下、単に炭酸アルキレンと略称する。）を用いることも試みられている。
【０００４】
しかしながら、炭酸エチレンや炭酸プロピレンは非常に安定であるため、電子デバイス用部品などの製造工程で生ずる微量の炭酸アルキレンを溶解する排水を環境中に排出した場合、環境負荷上の問題が生ずることが予想される。
【０００５】
難分解性の有機化合物を含む排水の処理方法としては、乾燥や焼却処理が知られているが、排水中に溶解している炭酸アルキレンは非常に低濃度であるため、エネルギー消費量が膨大になるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、近年開発された炭酸アルキレンを含有する排水は、そのまま環境中に排出すると環境負荷上の問題を生ずる恐れがあり、また、これを乾燥や焼却などの方法により処理した場合には、エネルギー消費量が膨大になるという問題があった。
【０００７】
本発明者は、かかる炭酸アルキレンを含有する排水を低コストで処理する方法につき研究をすすめたところ、特定の栄養塩類を添加し好気条件下で馴養した炭酸アルキレン分解菌を用いて、低コストで効率よく、容易に分解処理できることを見出した。
【０００８】
本発明は、かかる知見に基いてなされたもので、所定の栄養塩類を添加し好気条件下で馴養した炭酸アルキレン分解菌を用いて、低コストで効率よく、容易に分解処理できる炭酸アルキレンを含有する排水の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】
したがって、本発明の排水処理方法は、炭酸エチレン及び／又は炭酸プロピレンからなる炭酸アルキレンを含有する有機被膜の剥離工程から出る排水を、リン及び窒素を主成分とし生物菌の生理活性を維持、向上させる微量金属成分を含有するとともに銅、亜鉛及び遊離塩素が不検出の栄養源により馴養した炭酸アルキレン分解菌を担持・保持する生物処理槽を通過させて、前記排水と前記炭酸アルキレン分解菌を好気条件下で接触させることを特徴としている。
【００１０】
本発明に使用する炭酸アルキレン分解菌は、あらかじめ活性汚泥を、処理対象の炭酸アルキレンを含有する排水中で、次の成分の栄養源を供給しつつ馴養することにより得られる。
【００１１】
（主成分）
窒素（Ｔ−Ｎ）：１０〜２５ｍｇ／ｌ, リン（Ｔ−Ｐ）：２〜５ｍｇ／ｌを主成分とし、
（微量成分）
ナトリウム（Ｎａ^＋）：２０〜２５ｍｇ／ｌ、カリウム（Ｋ^＋）：１〜５ｍｇ／ｌ、カルシウム（Ｃａ² ^＋）：５〜１５ｍｇ／ｌ、マグネシウム（Ｍｇ² ^＋）：３〜５ｍｇ／ｌ、マンガン（Ｍｎ² ^＋）：０．０５〜０．５ｍｇ／ｌ、鉄（Ｆｅ³ ^＋）：０．０５〜０．５ｍｇ／ｌ、ただし、銅（Ｃｕ² ^＋）、亜鉛（Ｚｎ² ^＋）、遊離塩素（Ｃｌ⁻）は不検出。
【００１２】
上記の窒素（Ｔ−Ｎ）及びリン（Ｔ−Ｐ）の濃度は、被処理排水のＢＯＤ濃度を１００としたとき、窒素（Ｔ−Ｎ）：リン（Ｔ−Ｐ）が、５：１〜１０：１となる重量比割合とすることが望ましい。
【００１３】
本発明に使用される炭酸アルキレン分解菌は、炭酸アルキレンを分解する能力を有するものであればとくに限定されるものではない。ちなみに、炭酸アルキレン分解菌の培養例はこれまで報告されていない。
【００１４】
本発明においては、生物処理槽には、紐状接触材が垂下されていることが望ましい。炭酸アルキレン分解菌は、生物処理槽に垂下された紐状接触材に捕捉されるため、被処理水との接触する機会が多くなり、炭酸アルキレンの分解効率が向上する（これは「接触酸化方式」と呼ばれている）。
【００１５】
次に生物処理槽における活性汚泥生物量（ＭＬＳＳ）を、１０，０００〜１５，０００ｐｐｍとして、浸透型平膜及び／又は中空糸膜のようなろ過膜を配設することがより望ましい（これは「膜方式」と呼ばれている）。
【００１６】
この場合、高濃度の炭酸アルキレン分解菌は、炭酸アルキレンなどの被処理水の流れにしたがって、効率よく被処理と接触分離処理が行われるとともに、炭酸アルキレン分解菌の排出を抑制して処理水中への炭酸アルキレン分解菌の混入を防止する作用をする。
【００１７】
生物処理槽で処理された被処理水は、そのまま放出してもよいし、その一部を有機被膜の剥離工程や他の洗浄水を使用する工程へ還流して再利用することもできる。再使用する場合には、生物処理槽の下流に逆浸透膜装置及び逆浸透膜装置と電気式脱イオン装置やイオン交換装置のようなイオン除去装置を配置してイオン成分を除去した後に還流するようにする。
【００１８】
本発明は、有機皮膜剥離工程で生ずる排水の分解処理の他、冷却用水やスクラバー用水等広範な用途に適用することが可能である。
【００１９】
【実施例】
以下に本発明の実施例について説明する。
【００２０】
（実施例１）
図１は、この実施例に使用した処理装置の構成を概略的に示したもので、排水原水槽１、中和槽２、生物処理槽３、沈殿槽４、貯溜槽５、砂ろ過塔６、監視槽７及び逆洗水槽８から主な部分が構成されている。
【００２１】
炭酸アルキレンを含む排水は、一旦、排水原水槽１に貯溜された後、ポンプ９により中和槽２に送られ、中和槽２において撹拌装置１０で撹拌されつつｐＨ計１１を用いてｐＨが測定される。処理水のｐＨが６．５より大きく離れている場合には、中和装置から中和薬品としてアルカリ(ＮａＯＨ)水溶液１２a又は酸（Ｈ₂ＳＯ₄）１２bが注入されてｐＨがほぼ６．５に調整される。ｐＨ調整の行われた排水は、炭酸アルキレン分解菌の付着する接触材３ａが５５％程度充填された生物処理槽３に送られ、ここで曝気装置１３により曝気強度１〜２程度でのブロアーからの供給空気で旋回されつつ炭酸アルキレン分解菌の作用により２〜３ｍｇ／ｌ以上の溶存酸素の存在のもと好気条件下で排水中の炭酸アルキレンは２〜４時間程度を要して分解される。
【００２２】
分解処理の後、処理水は沈殿槽４に送られて沈殿した菌体その他の固形分が掻寄装置１４により掻き寄せられて沈殿除去されて貯溜槽５に一旦貯溜される。
【００２３】
このようにして溶存する炭酸アルキレンが分解され、かつ固形分も沈殿除去されて貯溜槽５に貯溜された処理水は、その後ポンプ１５により砂ろ過塔６に送られて沈殿槽４では除去しきれなかった微細な固形分が除去されて監視槽７に送られる。監視槽７では、ｐＨ計１６、ＴＯＣ（全有機態炭素）計１７により、それぞれ処理水中のｐＨとＴＯＣ濃度が環境への排出基準を満たすものかどうかがチェックされ、このチェックに合格した後環境中へ放流される。
【００２４】
このとき、処理水の一部は、ポンプ１８により逆洗水槽８に送られて砂ろ過塔６の逆洗に用いられる。
【００２５】
なお、生物処理槽３に収容された炭酸アルキレン分解菌は、純水に炭酸エチレン６００ｐｐｍを溶解させた模擬排水中に活性汚泥を投入し、窒素（Ｔ−Ｎ）：１０〜２５ｍｇ／ｌ、リン（Ｔ−Ｐ）：２〜５ｍｇ／ｌ、ナトリウム（Ｎａ⁺）：２０〜２５ｍｇ／ｌ、カリウム（Ｋ^＋）：１〜５ｍｇ／ｌ、カルシウム（Ｃａ² ^＋）：５〜１５ｍｇ／ｌ、マグネシウム（Ｍｇ^２ ⁺）：３〜５ｍｇ／ｌ、マンガン（Ｍｎ² ^＋）：０．０５〜０．５ｍｇ／ｌ、鉄（Ｆｅ³ ^＋）：０．０５〜０．５ｍｇ／ｌ（ただし、銅（Ｃｕ² ^＋）、亜鉛（Ｚｎ² ^＋）、遊離塩素（Ｃｌ⁻）不検出）からなる栄養塩類を加えて馴養させたものが用いられる。
【００２６】
図１に示した装置を用いて、炭酸エチレン６００ｐｐｍ、ｐＨ６．５、ＢＯＤ２２０ｍｇ／ｌ、ＴＯＣ２３７ｍｇ／ｌの模擬排水（１−１）及び炭酸エチレン５００ｐｐｍ、炭酸プロピレン１６０ｐｐｍ、ｐＨ６．８、ＢＯＤ２５５ｍｇ／ｌ、ＴＯＣ２７６ｍｇ／ｌの模擬排水（１−２）を、上記生物処理槽（反応容積：５０ｌ）３に２〜4時間滞留させて炭酸アルキレンを分解させた。結果を表１に示す。表中、ＥＣは炭酸エチレン、ＰＣは炭酸プロピレンを表す（以下、同じ）。
【００２７】
【表１】

【００２８】
（実施例２）
図２は、この実施例に使用した処理装置の構成を概略的に示したもので、排水原水槽２１、中和槽２２、生物処理槽（反応容積１００Ｌ）２３及び監視槽２４から構成されている。生物処理槽２３中には、排水量に応じた所要枚数の高分子膜製の浸漬型平膜が設置されている。この平膜のＭＬＳＳは１０，０００〜１５，０００ｐｐｍに維持され、平膜のフラックスは、０．２〜０．４ｍ³ ／ｍ^２・ｄ程度とされている。また、曝気装置２３ａによる槽内の溶存酸素は常時２〜３ｍｇ／ｌ以上に維持されている。
【００２９】
この実施例では、炭酸エチレンと炭酸プロピレンを含む排水が、一旦、排水原水槽２１に貯溜された後、ポンプ２５により中和槽２２に送られ、中和槽２２において撹拌装置２６で撹拌されつつｐＨ計２７を用いてｐＨが測定される。処理水のｐＨが６．５より大きく離れている場合には、中和装置から中和薬品としてアルカリ(ＮａＯＨ)水溶液２８a又は酸（Ｈ₂ＳＯ₄）２８bが注入されてｐＨがほぼ６．５に調整される。
【００３０】
ｐＨ調整の行われた排水は、炭酸アルキレン分解菌の収容された生物処理槽２３に送られ、排液中の炭酸アルキレン分解菌による炭酸エチレンと炭酸プロピレンの分解処理が行われる。処理水は、生物処理槽２３中に設置された浸漬型平膜２３ｂでろ過され、ろ過された処理水は、監視槽２４でｐＨとＴＯＣ濃度が測定され、環境基準に達していることを確認した上で環境中に放出される。
【００３１】
この実施例では、槽内で平膜２３ｂによる固液分離が行われるため、生物処理後の固液分離処理が不要である。
【００３２】
なお、生物処理槽２３に収容される炭酸アルキレン分解菌としては、実施例１に使用したものと同じものを使用した。
【００３３】
この装置を用いて、炭酸エチレン６５０ｐｐｍ、Ｈ６．７、ＢＯＤ２３０ｍｇ／ｌ、ＴＯＣ２６５ｍｇ／ｌの模擬排水（２−１）及び炭酸エチレン５００ｐｐｍ、炭酸プロピレン１６０ｐｐｍ、ｐＨ６．８、ＢＯＤ２５５ｍｇ／ｌ、ＴＯＣ２７６ｍｇ／ｌの模擬排水（２−２）を処理した結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】

【００３５】
（実施例３）
図３は、この実施例に使用した処理装置の構成を概略的に示したもので、排水原水槽３１、逆浸透膜装置（R/O）３２、逆浸透膜装置の処理水を貯溜する逆浸透膜処理水槽３３、電気式脱イオン装置（EDI）３４、監視槽３５及び再利用水槽３６から構成されている。R/O装置入口側及び出口側に導電率計(CI)３２b,３２cにより電気導電率（μS/cm）が測定されている。ここで、電気式脱イオン装置３４は、イオン交換樹脂を一組のイオン交換膜の間に配置し、イオン交換膜の外側に濃縮水の流路を配置したユニットを複数列配置し、流路と直交する方向には正負の電極を配置したもので、電極に正負の電圧を印加した状態で被処理水をイオン交換樹脂を充填した層に流してイオン成分を一旦イオン交換樹脂に吸着させ、吸着されたイオンを電場により濃縮水側に移動させることにより、イオン交換樹脂にイオンを吸着させつつ連続的に再生するようにしたものである。この電気式脱イオン装置は、イオン交換樹脂装置で置き換えることも可能である。
【００３６】
この実施例では、前記実施例１および２で処理された処理水をろ過水槽３１に貯溜した後ポンプ３７により逆浸透膜装置３２に送り、逆浸透膜処理水槽３３を経てポンプ３８により電気式脱イオン装置３４に送り、ここで逆浸透膜処理水に残存するイオン成分を除去した。
【００３７】
このようにして固形分とイオン成分の除去された処理水は、監視槽３５に送られて、ｐＨ計３５a、ＴＯＣ（全有機態炭素）計３５b及び導電率計３５cにより、それぞれ処理水中のｐＨとＴＯＣ濃度及び電気導電率を確認して再利用水として、図示を省略したポンプにより再生用水槽３６に送られて有機被膜除去工程に還流されて洗浄水として再使用する。
【００３８】
なお、逆浸透膜装置３２で処理された処理水は冷却水、スクラバー用水など工業用水としても使用可能である。
【００３９】
この装置を用いて、炭酸エチレン６５０ｐｐｍ、Ｈ６．７、ＢＯＤ２３０ｍｇ／ｌ、ＴＯＣ２６５ｍｇ／ｌの模擬排水を実施例１及び実施例２で処理した処理水を逆浸透膜装置で処理して工業用水として使用可能な逆浸透膜装置透過水とさらにこの処理水を電気式脱イオン装置により処理した電気式脱イオン装置透過水の水質を表３に示す。
【００４０】
【表３】

【００４１】
なお、本発明は、以上の実施例に限定されるものではなく、実施例１〜３の構成を組み合わせたり、同一の装置を多段に用いたりすることも可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上の実施例からも明らかなように、本発明の方法によれば、炭酸エチレン及び／又は炭酸プロピレンからなる炭酸アルキレンを含有する排水を少ないエネルギー消費量で容易に分解処理することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に用いる装置の構成図である。
【図２】本発明の他の実施例に用いる装置の構成図である。
【図３】本発明のさら他の実施例に用いる装置の構成図である。
【符号の説明】
１，２１---排水原水槽、２，２２---中和槽、３，２３---生物処理槽、４---沈殿槽、５---貯留槽、６---砂ろ過塔、７，２４，３５---監視槽、８---逆洗水槽、９，１５，１８，２３ｃ、２５，３７，３８---ポンプ、１０，２６---攪拌装置、１２a、２８a---中和薬品（NaOH）、１２b，２８b---中和薬品（H₂SO₄）、１２c，２８c---栄養剤、１３，２３a---曝気装置、１４---掻寄装置、１１，１６，２４a，２７，３５a---pH計、１７，２４ｃ，３５c---TOC(全有機炭素)計、３２b，３２c，３５c---導電率計、２３b---浸漬型平膜、３１---ろ過槽、３２---逆浸透膜装置（R/O）、３３---逆浸透膜処理水槽、３４---電気式脱イオン装置（EDI）、３６---再利用水槽、３９---R/Oドレーン水、４０---EDIドレーン水、１９，２９---放流、４１---再利用水

Claims

炭酸エチレン及び／又は炭酸プロピレンからなる炭酸アルキレンを含有する有機被膜の剥離工程から出る排水を、窒素（Ｔ−Ｎ）：１０〜２５ｍｇ／ｌ、リン（Ｔ−Ｐ）：２〜５ｍｇ／ｌを主成分とし、微量成分として、ナトリウム（Ｎａ ^＋）：２０〜２５ｍｇ／ｌ、カリウム（Ｋ ^＋）：１〜５ｍｇ／ｌ、カルシウム（Ｃａ ^２＋）：５〜１５ｍｇ／ｌ、マグネシウム（Ｍｇ ^２＋）：３〜５ｍｇ／ｌ、マンガン（Ｍｎ ^２＋）：０．０５〜０．５ｍｇ／ｌ、鉄（Ｆｅ ^３＋）：０．０５〜０．５ｍｇ／ｌを含み、銅（Ｃｕ ^２＋）、亜鉛（Ｚｎ ^２＋）、遊離塩素（Ｃｌ ⁻ ）が不検出の栄養源により馴養した炭酸アルキレン分解菌を担持・保持する生物処理槽を通過させて、前記排水と前記炭酸アルキレン分解菌を好気条件下で接触させることを特徴とする排水処理方法。
前記被処理排水に、窒素（Ｔ−Ｎ）及びリン（Ｔ−Ｐ）を、被処理排水のＢＯＤ濃度を１００としたとき、窒素（Ｔ−Ｎ）：リン（Ｔ−Ｐ）が、５：１〜１０：１となる重量比割合で添加することを特徴とする請求項１記載の排水処理方法。
前記生物処理槽には、炭酸アルキレン分解菌を補捉する紐状接触材が垂下されていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項記載の排水処理方法。
前記生物処理槽には、炭酸アルキレン分解菌をろ過するろ過装置として中空子膜が配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の排水処理方法。
前記生物処理槽における活性汚泥生物量（ＭＬＳＳ）が１０，０００〜１５，０００ｐｐｍであり、かつ放水中への前記炭酸アルキレン分解菌の混入を防止するためのろ過装置として浸透型平膜が配設されていることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項記載の排水処理方法。
炭酸エチレン及び／又は炭酸プロピレンからなる炭酸アルキレンを含有する有機被膜の剥離工程から出る排水を、請求項１乃至５のいずれか記載の生物処理槽で処理した後、逆浸透膜で処理して再利用水とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の排水処理方法。
炭酸エチレン及び／又は炭酸プロピレンからなる炭酸アルキレンを含有する有機被膜の剥離工程から出る排水を、請求項１乃至５のいずれか記載の生物処理槽で処理した後、逆浸透膜と電気式脱イオン装置で順に処理して、少なくともその一部を前記有機被膜の剥離工程へ還流して再利用することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の排水処理方法。